Ост 1 39502-77стопорение болтов, винтов, шпилек, штифов и гаек

Что учесть при выборе?

Цельнометаллические изделия хороши там, где допустимо небольшое локальное искажение резьбы. Полезно интересоваться, произведено ли обжатие радиальным методом, осевым способом, под углом к осевой резьбе с торца или под углом к ней же с торцевого выступа. Что касается моделей с резьбовой вставкой пружинного типа, то они оснащаются обжатым витком, что гарантирует эластичность и надежность зажима крепежа. Все такие изделия должны иметь моменты ввинчивания и вывинчивания сообразно предписаниям ISO 2320. Наличие фланца можно только приветствовать — он повышает общую надежность.

Измерять затягивающее усилие можно только приборами с погрешностью максимум 5%. Разумеется, все результаты замеров сверяют с нормативными документами и сопроводительными материалами на продукцию. Стоит учесть, что модели гаек с зубчатым опорным торцом на фланце вовсе лишены преобладающего момента. Чтобы они работали эффективно, требуется точное соответствие по размеру присоединяемой детали.

Описанный тип, как и крепеж с невыпадающей зубчатой шайбой, не отражается никакими стандартами. Оценка их стопорящих свойств производится по итогам стендовых испытаний. В любом случае надо требовать сертификат соответствия ISO 2320. Разумеется, обращаться надо только к проверенным фирмам, в идеале — к непосредственным производителям и их партнерам. Размер крепежа подбирают с учетом решаемой задачи.

Стопорные гайки модификаций КМТ (КМТА) могут использоваться в условиях, когда важны:

• максимальная точность;

• простота сборки;

• надежность фиксации;

• регулировка (компенсация) угловых отклонений у сопрягаемых деталей.

Контргайка

На резьбу шпильки или болта наворачивается дополнительная гайка. Эта гайка прижимается к основной — крепежной гайке или к поверхности предмета, в котором нарезана резьба и закручен болт. Контргайка может устанавливаться с любой стороны крепежной гайки, там, где удобно. Если Вы используете болт или шпильку с неполной резьбой, и хотите установить контргайку с той стороны, где шляпка или где резьба идет не до конца стержня, то сначала наверните контргайку, потом установите и закрутите полученную конструкцию, потом затяните контргайку.

Никому не верьте. Контргайка имеет такую же резьбу, как и гайка, а не обратную. Контргайку с левой резьбой накрутить на шпильку с правой (на которую только что накрутили гайку с правой) невозможно.

Недостатки. (1) Соединение с контргайкой не очень надежное. Я встречался со случаями, когда такое соединение в очень неблагоприятной среде разворачивалось. (2) Для установки контргайки нужно свободное место на резьбе. (3) Такое соединение не применяется, если хотя бы один из элементов соединения (шпилька / болт, гайка / нарезанная резьба) выполнены из мягких материалов (легких сплавов, пластика).

С помощью гайки и контргайки можно закрутить шпильку в отверстие, не повредив резьбу. Главной проблемой является то, что не за что цепляться, чтобы прикладывать вворачивающее усилие. Накручиваем две гайки, притягиваем одну к другой. Гайки фиксируются. Одеваем ключ на полученную конструкцию и вворачиваем шпильку. Теперь раскручиваем и снимаем гайки.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

1

2

3

:: Поиск

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Еще статьи

Соединим алюминиевый, медный провод. Кабель, проводка. Квартира, дом, …
Как соединить алюминиевый и медный провод? Соединение медных и алюминиевых прово…

Почему дома холодно, куда уходит тепло, потери тепла….
Почему дома холодно? Куда уходит тепло? Как сделать, чтобы было тепло? Потери те…

Септик, слив, автономная канализация сделать своими руками, самому, са…
Септик сделал сам. Делюсь. Малоизвестные, но очень важные факты. Конструкция, сх…

Печь. Схема. Рисунок. Чертеж…
Послойная схема кладки печи….

