Шплинты — виды, отличия, особенности

Несмотря на простоту конструкции самого крепежного элемента, важно соблюдать определенные правила при установке шплинта вручную, чтобы обеспечить надежность соединения. В данной статье рассмотрим основные аспекты монтажа этой детали.

Шплинты

Шплинты представляют собой металлические или упругие крепежи, выполненные в виде проволочного стержня с полукруглым поперечным сечением, который изгибается пополам, формируя петельку в месте сгиба. Эти крепежные элементы используются для соединения слабо нагруженных деталей, а также для предотвращения самопроизвольного отвинчивания гаек. Установка шплинта осуществляется путем вставки его в соответствующее сквозное отверстие, после чего концы загибаются.

Внешне шплинт напоминает кусок стального стержня, который был согнут пополам аналогично обычной шпильке. В месте сгиба образуется петля, предназначенная для фиксации осей и валов, что предотвращает их самопроизвольное раскручивание в малонагруженных соединениях. Особой особенностью шплинтового соединения является простой и быстрый механизм блокировки, который можно легко снять при необходимости. Одним из основных преимуществ шплинтов, особенно в таких областях, как машиностроение и станкостроение, является то, что гайка остается зафиксированной даже при наличии постоянной вибрации.

Шплинты изготавливаются, как правило, из проволоки полукруглого сечения, а некоторые виды имеют определенную упругость. Важно не путать шплинты со штифтами, которые также используются для фиксации деталей механизмов. Штифт по своей форме напоминает гвоздь без шляпки и, как правило, применяется в креплениях, где нагрузки минимальны.

Классификация шплинтов

При классификации шплинтов основными параметрами являются марка стали и размер сечения стального прутка. Форму шплинтов можно считать их главной характеристикой, что позволяет разделить их на несколько категорий:

• Прямой — Это стандартное изделие соответствует международным стандартам ISO 1234 и DIN 94. Прямые шплинты, как правило, имеют номинальный размер диаметра в диапазоне от 4 до 20 мм и изготавливаются из согнутых прутков с ушком на точке перегиба.
• Т-образный — Эти шплинты имеют перемычку в точке перегиба и соответствуют стандарту DIN 188. Широко применяются при производстве текстильных и мягких игрушек для обеспечения подвижности соединений, таких как руки, ноги и шея.
• Игольчатый пружинный — Это изделия, обладающие особыми формами, позволяющими быстро удалить элемент из крепежного соединения для снятия фиксации. Одна часть проволоки имеет волнистый изгиб, а ушко, находящееся посередине прутка, может быть одинарным (форма Е) или двойным (с витком, форма D). Изогнутая сторона этого крепежа также выполняет роль пружины-защелки и подходит для соединения деталей, которые требуют периодической разборки.
• Кольцевой (сельскохозяйственная чека) — Данный вид шплинтов производят по стандарту DIN 11023 и не имеет аналогов по ГОСТ и ISO. Он изготавливается из стали марки А2 и А4 и предназначен для поперечной фиксации элементов на осях с отверстием.

Каждый шплинт имеет уникальную маркировку, которая позволяет узнать все его параметры в деталях.

Классификация крепежа

Как и в предыдущем разделе, при классификации шплинтов используется марка стали и размер сечения стального прутка. Главным критерием по-прежнему остается форма, по которой шплинты делятся на следующие виды:

• Прямой — стандартное изделие, соответствующее нормам ISO 1234 и DIN 94 (шплинты разводные с диаметром от 4 до 20 мм). Они изготавливаются из согнутых прутков с ушком в средней части.
• Т-образный — с перемычкой в точке перегиба, применяется широко в текстильной и игрушечной промышленности для создания подвижных соединений.
• Игольчатый пружинный — характерный своим волнистым изгибом, присутствует в узлах, требующих частой разборки благодаря легкости демонтажа.
• Кольцевой (сельскохозяйственная чека) — элемент, описанный в DIN 11023, без аналогов по ГОСТ и ISO, применяется для поперечной фиксации.

Каждое крепежное изделие обладает собственным идентификатором, что позволяет узнать его технические характеристики.

Особенности конструкции

Внешне шплинт напоминает обычную невидимую заколку. Эти элементы крепежа незаменимы в условиях, где требуется надежная фиксация соединений малонагруженных деталей, особенно при вибрациях и динамических нагрузках. Простой прямой шплинт можно изготовить собственноручно из доступных материалов.

Важно отметить, что стандартные шплинты не предназначены для многократного использования: из-за постоянного сгибания и разгибания проволока может стать ломкой и привести к разрушению изделия. Исключение составляют кольцевые шплинты или чеки, так как их можно использовать многократно, при условии, что они были извлечены без поломки. Процесс извлечения кольцевого шплинта включает в себя несколько шагов:

• Выпрямление концов изделия, после чего его вручную вынимают из отверстия.
• Если концы сломаны, и извлечение затруднено, шплинт выбивают со стороны кольца, используя молоток или зубило.
• В случаях, когда зубило не помогает, крепеж следует высверлить с использованием специализированного инструмента.

Шканты

Шкант представляет собой крепежный элемент, выполненный из дерева или пластика, имеющий цилиндрическую форму с закругленными концами или фаской. Эти детали могут иметь различное рифление и требуют высокой точности в изготовлении. Основное назначение шкантов заключается в соединении и позиционировании деталей, как например:

• Деревянные шканты — предназначены для соединения конструкций из ДСП, фанеры, МДФ и массива древесины.
• Пластмассовые — используются для соединения деталей в корпусной мебели.

