Определение, типы, размеры, применение стопорных шайб | Разрезные, клиновые и зубчатые стопорные шайбы

2025.10.11

Ослабление крепёжных элементов — постоянная проблема во многих отраслях. Иногда используются такие решения, как плоские шайбы, клеи и стопорная проволока, но их эффективность может варьироваться и часто зависит от навыков монтажа. Стопорные шайбы предназначены для более надёжной и эффективной фиксации крепёжных элементов, особенно в узлах, подверженных вибрации или переменным нагрузкам.

Стопорные шайбы выглядят просто, но они являются основой надёжных болтовых соединений. При вибрации, ударах, перепадах температур и усадке именно усилие зажима обеспечивает герметичность соединения. Практические испытания показывают, что многие распространённые решения, основанные на трении, могут потерять натяжение за считанные секунды, что приводит к необходимости повторной затяжки и риску простоя. Данное руководство объединяет ключевые факты, примеры и нормативные примечания в единый практический справочник о том, что такое стопорные шайбы, как они работают, их типах, размерах и когда следует использовать разрезные/пружинные, клиновые и зубчатые конструкции.

1. Что такое стопорная шайба?

Стопорные шайбы — это специальные шайбы, предназначенные для предотвращения ослабления крепёжных элементов, таких как болты и гайки, под воздействием вибрации или динамических нагрузок. Эти компоненты обычно устанавливаются между головкой болта или гайки и соединяемой поверхностью, обеспечивая надёжное и стабильное соединение.

Как работает стопорная шайба?

Принцип фиксации стопорной шайбы зависит от её конструкции. Например, пружинные шайбы используют свою упругую деформацию для создания силы сжатия, что увеличивает трение и момент сопротивления между гайкой и болтом. Это трение и механическое зацепление помогают сохранять целостность соединения даже при нагрузке и вибрации.

Для чего нужна стопорная шайба?

Их основная функция и назначение — поддерживать натяжение в болтовом соединении, предотвращая проворачивание или перемещение, которые могут привести к ослаблению крепежа. Увеличивая трение или создавая механическую фиксацию, стопорные шайбы обеспечивают герметичность и надежность соединения. Некоторые конструкции, например, клиновые стопорные шайбы, используют пару шайб, которые взаимодействуют друг с другом, создавая эффект клина, что обеспечивает дополнительную надежность соединения.

Куда ставится стопорная шайба?

Стопорная шайба обычно устанавливается под гайку или головку болта, непосредственно соприкасаясь с поверхностью закрепляемой детали. Для повышения надёжности её можно использовать в сочетании с плоскими шайбами.

Как использовать стопорную шайбу?

Чтобы использовать стопорную шайбу, наденьте её на стержень болта после того, как он вставлен в заготовку. Наденьте гайку на болт и затяните её. При приложении крутящего момента стопорная шайба деформируется или зацепляется за стопорные элементы, увеличивая сопротивление отвинчиванию. На практике часто используют стопорную шайбу с плоской шайбой, поскольку такое сочетание повышает эффективность предотвращения отвинчивания и подходит для более широкого диапазона условий сборки.

2. Типы и применение стопорных шайб

Стопорные шайбы выпускаются в различных формах для решения различных задач крепления. Каждый тип обладает уникальным механизмом и обеспечивает надёжную фиксацию крепежа в условиях вибрации, ударов и частой регулировки. Ниже представлены три наиболее распространённых типа стопорных шайб с описанием их конструкции, принципа действия, функций и типичных областей применения.

Разрезная стопорная шайба (пружинная стопорная шайба)

Разрезная стопорная шайба, также известная как пружинная стопорная шайба, представляет собой кольцеобразную шайбу с одним разрезом и спиральным витком. Такая конструкция обеспечивает эластичность и создаёт пружинящий эффект при сжатии. Доступны варианты с высоким фланцем, которые толще и обеспечивают более высокое давление.

Принцип работы (как это работает):

При затягивании гайки или болта через разрезную стопорную шайбу шайба сжимается и распрямляется, создавая пружинящую силу. Эта сила увеличивает трение между крепежом и поверхностью соединения. Острые углы разреза могут застревать в поверхностях, что ещё больше затрудняет ослабление гайки или болта. Шайба поглощает часть энергии вибрации или удара, снижая риск ослабления соединения.