Проведение кабеля в земле. Советы и рекомендации….
Советы по подземной прокладке кабеля. Как класть кабель в грунт? Проложим прово…

Как сделать стол самому, своими руками. Самодельный стол….
Сделайте стол сами. Нередко нужен стол совершенно определенного размера или форм…

Приподнятые, поднятые, высокие грядки, клумбы. Своими руками. Сделать….
Самодельная приподнятая клумба или высокая грядка на даче своими руками….

Секции встроенного шкафа-купе…
Типы и особенности секций встроенного шкафа. Тонкости устройства….

Основные типы резьб

Метрическая
резьба
(см. рис. 3.6). Это наиболее распространенная
из крепежных резьб. Имеет профиль в виде
равностороннего треугольника,
следовательно, α = 60°. Вершины витков и
впадин притупляются по прямой или дуге,
что уменьшает кон­центрацию напряжений,
предохраняет резьбу от повреждений, а
также удовлетворяет нормам техники
безопасности. Радиальный зазор в резьбе
делает ее не герметичной.

По ГОСТ 9150-59
метрические резьбы делятся на резьбы
с крупным и мелким шагом (см. табл. 3.1) В
качестве основной крепежной применяют
резьбу с крупным шагом, так как она менее
чувствительна к износу и неточностям
изготовления. Резьбы с мелким шагом
различаются между собой коэффициентом
измельчения, т. е. отношением крупного
шага к соответствующему мелкому шагу
(рис. 3,7). Резьбы с мелким шагом меньше
ослабляют деталь и характеризуются
повышенным самоторможением, так как
при малом шаге угол подъема винтовой
линии λ мал (см. формулу 3.1). Мелкие резьбы
применяются в резьбовых соединениях,
подверженных переменным и знакопеременным
нагрузкам, а также в тонкостенных деталях
(на деталях из пластмасс метрическая
резьба изготовляется по ГОСТ 11709-66.).

Дюймовая резьба
(1 дюйм равен 25,4 мм). (рис. 3.8). Имеет профиль
в виде равнобедренного треугольника с
углом при вершине α=55°. Применяется
только при ремонте деталей импортных
машин. Изготовляется по ОСТ НКТП 1260.

Трубная резьба.
Трубная цилиндрическая резьба (рис.
3.9) является мелкой дюймовой резьбой,
но с закруглёнными выступами и впадинами.
Отсутствие радиальных зазоров делает
резьбовое соединение герметичным.
Применяется для соединения труб.
Изготовляется по ГОСТ 6357-52.

Высокую плотность
соединения дает трубная коническая
резьба (ГОСТ 6211-69).

Трапецеидальная
резьба
(рис. 3.1.). Это основная резьба в пе­редаче
винт-гайка (см. ниже). Ее профиль равнобочная
тра­пеция с углом α = 30°. Характеризуется
небольшими потерями на трение,
технологична. К.п.д. выше, чем для резьб
с треугольным профилем. Применяется
для передачи реверсивного движения под
нагрузкой (ходовые винты станков и т.
п,) Размеры резьбы приведены в табл. 3.2.

Упорная резьба
(рис. 3.11). Имеет профиль в виде не
равнобочной трапеции с углом 27°. Для
возможности изготовления резьбы
фрезерованием рабочая сторона профиля
имеет угол наклона 3°. К.п.д. выше, чем у
трапецеидальной резьбы. Закругление
впадин повышает усталостную прочность
винта. Применяется в передаче винт-гайка
при больших односторонних осевых
нагрузках (грузовые винты прессов,
домкратов и т. д.). Изготовляется по ГОСТ
10177-62.

Таблица 3.2

Резьба трапецеидальная
по ГОСТ 9484-60 (извлечениe)

Размеры в мм по
рис. 3.10

Наружный диаметр д	Шаг резьбы S	Среднийдиаметр d2	Внутренний диаметр д,
	3	30,5	28,5
32	6	29	25
	10	27	2i
	3	38,5	36,5
40	6	37	33
	10	35	29
	3	48,5	46,5
50	8	46	41
	12	44	37
	3	58,5	56,5
60	8	56	51
	12	54	47

Прямоугольная
резьба
(рис. 3.12). Профиль резьбы квадрат. Из всех
резьб имеет самый высокий к.п.д., так как
угол профиля резьбы, α=0. Обладает
пониженной прочностью. При износе
образуются осевые зазоры, которые трудно
устранить. Имеет ограниченное применение
в малонагруженных передачах винт —
гайка.

