Każdy mechanik ich używał, ale większość nie wie, ile jest różnych rodzajów podkładek, z jakich materiałów są wykonane i jak ich prawidłowo używać. Przez lata otrzymywaliśmy liczne pytania dotyczące podkładek, dlatego artykuł techniczny z informacjami na temat tych urządzeń był już dawno spóźniony.

Niedawno omawialiśmy sztukę produkcji wysokowydajnych elementów złącznych z firmą Automotive Racing Products, Inc. (ARP), szczegółowo omawiając podstawy tego tematu. Czas oddać hołd elementowi złącznemu, który często jest traktowany jak oczywistość – skromnej podkładce.

W poniższych akapitach omówimy, czym są podkładki, jakie są ich rodzaje, do czego służą, jak są wykonane, gdzie i kiedy ich używać – a nawet omówimy, czy podkładki są kierunkowe, czy nie.

Ogólnie rzecz biorąc, podkładka to po prostu dyskowata, przypominająca opłatek płytka z otworem pośrodku. Choć konstrukcja może wydawać się prymitywna, podkładki w rzeczywistości pełnią skomplikowaną funkcję. Są powszechnie używane do rozkładania obciążenia gwintowanego elementu złącznego, takiego jak śruba lub śruba z łbem walcowym.

Mogą być również używane jako podkładki dystansowe – lub w niektórych przypadkach – jako podkładki cierne, elementy blokujące, a nawet jako podkładki redukujące wibracje – jak podkładki gumowe. Podstawowa konstrukcja podkładki charakteryzuje się średnicą zewnętrzną dwukrotnie większą niż średnica wewnętrzna podkładki.

Podkładki, zazwyczaj wykonane z metalu, mogą być również wykonane z tworzywa sztucznego lub gumy – w zależności od zastosowania. W maszynach, wysokiej jakości połączenia śrubowe wymagają stosowania podkładek ze stali hartowanej, aby zapobiec wgniataniu powierzchni złącza. Zjawisko to nazywa się odciskami Brinella. Te drobne wgniecenia mogą ostatecznie doprowadzić do utraty napięcia wstępnego na łączniku, drgań lub nadmiernych wibracji. W miarę trwania tego stanu ruchy te mogą przyspieszyć, prowadząc do innego zużycia, często określanego jako odpryskiwanie lub zacieranie.

Podkładki pomagają również zapobiegać korozji galwanicznej, która występuje, gdy niektóre metale stykają się ze sobą. Jeden metal działa jako anoda, a drugi jako katoda. Aby spowolnić lub zapobiec temu procesowi od samego początku, między śrubą lub nakrętką a łączonym metalem stosuje się podkładkę.

Oprócz równomiernego rozłożenia nacisku na mocowany element i zmniejszenia ryzyka jego uszkodzenia, podkładki zapewniają również gładką powierzchnię dla nakrętki lub śruby. Dzięki temu połączenie jest mniej podatne na poluzowanie w porównaniu z nierówną powierzchnią mocowania.

Istnieją specjalne podkładki zaprojektowane tak, aby zapewnić uszczelnienie, punkt uziemienia elektrycznego, wyrównać element złączny, utrzymać go w miejscu, izolować lub zapewnić nacisk osiowy na połączenie. Omówimy te specjalne podkładki pokrótce w poniższym tekście.

Widzieliśmy również kilka sposobów na nieprawidłowe użycie podkładek w połączeniu skręcanym. Wielokrotnie zdarzało się, że mechanicy pracujący w cieniu drzew używali śrub lub nakrętek o zbyt małej średnicy w stosunku do łączonej części. W takich przypadkach podkładka miała średnicę wewnętrzną pasującą do śruby, ale uniemożliwiała przesunięcie łba śruby lub nakrętki przez otwór łączonego elementu. To proszenie się o kłopoty i nigdy nie należy tego robić w żadnym samochodzie wyścigowym.