Функция (как и когда ее использовать):

Разрезные стопорные шайбы используются для фиксации крепёжных деталей в узлах, подверженных вибрации, умеренным ударным нагрузкам или требующих многократной сборки и разборки. Они обеспечивают предварительный натяг за счёт упругой деформации, а их реактивная сила увеличивает осевое натяжение между соединениями. Это дополнительное трение предотвращает ослабление крепёжных деталей в условиях нормальной вибрации. Они быстро устанавливаются и подходят для случаев, где важна простота разборки.

Применение (где использовать):

Эти шайбы широко используются в машиностроении, ремонте автомобилей, бытовой техники и строительстве. Они подходят для общих крепёжных работ, для частой сборки и разборки оборудования, а также для временных структурных соединений. Однако их эффективность против ослабления может снижаться в условиях сильной вибрации или высокой предварительной нагрузки.

Типы разъемных стопорных шайб

Стандартная пружинная разъемная стопорная шайба

Стандартные пружинные шайбы — наиболее распространённый тип шайб на рынке. В болтовой промышленности пружинные шайбы часто называют пружинными шайбами. Они широко используются как в несущих, так и в ненесущих конструкциях в машиностроении. Они недорогие, просты в установке и подходят для частой сборки и разборки.

Шайба стопорная пружинная с разрезом

Седловидные пружинные шайбы имеют подковообразную форму и в основном используются для предотвращения самоотвинчивания болтов. Их уникальная седловидная форма увеличивает трение и предотвращает выпадение крепежа. Как и другие волнистые пружинные шайбы и пружинные шайбы из нержавеющей стали, седловидные пружинные шайбы обладают превосходными противоотвинчивающими свойствами.

Шайба пружинная волнистая разрезная

Волнистые пружинные шайбы – распространённый компонент торцевого уплотнения, обычно изготавливаемый из металла и имеющий волнообразную форму. Они обладают превосходной эластичностью и герметизирующими свойствами. Благодаря упругой деформации они восстанавливают свою первоначальную форму и сохраняют плотное прилегание при воздействии силы, обеспечивая герметизацию. Они подходят для различных статических и динамических уплотнений.

Клиновая стопорная шайба

Клиновая стопорная шайба состоит из двух шайб с клиновидными кулачками с одной стороны и радиальными насечками с другой. Угол наклона кулачка специально рассчитан так, чтобы быть больше шага резьбы болта, что обеспечивает расклинивающее действие.

Клиновая стопорная шайба

Принцип работы (как это работает):

При установке пары кулачков под головку болта или гайки они сцепляются. При затяжке болта клиновидные зубья создают постоянное натяжение, которое надежно фиксирует крепеж. При ослаблении затяжки кулачки прижимают болт или гайку вверх, увеличивая натяжение и поддерживая усилие зажима. Радиальные насечки врезаются как в крепеж, так и в поверхность крепления, обеспечивая дополнительный стопорный эффект. Эта система работает не только за счет трения и остается эффективной даже при наличии смазки.

Функция (как и когда ее использовать):

Клиновые стопорные шайбы используются для поддержания натяжения болтов и предотвращения их ослабления в условиях сильной вибрации или ударов. Они пригодны для повторного использования после разборки и обеспечивают стабильное усилие зажима даже после многократного затягивания и снятия. Для правильной установки верхняя и нижняя шайбы должны быть парными и правильно выровнены.

Применение (где использовать):

Стопорные клиновые шайбы используются в ветроэнергетическом оборудовании, железнодорожном транспорте, тяжёлом машиностроении и узлах аэрокосмической техники. Они выбираются для соединений, которые должны выдерживать экстремальную вибрацию или где надёжность имеет первостепенное значение, например, в опорах ветровых турбин, тележках рельсового транспорта и горнодобывающей технике.

Зубчатая стопорная шайба

Зубчатые стопорные шайбы — это тонкие шайбы с зубчатыми или зазубренными краями. Существует два основных типа: внутренние зубчатые шайбы с зубцами по внутренней окружности и внешние зубчатые шайбы с зубцами по внешней окружности. Они также могут иметь гофрированную или волнообразную форму для дополнительной эластичности.

Принцип работы (как это работает):

Зубцы с насечкой деформируются и врезаются в гайку или болт и сопряжённую поверхность при затяжке крепежа. Это механическое зацепление увеличивает трение и удерживает крепеж на месте. Шайбы с внутренними зубьями обычно используются под головками винтов меньшего размера, тогда как шайбы с внешними зубьями устанавливаются под головками болтов или гаек большего размера.