Круглая резьба
(рис. 3.13). Профиль резьбы состоит из дуг,
сопряжённых короткими прямыми линиями.
Угол профиля α=30о.
Резьба характеризуется высокой
динамической прочностью. Стандарта
нет. Имеет ограниченное применение при
тяжелых условиях эксплуатации в
загрязненной среде. Технологична при
изготовлении отливкой, накаткой и
вылавливанием на тонкостенных изделиях.

Слесарь механосборочных работ

§ 2. Стопорение резьбовых соединений

Резьбовые соединения не должны нарушаться (самоотвинчиваться) при движениях, толчках и ударах, которым подвергаются детали машин во время работы. Поэтому резьбовые соединения, как бы они ни были крепко затянуты, должны быть еще и надежно застопорены.

Стопорение контргайкой (рис. 16,а) препятствует самоотвинчиванию силой трения, которая возникает в резьбе и на торцовых поверхностях двух гаек. Этот способ стопорения утяжеляет соединения и недостаточно надежен при значительных вибрациях.

Рис. 16. Стопорение гаек: а — контргайкой, б — винтом, ввинченным в гайку, в — разводным шплинтом, вставленным в отверстие болта, г — разводным шплинтом, вставленным в сквозное отверстие в гранях гайки, д — шплинтом в пазу корончатой гайки, е — проволокой, ж — пружинной шайбой, з — деформируемой шайбой, и — фигурной плоской пружиной

Стопорение винтом, ввинченным в гайку,— способ, позволяющий стопорить гайку в любом положении. Недостаток этого способа состоит в том, что резьба болта сминается стопорным винтом. Чтобы избежать этого, под конец стопорного винта ставят сухарь из красной меди (рис. 16,б).

Стопорение разводным шплинтом — один из распространенных и наиболее надежных способов. Разводные шплинты изготовляют с кольцевой головкой из стальной проволоки полукруглого сечения. Концы шплинтов разводятся.

Стопорение разводными шплинтами выполняют тремя способами :

• первый — шплинт вставляют в отверстие болта (рис. 16, в). В этом случае он не стопорит гайку, а препятствует ее само-отвинчиванию дальше определенного предела;
• второй — после затяжки гайки через одно имеющееся в ней отверстие просверливают болт и вставляют шплинт (рис. 16, г);
• третий — отверстие в болте под шплинт просверливают до или после монтажа, затем в это отверстие и в пазы корончатой гайки вставляют шплинт (рис. 16, д).

Стопорение проволокой применяют для парных болтов и целых групп (рис. 16, ё). При таком стопорении необходимо следить за тем, чтобы натяжение проволоки способствовало затяжке винтов.

Стопорение пружинной шайбой основано на том, что обеспечивает напряженное состояние резьбового соединения (рис. 16, ж).

Стопорение деформируемыми шайбами (рис. 16, з). Деформируемая шайба простейшей формы имеет два выступа. Один из них, прилегая к краю кромки базы, препятствует проворачиванию шайбы, второй отогнутый по грани гайки — фиксирует ее по отношению к базе. Аналогичную конструкцию можно применить для винта с граненой головкой.

Стопорение фигурной плоской стопорной пластинкой (рис. 16,и) позволяет стопорить гайку в 12 различных положениях. Оно удобно в тех случаях, когда болт стоит далеко от края детали.

Винты диаметром до 8 мм можно стопорить постановкой их на краску.

Классификация резьб

В зависимости от
формы поверхности, на которой образуется
резьба, различают цилиндрические и
конические резьбы (Рис. 3.3).

В зависимости от
формы профиля резьбы делятся на пять
основных типов: треугольные (рис.3.4, а),
упорные (рис. 3.4, б), трапецеидальные
(рис. 3.4,в), прямоугольные (рис. 3.4, г) и
круглые (рис, 3.4, д).

