Содержание страницы
Шплинт (от нем. Splint) представляет собой металлическое крепёжный элемент – проволочный стержень полукруглого сечения, согнутый пополам с образованием петли (ушко) в месте сгиба. Он служит для фиксации осей, шпилек и предотвращения самопроизвольного раскручивания гаек под действием вибраций и ударных нагрузок. Шплинты широко применяются в машиностроении, приборостроении, строительстве, авиации и других отраслях техники. Их простота конструкции и надёжная блокировка соединения делают шплинты популярным средством стопорения деталей даже при динамических нагрузках.
Основные типы шплинтов
Шплинты классифицируются по конструкции и способу разборки:
- Разводные (прямые) – классический прямой шплинт с ушком и двумя концами разной длины (ГОСТ 397-79, аналог DIN 94/ISO 1234). Устанавливается через отверстие и закрепляется изгибанием концов (разводится). Самые распространённые и недорогие.
- Пружинные игольчатые (DIN 11024) – имеют волнистую («игольчатую») форму и одно или двойное кольцо-ушко. При установке один конец вводится в отверстие, а волнистая часть автоматически защёлкивается и выполняет роль стопора. Эти шплинты многократно разборные и удобны для соединений, требующих периодического снятия.
- Шплинты с кольцом (быстросъёмные, DIN 11023) – оснащены пружинящим кольцом. Кольцо одевают на конец оси над гайкой, что надёжно предотвращает самоотвинчивание крепления. Применяются для быстрого монтажа/демонтажа (например, в сельскохозяйственной технике).
- Т-образные (DIN 188) – в месте сгиба образуется перемычка (фитиль), их используют для шарнирных и подвижных соединений (игрушки, мебельные петли и т.п.).
- Трубчатые пружинные (DIN 1474) – цилиндрические пружинные штифты со спиральным или трубчатым телом. Благодаря упругости их вводят в отверстие с натягом; они многократно разъёмные и применяются там, где требуются упругие элементы фиксации.
- Клиновые (сухари клапана) – отдельный тип шплинтов в виде металлических клиньев, используемых для фиксации клапанных механических узлов (например, клапанных сухарей в двигателях).
Принцип действия
После установки в отверстие шплинт блокирует соединяемые элементы механически. Прямой (разводной) шплинт фиксируется изгибом концов в стороны, что препятствует провороту гайки или детали. Пружинный шплинт удерживается волнистой частью: при введении волнистый сегмент защёлкивается за край отверстия, обеспечивая стопорящий эффект без необходимости загибать концы. Кольцевой шплинт фиксирует гайку благодаря натянутому кольцу, расположенному поверх гайки, – самопроизвольное отвинчивание в этом случае невозможно. Такой принцип стопорения – механическое препятствие вращению – обеспечивает надёжную блокировку соединения даже под воздействием вибрации.
Преимущества и недостатки
- Преимущества: Шплинты чрезвычайно просты и дешевы в изготовлении (простой прямой шплинт можно смастерить вручную из проволоки). Они обеспечивают быстрое и надёжное стопорение соединений, надёжно удерживая гайки от раскручивания при вибрациях или ударных нагрузках. Благодаря разнообразию форм и материалов шплинтами можно надёжно фиксировать детали в различных условиях эксплуатации. Кольцевые и пружинные шплинты допускают многократную разборку, что удобно при обслуживании и ремонте.
- Недостатки: Стандартные прямые шплинты (разводные) по конструкции одноразовые: при демонтаже металл утомляется и ломается. Невозможно многократно использовать один и тот же элемент – после удаления большинство шплинтов подлежат замене. Шплинты рассчитаны на сравнительно малые нагрузки – они подходят для фиксации лёгких и умеренно нагруженных узлов. При значительных статических или ударных нагрузках требуется более прочный крепёж. Кроме того, при монтаже концы шплинта нужно правильно загибать – при неверной установке соединение может оказаться ненадёжным.