Функция (как и когда ее использовать):

Зубчатые стопорные шайбы используются для предотвращения ослабления болтов и гаек под воздействием вибрации или ударов. Их конструкция позволяет поглощать часть энергии вибрации, снижая вероятность ослабления. Они особенно эффективны для узлов, требующих электрического заземления или надёжного крепления.

Применение (где использовать):

Распространенные области применения включают автомобилестроение для соединений шасси, машиностроение для вибрационного оборудования, аэрокосмическую промышленность для прецизионных узлов, а также строительство для строительных лесов и соединений, требующих высокого предварительного натяжения. Они также часто используются в электронике, где важны надежный контакт и надежное крепление.

Типы зубчатых стопорных шайб

Внутренняя стопорная шайба зуба

Внутренние зубчатые стопорные шайбы — распространённый крепёжный элемент, широко используемый в механическом оборудовании. Принцип их действия заключается в затягивании и фиксации деталей посредством внутренней зубчатой ​​структуры. Принцип работы можно разделить на два этапа: запирание и отпирание. В нормальных условиях эксплуатации внутренние зубчатые стопорные шайбы обеспечивают плотное прилегание, предотвращая ослабление и соскальзывание резьбы, обеспечивая нормальную работу механического оборудования.

Внешняя стопорная шайба

Наружные зубчатые стопорные шайбы широко используются в соединениях механических компонентов. Принцип их действия аналогичен принципу действия внутренних зубчатых стопорных шайб: сила сцепления между вершинами зубцов и плоской поверхностью соединяемой детали в сочетании с небольшой эластичностью предотвращает ослабление резьбовых соединений. Наружные зубчатые стопорные шайбы обычно изготавливаются из высокопрочных материалов, таких как нержавеющая сталь, алюминиевый или медный сплав, и обладают превосходными механическими свойствами и коррозионной стойкостью.

Внутренняя зубчатая стопорная шайба

Внутренние зубчатые стопорные шайбы, как следует из названия, имеют внутренние зубцы и обычно используются для соединения крепежных деталей и других компонентов. Их особая конструкция позволяет обеспечить более высокую силу фиксации при вибрации или воздействии внешних сил. Внутренние зубчатые стопорные шайбы обычно изготавливаются из металла или эластомера и имеют несколько внутренних зубцов. Эти зубцы увеличивают трение между шайбой и соединением, обеспечивая дополнительное сопротивление и предотвращая ослабление крепежа.

Внешняя зубчатая стопорная шайба

Наружные зубчатые стопорные шайбы используются в качестве пружин на небольших деталях. Их размеры аналогичны размерам крепёжных винтов и саморезов, используемых при трёхмерной штамповке листового металла. Зубчатые шайбы в основном используются для предотвращения ослабления болтов. Они, как правило, используются для затяжки деталей под головками болтов или гаек. Данное изделие соответствует стандартам ISO и представляет собой однокольцевую шайбу со смещенными отверстиями.

3. Таблица размеров стопорных шайб

Стопорные шайбы производятся в соответствии с несколькими стандартами, в широком диапазоне размеров и материалов, подходящих под различные диаметры крепежа, эксплуатационные характеристики и требования к применению. Выбор правильного размера важен для оптимальной производительности и посадки. В этом разделе представлены типовые серии размеров, позволяющие подобрать шайбы к размерам болтов и выбрать профиль толщины. Всегда сверяйте их с действующим стандартом/спецификациями для вашего проекта. Ниже мы рассмотрим стандартные размеры для каждого типа стопорных шайб:

Размеры разрезной/пружинной стопорной шайбы

  • Номинальные размеры болтов: M3–M24 (метрическая резьба) и #4–1 дюйм (дюймовая резьба)
  • Основные размеры:
    • Внутренний диаметр (d): соответствует зазору по наружному диаметру винта
    • Внешний диаметр (D): размер соответствует площади подшипника
    • Толщина (t): стандартные и с высоким воротником; высокий воротник толще и жестче
  • Примечания: Серия с «высоким воротником» имеет увеличенную толщину, что позволяет оказывать большее давление и препятствовать сплющиванию.