В зависимости от
направления винтовой линии резьбы
бывают правые и левые (рис. 3.5). У правой
резьбы винтовая линия поднимается слева
вверх направо. Левая резьба имеет
ограниченное применение.

В зависимости от
числа заходов резьбы делятся на
однозаходные (рис. 3.5,б) и многозаходные
(рис. 3.5,а).

Многозаходные
резьбы получаются при перемещении по
винтовым линиям нескольких рядом
расположенных профилей. 3аходность
резьбы легко определить с торца винта
по числу сбегающих витков. Как правило,
все крепежные резьбовые детали имеют
однозаходную резьбу.

В зависимости от
назначения резьбы делятся на крепёжные
и для передачи движения. Крепежные
резьбы применяют в резьбовых соединениях;
они имеют треугольный профиль, который
характеризуется:

а) большим трением,
предохраняющим резьбу от само отвинчивания;
б) высокой прочностью; в) технологичностью.

Резьбы для передачи
движения применяются в винтовых
механизмах и имеют трапецеидальный
(реже прямоугольный) профиль, который
характеризуется меньшим трением.

Предотвращение самоотвинчивания резьбы

Способы стопорения резьбовых деталей

Все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения ψ < φ’, так как в резьбах этого типа угол ψ подъема резьбы значительно меньше приведенного угла трения φ’.

Однако практика эксплуатации машин показывает, что при переменных нагрузках и вибрациях значение коэффициента трения (и, следовательно, угла трения) снижается, и происходит самоотвинчивание гаек и винтов вследствие микросмещений поверхностей трения. Условие самоторможения нарушается.

Стопорение резьбовых деталей осуществляют различными способами, при которых используют дополнительное трение в резьбе или фиксирующие детали и материалы. Иногда применяют комбинацию этих способов.

Дополнительное трение в резьбе

Дополнительное трение в резьбе, создают с помощью контргаек, пружинных шайб, фрикционных вставок в винты или гайки и т. п.

Контргайка (рис. 1, а) устанавливается на шпильку или болт после затяжки соединения основной гайкой. При этом между элементами крепежа создается натяг, способствующий увеличению силы трения в резьбе и между контактирующими плоскостями деталей. Этот способ практически не используется в машиностроении, а применяется, преимущественно, в быту, поскольку не является эффективным и существенно повышает стоимость соединения за счет дополнительной гайки. Нередко его применяют совместно с другими способами стопорения резьбовых деталей.

Пружинные шайбы (шайбы Гровера, гроверы) представляют собой один виток цилиндрической винтовой пружины с квадратным сечением и заостренными краями (рис. 1, б, изображение вверху). Вследствие большой упругости они обеспечивают сохранение сил трения в резьбе, удерживая определенный натяг в соединении.
Острые края шайбы, врезаясь в торцевую плоскость гайки и детали, дополнительно препятствуют самоотвинчиванию гайки. Пружинные шайбы изготовляют разными для правой и левой резьбы.

Пружинные стопорные шайбы изобрел английский инженер Джон Гровер (1836-1892), именем которого иногда и называют эти детали в обиходе.
Стопорение пружинными шайбами недостаточно надежно, и при высоких уровнях вибрации не исключает самоотвинчивание соединения.

Самоконтрящимися являются гайки с завальцованным пластмассовым стопорным кольцом. Резьба в кольце образуется при навинчивании на гайки винт.

***

Применение фиксирующих деталей

Широко распространены для предотвращения самоотвинчивания фиксирующие детали, т. е. шплинты, проволоку, стопорные шайбы с лапками, которые отгибают после завинчивания гаек или винтов. Подобные устройства обладают достаточно высокой надежностью, простотой конструкции, удобством сборки и разборки соединения.

Некоторые из этих способов приведены на рисунке 1 (в-л): стопорение специальными винтами, вворачиваемыми в гайку, штифтами, шплинтами, различными шайбами.

Приварка и деформирование резьбы

Еще один способ предотвращения самоотвинчивания резьбы – приварка или пластическое деформирование деталей расклепыванием и кернением.
Подобные методы применяют в тех случаях, когда не требуется частый демонтаж соединения в процессе эксплуатации, поскольку соединительные элементы крепежа повреждаются в той или иной степени и, зачастую, требуют замены после разборки и последующей сборки.