На следующем рисунке представлена схема установки шканта:

Шпонки

Шпонка — это металлическое изделие, предназначенное для передачи крутящего момента через шпоночное соединение. Она вставляется в заранее подготовленный паз на валу. Различают несколько типов шпонок:

• призматические;
• призматические с закругленными торцами;
• клиновые с головкой;
• сегментные.

На следующем изображении показаны ключевые элементы шпоночного соединения:

На данный момент наибольшей популярностью пользуются призматические шпонки стандартов DIN 6885 A и сегментные DIN 6888.

Шплинт быстросъемный, оснащенный кольцом

Внешний вид этого крепежного элемента может напоминать чекы, используемые на гранатах типа лимонка, однако он нашел свое место в производственной сфере, особенно в машиностроении и среди автомобилистов. Конструкция шплинта включает такие элементы:

• штырек;
• кольцо, расположенное на конце штырька.

Данная конструкция позволяет легко устанавливать и снимать шплинт многократно, что значительно упрощает процесс ремонта в различных условиях — как стационарных, так и полевых.

Диаметр стержня шплинтов с кольцом варьируется от 4,5 до 12,0 мм. Наиболее распространены изделия длиной 42,0 мм с внутренним диаметром чеки 34,0 мм и 41,0 мм.

Материал изготовления шплинтов

При выборе материала для шплинтов важно учитывать область применения и конструктивные особенности этих крепежных элементов. На сегодняшний день можно найти шплинты, изготовленные даже из таких мягких металлов, как алюминиевые и медные сплавы (включая латунь) и сам элемент меди (Cu), хотя такие экземпляры встречаются реже. В большинстве случаев для производства шплинтов используется нержавеющая сталь или конструкционные стали.

Например, пружинные шплинты в основном производят из углеродистых сплавов. Чтобы защитить изделия от коррозии, на них наносится цинковое покрытие с толщиной (обозначаемой как Т от английского словa Thickness), которое меняется от 6,0 мкм до 12,0 мкм.

По существующим нормам, для производства крепежей данного типа рекомендовано использовать следующие материалы:

• сталь с углеродом (C) в количестве не более 0,2%, что соответствует группе низко углеродистых сплавов. В качестве защиты используются фосфатное, оксидное, кадмиевое (на основе кадмия Cd) и цинковое покрытия;
• марки стали, которые имеют устойчивые характеристики против коррозии. На таких сталях должно формироваться оксидное покрытие путем погружения в кислые растворы;
• сплавы системы Аl-Мn (алюминий-марганец) AMЦ. Для таких изделий также требуется оксидное покрытие, созданное в реакциях с бихроматом калия (К₂Cr₂O₇);
• латунный сплав марки Л63, поверхность которого рекомендовано никелировать.

Важно отметить, что возможно, чтобы торцы ножек шплинтов, изготовленных из проволоки, не имели покрытия. А также допустимо отсутствие защитного слоя в местах контакта внутренних поверхностей ветвей.

Как установить шплинтовый крепеж

При установке шплинта необходимо учитывать несколько важных правил:

1. Подготовьте отверстия в деталях, убедитесь, что они чистые и без заусенцев, и соответствуют необходимому диаметру.
2. Выберите шплинт нужного диаметра и длины. Он должен легко проходить в отверстиях, но не иметь значительного люфта.
3. Предварительно подготовьте концы изделия: у прямых шплинтов загните концы под прямым углом, у пружинных оставьте спиральные.
4. Совместите отверстия деталей и вставьте шплинт до упора, избегая перекоса. При необходимости можно использовать оправки.
5. Загните концы шплинта под углом 90-120 градусов с помощью специальных инструментов или плоскогубцев, избегая чрезмерных перегибов.
6. Проверяйте, чтобы концы не взаимодействовали с вращающимися элементами; оставляйте зазор 1-3 мм.
7. Применяйте шплинт только по прямому назначению и не используйте его в качестве рычага или замените им другой крепеж.

Ошибкой будет установка шплинта меньшего размера или длины. Таким образом, оставление концевого элемента прямым без загибов также недопустимо, так как это значительно снижает прочность соединения.

Не следует вставлять шплинт под углом или при повреждении резьбы. Правильная установка обеспечивает надежную фиксацию, что предотвращает самопроизвольное раскручивание во время эксплуатации.

Как подобрать шплинт

Понимая принцип работы шплинта, можно перейти к выбору конкретного изделия. Следует обратить внимание на следующие факторы:

1. Диаметр — крайне важно учитывать номинальный размер, который должен точно соответствовать диаметрам отверстий в деталях. Слишком малый не даст надежного зажима, большой же затруднит установку.
2. Длина шплинта должна обеспечивать его выступ за пределами узла на нужное количество миллиметров для создания загибов (обычно от 2 до 5 мм с каждой стороны).
3. Тип шплинта зависит от условий эксплуатации узла и требований к фиксации. Для более ответственных узлов предпочтение следует отдавать более прочным крепежам.
4. Материал — для большинства случаев подойдет углеродистая сталь, в то время как для агрессивных сред больше подойдут нержавеющие сталей и другие сплавы.
5. Требования к установке определяют, какой тип крепежа можно использовать; например, для узких отверстий или ограниченных пространств подойдут кольцевые изделия.
6. Нагрузки и вибрации — для узлов, подверженных высоким нагрузкам и значительным вибрациям, необходим усиленный крепеж.
7. Частота разборки — если соединение требует частого разборки, предпочтительными будут пружинные шплинты, которые обеспечивают легкость демонтажа.

В процессе выбора важно опираться на стандартные и технические документы, что гарантирует надежную фиксацию компонентов.

Ниже представлена сравнительная таблица, которая поможет лучше сориентироваться в выборе необходимого сорта шплинта.

Условный диаметр шплинта d₀*