Таблица размеров метрических разрезных стопорных шайб (DIN 127B)

Номинальный размерВнутренний диаметр (А) мин.Внутренний диаметр (А) макс.Внешний диаметр (B) макс.Толщина сечения (T) RefШирина секции (W) Ref
M22.12.44.40.500.9
M2.52.62.95.10.601
M33.13.46.20.801.3
M44.14.47.60.901.5
M55.15.49.21.201.8
M66.16.511.81.602.5
M88.18.514.823
M1010.210.718.12.23.5
M1212.212.721.12.54
M1616.217.027.43.55
M2020.221.233.646
M2424.525.54057
M3030.531.748.268
M3636.537.758.2610
M4242.543.768.2712
M484950.575712

Размеры разрезной стопорной шайбы (дюймы)

Номинальный размер шайбыВнутренний диаметр (ID) макс.Внутренний диаметр (ID) мин.Наружный диаметр (OD) макс.Наружный диаметр (OD) мин.Средняя толщина сечения мин.Максимальная ширина сечения
#20.0940.0860.1720.0880.0200.035
#30.1070.0990.1950.1010.0250.040
#40.1200.1120.2090.1140.0250.040
#50.1330.1250.2360.1270.0310.047
#60.1480.1380.2500.1410.0310.047
#80.1740.1640.2930.1670.0400.055
#100.2000.1900.3340.1930.0470.062
#120.2270.2160.3770.2200.0560.070
1/40.2600.2500.4870.2520.0620.109
5/160.3220.3120.5830.3140.0780.125
3/80.3850.3750.6800.3770.0940.141
7/160.4500.4380.7760.4400.1090.156
1/20.5120.5000.8690.5020.1250.171
9/160.5740.5620.9650.5640.1410.188
5/80.6410.6251.0730.6280.1560.203
3/40.7660.7501.2650.7530.1880.234
7/80.8940.8751.4590.8780.2190.266
11.0241.0001.6561.0030.2500.297
1-1 / 81.1531.1251.8471.1290.2810.328
1-1 / 41.2801.2502.0361.2540.3120.359
1-3 / 81.4081.3752.2191.3790.3440.391
1-1 / 21.5341.5002.4191.5040.3750.422
1-3 / 41.7891.7502.6791.7580.3890.424
22.0392.0002.9362.0080.4220.

Размеры клиновой стопорной шайбы

  • Номинальные размеры болтов: M3–M72 типичные семейства продукции
  • Основные размеры (на пару):
    • Внутренний диаметр d: зазор болта
    • Наружный диаметр D: площадь опоры, соответствующая размеру головки или гайки
    • Толщина пары T: общая высота двух шайб
  • Примечания: Поставляются парами; выберите нержавеющую или стальную в зависимости от условий эксплуатации. Угол кулачка рассчитан так, чтобы превышать угол наклона резьбы.

Таблица размеров метрических разрезных стопорных шайб (DIN 25201)

РазмерВнутренний диаметр (d) (мм)Внешний диаметр (D) (мм)Толщина (Т) (мм)
M33.47.01.8
M3.53.97.61.8
M44.47.61.8
M55.49.01.8
M66.510.81.8
M88.713.52.5
M1010.716.62.5
M1213.019.52.5
M1415.223.03.4
M1617.025.43.4
M1819.529.03.4
M2021.430.73.4

Размеры зубчатой ​​стопорной шайбы

  • Внутренний зуб (например, DIN 6797, DIN 6798):
    • Диапазон технических характеристик: внутренние диаметры порядка 2–20 мм
    • Геометрия зубьев: угол наклона зубьев примерно 75–85°, соотношение высоты зубьев к шагу примерно 1:2
    • После термообработки: твердость обычно HRC42–50 с заданным пределом упругости
  • Внешний зуб (например, DIN 6798 A):
    • Диапазон спецификаций: обычные размеры Φ3–Φ20 мм и соответствующие дюймовые размеры
    • Материалы и отделка: углеродистая сталь, 65Mn, нержавеющая сталь 304/316; фосфатирование, цинк, дакромет, никель
  • Основные размеры (на пару):
    • д мин: Минимальный внутренний диаметр
    • D макс: Максимальный наружный диаметр
    • s: Толщина
  • Примечания: выбирайте внутренние зубья для небольших головок винтов или в случаях, когда внешняя поверхность должна быть гладкой; внешние зубья — для более широкого зацепления и захвата.