Применение клеящих и фрикционных материалов

Для предотвращения самоотвинчивания резьбовых соединений нередко используют склеивающие материалы – пасты, лаки, краски и клеи, которые либо значительно увеличивают коэффициент трения в резьбе, либо склеивают между собой детали крепежа.
Склеивающие материалы наносятся на резьбу непосредственно перед завинчиванием.

Иногда на практике используют комбинацию перечисленных выше способов стопорения крепежных деталей, что позволяет повысить надежность резьбовых соединений от самоотвинчивания.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Стопорение

Затяжка пружины, Стонореиие гайки.| Способы глухого стопорения гаек на болте.

Стопорение контргайками ( рис. 564) применяют редко вследствие недостаточной надежности.
 

Формы отгибных шайб.

Стопорение упругими шайбами основано на создании постоянных сил трения в резьбе и на торце гайки.
 

Стопорные устройства со специальными запирающими элементами.

Стопорение пружинными шайбами не относится к высоконадежным.
 

Стопорение осуществляется установкой шплинта А ( ГОСТ 397 — 54) через пазы гайки и отверстие, просверленное для этой цели в нарезанном конце болта.
 

Стопорение достигается за счет жесткой фиксации шайбы с гайкой и корпусом соединяемой детали.
 

Стопорение осуществляется фиксатором, который входит в радиальные пазы диска стола ротора.
 

Стопорение шплинтом ( рис. 29, б) применяется в ответственных соединениях и в быстроходных машинах.
 

Стопорение проволокой применяют для парных болтов и целых групп. При стопорении проволокой необходимо следить за тем, чтобы натяжение проволоки было направлено в направлении затяжки винтов.
 

Схема крепления с помощью болта, имеющего правую и левую резьбу.

Стопорение с помощью клеев ( анаэробных, эпоксидных микрокапсулированных и эпоксидных двухупаковочных), можно производить только однократно. Однако выполнить такое стопорение значительно проще, и оно обходится намного дешевле, чем стопорение с помощью шайб и крепежных элементов с деформированной резьбой. Винты типа Verbus Plus с головкой, имеющей наружный шестигранник, и типа Inbus Plus с головкой, имеющей внутренний шестигранник, стопорящиеся с помощью микрокапсулированного клея, предлагает фирма Bauer & Schaurte Nuess-Rhein. Клей в отвержденном состоянии нечувствителен к действию рабочих температур от 90 до — 80 С, гидравлического масла, бензина, соленой воды. Винты с нанесенным клеем могут храниться до 4 лет. Возможно их трехкратное использование, чтобы достичь достаточной степени стопорения.
 

Стопорение с применением механических средств ( кроме кернения) используется в соединениях, выполняющих крепление элементов конструкций, подвергающихся замене в процессе эксплуатации.
 

Стопорение с помощью анаэробных герметиков является универсальным способом, обеспечивающим надежность соединений при воздействии повышенной влажности, циклических температур, вибрационных и ударных нагрузок. Отвержденные герметики не влияют на полимерные материалы, не вызывают коррозии металлов и покрытий.
 

20 ……………………………………..245

Ст. 4 . ……………………………….260

25 .…………………………………….275

35 ……………………………………..314

35Х ..…………………………………..785

ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Случай 1.
Болт нагружен
осевой растягивающей силой. Гайка
завинчивается, но не затягивается.
Последующая затяжка болта отсутствует.

Примером служит
болтовое соединение грузовой скобы
(рис. 3.32).

Рис. 3.32. Грузовая
скоба (1- свинцовое кольцо)

Случай 2.
Винт нагружен
осевой растягивающей силой. Гайка
завинчивается, но не затягивается.
Затягивание резьбы производится под
нагрузкой.

Примером является
резьбовое соединение винтовой стяжки
(рис, 3.33). В период подтягивания под
нагрузкой винт испытывает растяжение
и кручение.