Mechanicy najczęściej używają zbyt długiej śruby, ale pozbawionej wystarczającej ilości gwintu, co uniemożliwia dokręcenie połączenia. Należy również unikać nakładania kilku podkładek na trzonek jako podkładki dystansowej do momentu dokręcenia nakrętki. Należy dobrać odpowiednią długość śruby. Niewłaściwe użycie podkładek może prowadzić do uszkodzeń lub obrażeń.

Ogólnie rzecz biorąc, na świecie produkowanych jest obecnie kilka rodzajów podkładek. Niektóre są przeznaczone specjalnie do połączeń drewnianych, a inne do zastosowań hydraulicznych. Jeśli chodzi o potrzeby motoryzacyjne, Jay Coombes, specjalista ds. badań i rozwoju w ARP, mówi, że w konserwacji pojazdów używa się tylko pięciu rodzajów podkładek. Są to podkładki płaskie, podkładki do błotników, podkładki sprężyste, podkładki zębate i podkładki wkładane.

Co ciekawe, w bogatej ofercie elementów złącznych ARP nie znajdziemy podkładek sprężystych. „Są one przydatne głównie w przypadku elementów złącznych o małej średnicy w warunkach niskiego obciążenia” – wyjaśnił Coombes. ARP koncentruje się na wysokowydajnych elementach złącznych do wyścigów, które pracują w warunkach większego obciążenia. Istnieją warianty tych podkładek, które służą konkretnym celom, na przykład podkładka płaska z ząbkami na spodzie.

Podkładka płaska to preferowany element pośredniczący między łbem śruby (lub nakrętki) a mocowanym elementem. Jej głównym zadaniem jest rozłożenie obciążenia dokręcanego elementu złącznego, aby zapobiec uszkodzeniu powierzchni łączenia. „Jest to szczególnie ważne w przypadku elementów aluminiowych” – mówi Coombes.

Amerykański Narodowy Instytut Normalizacyjny (ANSI) opracował zbiór norm dla podkładek płaskich ogólnego zastosowania, które obejmują dwa typy. Typ A definiuje się jako podkładkę o szerokich tolerancjach, gdzie precyzja nie jest krytyczna. Typ B to podkładka płaska o węższych tolerancjach, gdzie średnice zewnętrzne są klasyfikowane jako wąskie, standardowe lub szerokie w zależności od rozmiaru śruby (średnicy wewnętrznej).

Jak już wspomnieliśmy, podkładki są bardziej skomplikowane niż proste wyjaśnienie jednej organizacji. W rzeczywistości jest ich kilka. Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacyjnych (SAE) klasyfikuje podkładki płaskie według grubości materiału, z mniejszymi średnicami wewnętrznymi i zewnętrznymi w porównaniu z tym, jak organizacja United States Standards (USS) definiuje podkładki płaskie.

Normy USS to normy dla podkładek calowych. Organizacja ta określa średnicę wewnętrzną i zewnętrzną podkładki, aby dostosować ją do śrub o grubych lub większych gwintach. Podkładki USS są często stosowane w przemyśle motoryzacyjnym. Ponieważ trzy organizacje określają trzy różne normy dla podkładek płaskich, oczywiste jest, że podkładki są bardziej skomplikowane, niż mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka.

Według Coombesa z ARP: „Rozmiar i jakość samej podkładki zasługują na szczególną uwagę. Powinna mieć wystarczającą grubość i rozmiar, aby prawidłowo rozłożyć obciążenie”. Coombes dodaje: „Bardzo ważne jest również, aby podkładka była równoległa i idealnie płaska w kluczowych zastosowaniach z wyższym momentem obrotowym. Wszelkie inne czynniki mogą powodować nierównomierne napięcie wstępne”.

Są to podkładki o wyjątkowo dużej średnicy zewnętrznej w stosunku do otworu centralnego. Zaprojektowano je również tak, aby rozprowadzały siłę zacisku, ale ze względu na większy rozmiar obciążenie rozkłada się na większą powierzchnię. Przez wiele lat podkładki te były używane do mocowania błotników w pojazdach, stąd ich nazwa. Podkładki błotnikowe mogą mieć większą średnicę zewnętrzną, ale zazwyczaj są wykonane z cienkiego materiału.