Таблица размеров метрических зубчатых стопорных шайб (тип A / DIN 6797)

Для метрических винтовd мин (мм)D макс (мм)с (мм)Количество зубов (мин.)
M1.61.73.60.36
M22.24.50.36
M2.52.75.50.46
M2.62.85.50.46
M33.26.00.46
M3.53.77.00.56
M44.38.00.58
M55.19.00.58
M55.39.00.68
M66.410.00.78
M77.412.50.88
M88.212.50.88
M88.414.00.88
M1010.518.00.99
M1212.518.01.010
M1213.020.51.010
M1415.024.01.010
M1617.026.01.212
M1819.030.01.412
M2021.033.01.412
M2223.036.01.514
M2425.038.01.514
M2728.044.01.614
M3031.048.01.614

4. Стандарты и материалы стопорных шайб

Стопорные шайбы изготавливаются в соответствии со стандартами, определяющими их размеры, материалы и эксплуатационные характеристики. Вот некоторые из распространённых стандартов:

  • ASME B18.21.1: Охватывает винтовые пружинные шайбы, зубчатые стопорные шайбы и плоские шайбы в дюймовой серии с указанием их размеров и методов испытаний.
  • АСМЭ Б18.21.2М: Охватывает метрические стопорные шайбы.
  • DIN 127A/B, DIN 128A, DIN 6797, DIN 6798A, DIN 7980: Широко используемые европейские стандарты для пружинных и зубчатых стопорных шайб.

Стопорные шайбы обычно изготавливаются из:

  • Углеродистая сталь
  • Стальная пружина
  • Нержавеющая сталь (серии А2, А4, 300 и 400)
  • Фосфорная бронза
  • Силиконовая бронза

Для повышения коррозионной стойкости могут применяться такие виды обработки поверхности, как фосфатирование, цинкование и никелирование.

5. Разрезная/пружинная стопорная шайба, клиновая стопорная шайба и зубчатая стопорная шайба: в чем разница?

Выбор между разрезными, клиновыми и зубчатыми стопорными шайбами ​​зависит от уровня вибрации, требуемого предварительного натяга и важности сборки. Вот сравнение:

ОсобенностьРазрезная/пружинная стопорная шайбаКлиновая стопорная шайбаЗубчатая стопорная шайба
Механизм блокировкиУпругая предварительная нагрузка с захватом кромки; с помощью трения.Геометрия кулачкового клина; блокировка осуществляется под углом, большим шага резьбы; не зависит от трения; не зависит от смазки.Зазубренные зубья врезаются в поверхности; трение плюс механическое зацепление.
Устойчивость к вибрацииБазовая защита от ослабления при общей вибрации; улучшенные «ощущения» после ослабления (не откручивается сразу пальцем).Высокая и стабильная нагрузка зажима после первоначальной усадки; отсутствие непреднамеренного вращения при повторных испытаниях; не требуется повторная затяжка.Подходит для установок с легкой и умеренной вибрацией; результаты могут отличаться на установках с очень низким крутящим моментом и высокой вибрацией.
Установка:Одинарная шайба; часто используется с плоской шайбой; доступна модель с высоким воротником.Всегда соответствующая пара, кулачки обращены друг к другу, зубцы направлены против сопрягаемых поверхностей.Внутренний — для небольших головок/чистая внешняя часть; внешний — для большего фланцевого эффекта; убедитесь, что зубцы могут войти в зацепление с сопрягаемой поверхностью.
Повторное использованиеМногоразовый, повторное использование может немного изменить поведение, но остается работоспособным в небольших испытаниях.Многоразовый, отпечатки кулачков указывают на правильную посадку.Можно использовать повторно, но может деформироваться после циклов
Стоимость и сложностьНизкая стоимость; простотаБолее высокая стоимость; превосходная фиксация в условиях сильной вибрации; легко осматривается.Низкая или умеренная стоимость; легко наносится; чувствителен к поверхности.
ПриложенияОбщее машиностроение, транспортные средстваТяжелая техника, ветряные турбиныАвтомобилестроение, электроника, листовой металл

6. Разрезная/пружинная, клиновая или зубчатая стопорная шайба: какой способ фиксации болта самый надежный?

Сравнительные испытания и практический опыт показывают, что клиновые стопорные шайбы являются наиболее надёжным решением для фиксации болтов, особенно в условиях повышенной вибрации или при повышенных требованиях к безопасности. Их клиновой эффект обеспечивает стабильную нагрузку зажима и более эффективно противостоит ослаблению, чем пружинные или зубчатые шайбы. Разрезные стопорные шайбы подходят для условий умеренной вибрации и узлов, которые часто разбираются. Зубчатые стопорные шайбы хорошо подходят для умеренных нагрузок, особенно там, где требуется электрический контакт или дополнительное сцепление.

Когда требуется максимальная безопасность, например, в ветроэнергетике, железнодорожном транспорте или аэрокосмической отрасли, клиновые стопорные шайбы — лучший выбор. Для общего крепежа разрезные и зубчатые стопорные шайбы обеспечивают практичность и экономичность.

Подпишитесь на нашу рассылку

Загрузка