Рис. 3.33. Винтовая
стяжка

Случай 3.
Болтовое
соединение нагружено поперечной силой.

В этом соединении
(рис. 3.34) болт ставится с зазором в
отверстия деталей. При затяжке болта
на стыке деталей возникают силы трения,
которые препятствуют относительному
их сдвигу.

Рис. 3.34. Схема
применения болта, нагруженного поперечной
силой

Для разгрузки
болтов от поперечной силы применяют
различные замки, втулки, штифты и др.
(рис. 3.35). Роль болта в таких случаях
сводится к обеспечению плотного
соприкосновения деталей.

Рис. 3.35. Устройства
для разгрузки болтов от поперечных сил

Для уменьшения
диаметров болтов применяют также точеные
(калиброванные) болты, устанавливаемые
в отверстия из под развертки. Они могут
быть цилиндрическими (рис. 3.36, а) или
конусными (рис. 3.36, б). Эти болты работают
на срез, как штифты.

Рис. 3.36. Схемы
применения болтов, поставленных без
зазора

Случай 4.
Болтовое
соединение предварительно затянуто
при сборке и нагружено внешней осевой
растягивающей силой.

Этот случай
соединения (рис. 3.37) часто встречается
в машиностроении для крепления крышек
цилиндров, подшипниковых узлов и т. п.

Рис. 3.37. Схема
применения болтового соединения,
нагруженного внешней осевой растягивающей
силой:

а — болт не затянут,
б — болт затянут, в — к затянутому болту
приложена внешняя сила Q ..

Рис. 3.39. Пример
подшипникового узла

Рис. 3.40. Применение
шпилечного соединения на крышке газового
резервуара

Случай 5.
Болтовое соединение предварительно
затянуто при сборке и нагружено
внецентренной растягивающей силой.

В этом соединении
применяют болты с костыльной головкой
(рис. 3.41,a).

Рис. 3.41. Резьбовое
соединение болтами с костыльной головкой

При конструировании
любого резьбового соединения принимают
меры, устраняющие перекосы опорных
поверхностей под головку болта и гайку
во избежание внецентренного нагружения:
черные поверхности деталей под гайки
и головки цекуют, приливы (бобышки)
фрезеруют, а в отдельных случаях применяют
косые шайбы (рис. 3.42).

Рис. 3.42. Болтовое
соединение с косыми шайбами

Методические рекомендации и задания к контрольной работе № 3, страница 6

Гайки бывают повышенной, нормальной и грубой точности. Наибольшее распространение получили шестигранные гайки нормальной точности – ГОСТ 5915–70. Они изготовляются в двух исполнениях – с двумя (рис. 19а)  или одной (рис. 19б) наружной фаской.

Рис. 19

На учебных чертежах гайка обозначается упрощенно:

Гайка 2М12 ГОСТ 5915–70,

где  внутренний диаметр резьбы d= 12 мм, гайка исполнения 2, шести-гранная, нормальной степени точности (следует из номера стандарта).

2.5. Шайба

Шайба – деталь резьбового соединения в виде тонкого плоского или фасонного диска с отверстием круглой формы.

Стандартные плоские шайбы подкладывают под гайки или головки болтов (винтов) с целью предохранения свинчиваемых деталей от повреждений и для увеличения опорной поверхности гайки или головки.

Наиболее распространены плоские шайбы ГОСТ 11371–78 (рис. 20а).

Если соединение работает в условиях вибрации, то для предотвращения самоотвинчивания болтов, винтов и гаек применяются пружинные или стопорные шайбы.

Пружинные шайбы (ГОСТ 6402‑70) представляют собой виток резьбы прямоугольного профиля с левым направлением винтовой линии (рис. 20б).

Рис. 20

На учебных чертежах шайбы обозначаются упрощенно:

Шайба 18 ГОСТ 11371–78.

Это плоская шайба (следует из номера стандарта), исполнения 1, пред-назначенная для стержня с резьбой наружного диаметра d= 18 мм (действи-тельный размер отверстия шайбы равен 19 или 20 мм в зависимости от класса точности).

