Odkręcające się śruby w maszynach? Zastosowanie podkładek Nord-Lock

Strefa Wiedzy Bufmax  |  Zabezpieczenia połączeń śrubowych  |  Czas czytania: ok. 5 min

Samoczynne luzowanie się połączeń śrubowych to jeden z najpoważniejszych problemów w utrzymaniu ruchu maszyn i urządzeń. Drgania, obciążenia zmienne i skoki temperatury powodują stopniową utratę siły docisku – śruba odkręca się, choć nikt jej nie ruszał. Efektem są przestoje, koszty napraw i, w skrajnych przypadkach, awarie zagrażające bezpieczeństwu. Podkładki zabezpieczające przed odkręcaniem klasy Nord-Lock to rozwiązanie opracowane właśnie z myślą o takich warunkach pracy.

Dlaczego śruby się luzują - mechanizm problemu

Trwałość połączenia śrubowego zależy od utrzymania odpowiedniej siły zacisku (napięcia wstępnego) w złączu. Napięcie to wytwarza się podczas dokręcania i powinno pozostawać stałe przez cały okres eksploatacji. W praktyce działa kilka czynników, które tę równowagę zaburzają:

• Drgania poprzeczne - nawet niewielkie mikroruchy między łączonymi powierzchniami powodują, że gwinty stopniowo „wspinają się" po sobie, zmniejszając napięcie wstępne. To zjawisko opisano już w latach 60. jako efekt Junkersa i jest ono główną przyczyną samoczynnego odkręcania się śrub w maszynach.
• Relaksacja materiału – pod stałym obciążeniem metal ulega nieznacznym odkształceniom plastycznym. Połączenie „osiada", siła zacisku spada poniżej granicy tarcia i śruba zaczyna się luzować.
• Zmienne obciążenia termiczne – cykliczne rozszerzanie i kurczenie się materiałów przy różnych współczynnikach rozszerzalności termicznej systematycznie rozkłada napięcie w złączu.
• Niewystarczające zabezpieczenie standardowymi podkładkami – podkładki sprężyste (Grower) i zębate skutecznie hamują odkręcanie przy obciążeniach statycznych, natomiast w środowiskach silnych drgań poprzecznych ich skuteczność jest ograniczona.

Podkładki zabezpieczające przed odkręcaniem - jak działa system Nord-Lock?

Podkładki Nord-Lock działają na zasadzie klinowania - zupełnie inaczej niż tradycyjne zabezpieczenia tarciowe. Każdy komplet składa się z dwóch podkładek z rowkami klinowymi na powierzchni kontaktowej i radialnie rozmieszczonymi zębami na powierzchni przylegającej do łączonego elementu.

Mechanizm blokady opiera się na geometrii:

• Kąt narowków klinowych jest większy niż kąt skoku gwintu śruby. Aby połączenie się poluzowało, system musiałby pokonać siłę klinowania - co wymaga siły większej niż ta, która spowodowałaby zerwanie śruby. Samoczynne odkręcenie jest geometrycznie niemożliwe.
• Zęby zewnętrzne wbijają się w powierzchnie łączonych elementów i w łeb śruby, eliminując mikroruchy obrotowe między podkładką a powierzchnią  nawet przy intensywnych drganiach poprzecznych.
• Para podkładek pracuje jako system - klinowanie zachodzi na styku dwóch podkładek, a nie na gwincie. Gwint pozostaje odciążony od naprężeń blokujących, co przedłuża żywotność śruby.

System przeszedł testy zgodne z normą DIN 65151 (test Junkersa), które są uznawane za najbardziej miarodajną metodę weryfikacji zabezpieczeń połączeń śrubowych przed luzowaniem pod wpływem drgań.

Kiedy stosować podkładki zabezpieczające przed odkręcaniem?

Podkładki Nord-Lock są właściwym wyborem wszędzie tam, gdzie utrata napięcia wstępnego śruby niesie realne ryzyko awarii lub wypadku. Typowe obszary zastosowania:

• Maszyny robocze - prasy, frezarki, tokarki, urządzenia do kruszenia i mielenia, wszędzie gdzie generowane są silne drgania ciągłe lub uderzeniowe.
• Przemysł wydobywczy i górniczy - przenośniki, kruszarki, koła zębate pracujące w warunkach ciągłych obciążeń dynamicznych.
• Pojazdy szynowe i drogowe - wózki, układy jezdne, zawieszenia, połączenia elementów ramy narażonych na wieloosiowe drgania.
• Energetyka wiatrowa - gondole i wieże turbin wiatrowych, gdzie obciążenia zmienne są stałym elementem pracy konstrukcji.
• Mosty i konstrukcje stalowe - połączenia śrubowe narażone na obciążenia ruchome i drgania komunikacyjne.
• Instalacje rurociągowe - kołnierze i złącza w instalacjach ciśnieniowych, gdzie nieszczelność spowodowana luzowaniem śrub jest niedopuszczalna.

Dobór podkładek Nord-Lock - na co zwrócić uwagę?

Rozmiar i klasa wytrzymałości

Podkładki dobiera się do średnicy śruby - każdy rozmiar ma ściśle określoną geometrię klinowania zoptymalizowaną pod kąt skoku gwintu. Dostępne są warianty do śrub od M5 do M100. Klasa wytrzymałości podkładki powinna odpowiadać klasie śruby - stosowanie podkładek do połączeń wysokowytrzymałościowych (klasa 10.9, 12.9) wymaga podkładek w wersji o podwyższonej wytrzymałości.

Materiał podkładki a środowisko pracy

Standardowe podkładki Nord-Lock wykonane są ze stali węglowej z powłoką cynkowo-płatkową (Geomet). Do środowisk agresywnych chemicznie, przy instalacjach w strefach nadmorskich lub w kontakcie z mediami korozyjnymi, dostępne są warianty ze stali nierdzewnej A4 (AISI 316). Dobór materiału podkładki powinien być spójny z materiałem śruby i łączonego elementu, aby uniknąć korozji galwanicznej.

Montaż - najczęstsze błędy

Podkładki Nord-Lock montuje się zawsze parami – dwie podkładki, rowkami klinowymi zwróconymi do siebie. Zęby zewnętrzne obu podkładek muszą kontaktować się z łączonymi powierzchniami (jedna pod łbem śruby lub nakrętką, druga przy powierzchni elementu). Stosowanie pojedynczej podkładki lub jej odwrócone ułożenie znosi mechanizm klinowania i pozbawia połączenie zabezpieczenia. Dokręcanie wykonuje się standardowym momentem dla danej klasy śruby - system nie wymaga zwiększonego momentu.

⭐ Wybór ekspertów Bufmax

Do zabezpieczenia połączeń śrubowych przed samoczynnym luzowaniem rekomendujemy sprawdzone rozwiązanie z naszego asortymentu:

Podkładki samoklinujące Nord-Lock

System klinowy · Blokada niezależna od tarcia · Odporne na drgania · Dostępne w stali nierdzewnej A4

Zobacz produkt →

Masz pytania dotyczące doboru podkładek Nord-Lock do konkretnej aplikacji lub klasy śruby? Skontaktuj się z naszymi ekspertami – pomożemy dobrać właściwe rozwiązanie przed zakupem.