Podkładki sprężyste charakteryzują się elastycznością osiową i służą do zapobiegania luzowaniu się pod wpływem drgań. Zdjęcie pochodzi ze strony www.amazon.com.

Podkładki sprężyste, zwane również podkładkami sprężystymi lub zabezpieczającymi, charakteryzują się elastycznością osiową. Służą one do zapobiegania luzowaniu się pod wpływem drgań. Zasada działania podkładek sprężystych jest prosta: działają jak sprężyna, wywierając nacisk na mocowany element oraz łeb śruby lub nakrętki.

ARP nie produkuje tych podkładek, ponieważ większość elementów złącznych, które odgrywają kluczową rolę w silniku, układzie napędowym, podwoziu i zawieszeniu, jest dokręcana z określonym momentem obrotowym, z odpowiednią siłą zacisku. Ryzyko poluzowania się elementu złącznego bez użycia narzędzia jest niewielkie lub żadne.

Większość inżynierów zgadza się, że podkładka sprężysta – dokręcana wyższym momentem – rozciągnie się do pewnego stopnia. W takim przypadku podkładka sprężysta straci swoje naprężenie, a nawet może zakłócić precyzyjne napięcie wstępne łączonego połączenia.

Podkładki gwiaździste mają ząbki biegnące promieniowo do wewnątrz lub na zewnątrz, które wgryzają się w powierzchnię podłoża, zapobiegając luzowaniu się elementu złącznego. Zdjęcie ze strony www.amazon.com.

Podkładki gwiaździste służą niemal temu samemu celowi, co podkładki sprężyste. Mają one zapobiegać luzowaniu się elementu złącznego. Są to podkładki z ząbkami biegnącymi promieniowo (do wewnątrz lub na zewnątrz), które wgryzają się w powierzchnię elementu. Z założenia mają one „wgryzać się” w łeb śruby/nakrętkę i podłoże, zapobiegając luzowaniu się elementu złącznego. Podkładki gwiaździste są zazwyczaj stosowane do mniejszych śrub i wkrętów w elementach elektrycznych.

Zapobieganie obrotowi, a tym samym wpływ na dokładność naprężenia wstępnego, skłoniło firmę ARP do produkcji specjalnych podkładek ząbkowanych od spodu. Celem jest zapewnienie im stabilnego mocowania i podparcia.

Kolejną specjalną podkładką produkowaną przez ARP jest podkładka wsuwana. Zaprojektowano ją w celu ochrony górnej części otworów przed zatarciem lub zapadnięciem się górnej części otworu. Typowe zastosowania obejmują głowice cylindrów, elementy podwozia i inne obszary narażone na zużycie, które wymagają zastosowania podkładki.

Należy pamiętać, że smarowanie odgrywa kluczową rolę w precyzyjnym naprężeniu wstępnym. Oprócz nałożenia smaru na gwint elementu złącznego, zaleca się nałożenie niewielkiej ilości smaru na spód łba śruby (lub nakrętki) lub na górną część podkładki. Nigdy nie smaruj spodniej strony podkładki (chyba że instrukcja montażu stanowi inaczej), ponieważ nie chcesz, aby się obracała.

Zwrócenie uwagi na prawidłowe użytkowanie podkładek i smarowanie jest czymś, co zasługują na uwagę wszystkich zespołów wyścigowych.

Utwórz własny spersonalizowany newsletter z treściami, które kochasz od Chevy Hardcore. Będzie on wysyłany bezpośrednio do Twojej skrzynki odbiorczej, całkowicie ZA DARMO!

Co tydzień będziemy wysyłać Ci najciekawsze artykuły, aktualności, informacje o samochodach i filmy dotyczące Chevy Hardcore.

Obiecujemy, że nie wykorzystamy Twojego adresu e-mail do niczego poza otrzymywaniem ekskluzywnych aktualności z sieci Power Automedia.