3. Соединение деталей крепежными изделиями

Изображения соединений деталей различными крепежными изделиями выполняются по определенным правилам. Размеры этих изделий на сборочных чертежах не наносятся. В разрезах и сечениях болты, винты, шпильки показываются нерассеченными (не штрихуются), если секущая плоскость проходит вдоль геометрической оси стержня.

Вычерчивание крепежных изделий в соединениях на учебном задании выполняется по действительным размерам, т.е. все необходимые размеры крепежных изделий нужно брать из соответствующих стандартов.

3.1. Соединение деталей болтом

 Болтовое соединение состоит из болта, гайки, шайбы и скрепляемых деталей, например крышки и корпуса (рис. 21).

d, d–

На шестигранной головке болта и шестигранной гайке выполнены фаски под углом 30˚ к их торцам. Следовательно, на главном виде изображения нужно построить фронтальные проекции гипербол – линий пе-ресечения конической поверхности фаски плоскостями (гранями гайки), которыми образованы шестигранники под гаечный ключ (построение и необходимые параметры показаны на рис. 22).

Принято на главном виде чертежа изображать три грани шестигранных элементов крепежных изделий (рис. 22).

Длина болта l определяется по формуле:

l= n1 + n2  + sш + m+ f,

где n1  и  n2 – толщины соединяемых деталей;

 sш – толщина шайбы;

 m– высота гайки;

 f = 3Р –  длина выступающего над гайкой конца болта;

 Р – шаг резьбы.

Числовые значенияs, m и Р определяют по таблицам соответствую­щих стандартов по номинальному диаметру резьбы d (табл. 2, 4, 5).

Полученную по формуле величину сравнивают со стандартными длинами болтов (табл. 3) и выбирают ближайшую большую стандартную длину. Это значение записывается в условное обозначение болта при составленииспецификации. По этой же таблице выбирается длина резьбы b на стержне болта.

Что это такое?

Лучше всего пояснить, что такое стопорная гайка, поможет ее сравнение с обычными образцами. «Классика» при взаимодействии с болтом гарантирует вполне надежное соединение. Но это сохраняется только до появления стабильных интенсивных вибраций. Через какое-то время они нарушают механическое сцепление, и начинается ослабление, откручивание. Теоретически стопор можно обеспечить при помощи контргаек и гроверных шайб.

Вот почему стопорные (самоконтрящиеся) гайки востребованы очень широко, и значимость их с годами только вырастает. Существует довольно много видов такого крепежа. Выпуск стопорных гаек в России регулируется нормами ГОСТ.

Так, шестигранные стальные гайки с автоматическим стопорением должны отвечать ГОСТ Р 50271-92. Изделия без гальванического покрытия рассчитываются на температуру от – 50 до 300 градусов. При наличии гальванопокрытия предельно допустимый нагрев составляет 230 градусов. Если в гайке есть вставки из неметаллических материалов, критический уровень температуры — 120 градусов. Стандарт нормирует:

• напряжение при пробной нагрузке;

• уровень твердости по шкале Виккерса;

• уровень твердости по шкале Роквелла;

• величину крутящего момента.

Самостопорящиеся гайки могут сберечь преобладающий крутящий момент даже при многочисленных закручиваниях и откручиваниях. Нормируются также химические составы применяемых сталей. Вставки гаек, отвечающие за преобладающий крутящий момент, нельзя делать из стальных сплавов — для этой цели нужны совсем другие материалы. Стандарту соответствуют и крепежи из автоматной стали (если ее использование не нарушает соглашение о поставке). Наибольшее содержание серы в гаечной стали должно составлять 0,24%.

Нормативный акт строго запрещает использование материала с водородной хрупкостью

Это особенно важно при нанесении специальных покрытий

В стандарте жестко расписаны температурные требования при эксплуатации — стабильное использование при температуре воздуха от + 10 до + 35 градусов. При необходимости может производиться дополнительное исследование этих свойств посредством натурного испытания. Стандарт охватывает самостопорящиеся гайки из цельного металла или с неметаллическими элементами, которые имеют:

• треугольную нарезку ИСО 68-1;

• сочетания диаметров и шагов, прописанные в ИСО 261 и ИСО 262;

• большой промежуток нарезов (М3 — М39);

• малый промежуток нарезов (М8х1 — М39х3).