ГОСТ и нормативы
Основным стандартом на разгибные шплинты является ГОСТ 397-79 «Шплинты. Технические условия» – он задаёт конструкцию и размеры шплинтов Ду 0,6…20,0 мм (см. таблицу ниже). Кроме того, к сопутствующим нормативам относятся: ГОСТ 3128-70 «Штифты цилиндрические незакалённые» (цилиндрические штифты для разъёмных соединений), ГОСТ 3129-70 «Штифты конические незакалённые» и ГОСТ 14229-93 «Штифты цилиндрические пружинные с прорезью» (слотированные пружинные штифты, аналог пружинных шплинтов). В стандартах приведены допустимые диапазоны размеров, предельные отклонения, требования к материалам (низкоуглеродистая сталь) и покрытию. Международными аналогами являются европейские стандарты DIN (например, DIN 94, DIN 11024, DIN 11023 и др.).
Размеры и материалы
Ниже приведён пример таблицы типовых параметров прямых (разводных) шплинтов по ГОСТ 397-79 (номинальный диаметр Ду соответствует диаметру отверстия под шплинт):
| Ду, мм | d, мм | l₂/l₁, мм | D, мм | l, мм |
|---|---|---|---|---|
| 1,6 | 1,3–1,4 | 2,5/3,2 | 2,4–2,8 | 8–32 |
| 3,2 | 2,7–2,9 | 3,2/6,4 | 5,1–5,8 | 14–63 |
| 6,3 | 5,7–5,9 | 4,0/12,6 | 10,3–11,8 | 20–125 |
| 10 | 9,3–9,5 | 6,3/20 | 16,6–19,0 | 45–200 |
| 20 | 19,0–19,3 | 6,3/32 | 33,8–38,6 | 160–250 |
Источник: ГОСТ 397-79. Кроме приведённых диапазонов длин и диаметров, в стандарте указаны и другие номиналы. Материалы шплинтов по ГОСТ – в основном низкоуглеродистая сталь (с содержанием углерода ≤0,20%). Также выпускают шплинты из нержавеющих сталей (марок A2, A4) для работы в агрессивных средах, а также из цветных сплавов (латуни, бронзы, алюминия) в лёгких конструкциях. Для повышения коррозионной стойкости шплинтов применяют покрытия: гальваническое цинкование, кадмирование или химическую пассивацию (толщина защитного покрытия обычно 6–12 мкм). При необходимости шплинты подвергают и другим видам обработки (улучшение прочности и т.п.) по техническим условиям.
Монтаж, демонтаж и эксплуатация
При монтаже прямого или пружинного шплинта его вводят в отверстие параллельно или перпендикулярно оси соединения, а затем выполняют распорку/фиксацию: у прямых шплинтов концы выгибают в стороны, у пружинных – обеспечивает стопор волнистой частью. Прямой шплинт: устанавливается путём вставки и загибания концов; при этом один конец всегда длиннее, чтобы облегчить монтаж. Пружинный: один конец входит в отверстие, волнистая часть автоматически защёлкивается и удерживает деталь, концы дополнительно не гнут. Кольцевой: кольцо после установки оказывается над гайкой, надёжно её стопоря.
При демонтаже прямого шплинта концам придают первоначальное положение и вытаскивают стержень (обычно шплинт ломается и требует замены). Если шплинт не выходит вручную, его выбивают молотком или высверливают. Кольцевой шплинт разбирают, распрямив концы и извлекая кольцо; при поломке концов его выбивают из отверстия. Пружинный шплинт можно извлечь без разгибания концов – одним концом выталкивают из отверстия, волнистая часть освобождает отверстие.
По ГОСТ допускается ограниченное повторное применение шплинтов: при диаметре проволоки до 5 мм их можно использовать до трёх раз, свыше 5 мм – не более двух раз, но только если при демонтаже не образовалось заусениц и микротрещин. Шплинты рассчитаны на сравнительно низкие нагрузки: они подходят для слабонагруженных соединений и не предназначены для статических сил больших значений. При эксплуатации необходимо избегать ударов и чрезмерных перегибов шплинта – это может привести к усталостному разрушению металла. Все работы с монтажом и демонтажем шплинтов должны проводиться с учётом размеров и формы шплинта по ГОСТ и с соответствующими инструментами, чтобы не повредить крепёж и детали.
Таблица 1. Шплинты по ГОСТ 397-79
Расчет на прочность:
где F – сила, перпендикулярная оси шплинта; [τср] = 35…75 МПа.
Источники: ГОСТ 397-79 и сопр. нормативные документы, отраслевые статьи и каталоги метизов.
Регулярно публикую материалы о передовых методах обработки и сварки материалов, а также освещаю новинки в сфере производства,материаловедения, строительства и др.