Механические свойства резьбового соединения

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по [ГОСТ Р 52627-2006 (ISO 898-1:1999) при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Первое число, умноженное на 100, определяет номинальное значение предела прочности на растяжение в Н/мм², второе число (отделённое точкой от первого), разделенное на 10, — отношение предела текучести к номинальному пределу прочности на растяжение. Произведение этих чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм².

Механические свойства гаек

Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ Р 52628-2006 (ISO 898-2:1992, ISO 898-6:1994) разделяются по классу прочности (d — номинальный диаметр резьбы):

• 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0,8d, и крупной резьбой;
• 5; 6; 8; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0,8d, и мелкой резьбой;
• 04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d.

Класс прочности для гаек с нормальной высотой указывает на наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут создавать соединение, то есть на первую из цифр в обозначении класса прочности соответствующего болта.

Для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d первая цифра «0» указывает на более низкую нагрузочную способность резьбового соединения с такой гайкой, а вторая цифра, умноженная на 100, соответствует номинальному напряжению от пробной нагрузки при испытаниях.

Механические свойства и маркировка наиболее употребительного крепежа

Класс прочности болта	Материал	Напряжение от пробной нагрузки	Предел текучести, не менее	Предел прочности на растяжение, не менее	Маркировка болта	Маркировка гайки	Класс гайки
По ГОСТ Р 52627—2006, ISO 898—1:1999
5.8	Низко- или среднеуглеродистая сталь	380 МПa	420 МПа	520 МПа			5
8.8	Среднеуглеродистая сталь, закалённая и отпущенная	580 МПа	640 МПа, (условный предел текучести)	800 МПа			8
10.9	Углеродистая сталь с добавками. Легированная сталь	830 МПа	940 МПа, (условный предел текучести)	1040 МПа			10
По SAE J429
2	Низко- или среднеуглеродистая сталь	55 ksi	57 ksi	74 ksi			2
5	Среднеуглеродистая сталь	85 ksi	92 ksi	120 ksi			5
8	Легированная сталь	120 ksi	130 ksi	150 ksi			8

Механические свойства болтов, шпилек, винтов по ГОСТ Р 52627-2006

Болты	Применяемые гайки	Предел прочности на растяжение Rm, МПа	Предел текучести ReL, Rp0,2, МПа	Относительное удлинение после разрыва A, %	Ударная вязкость KU, Дж/см²	Твердость по Бринеллю, НВ
Класс прочности	Марка стали	Класс прочности	Марка стали
номин.	мин.	номин.	макс.
3.6	10, 10кп	4	Ст3кп, Ст3сп	300	330	180	25	—	90	238
4.6	20	5	10, 10кп, 20	400	420	240	22	55	114	238
4.8	10, 10кп	320	14	—	124
5.6	30, 35	6	Ст5, 15, 15кп, 35	500	520	300	20	50	147	238
5.8	10, 10кп, 20, 20кп	400	10	—	152
6.6	35, 45, 40Г	8	20, 20кп, 35, 45	600	600	360	16	40	181	238
6.8	20, 20кп	480	8	—
8.8	35, 35Х, 38ХА,45Г 40Г2, 40Х, 30ХГСА, 35ХГСА, 16ХСН, 20Г2Р	9	35Х, 39ХА	800	830	640	12	60	238	318
9.8	10	40Х, 40ХГСА, 16ХСН	900	900	720	10	50	276	342
10.9	12	30ХГСА	1000	1040	900	9	40	304	361
12.9	12	30ХГСА, 40ХН2МА	1020	1200	1080	8	30	366	414

Советы по эксплуатации

Особо точные стопорные гайки КМТ (КМТА) оборудуются 3 штифтами, расстояние между которыми одинаково. Эти-то штифты и надо затягивать (закручивать) вместе с винтами, чтобы закрепить гайку на валу. Торец каждого штифта механически обрабатывается под резьбу вала. Такие гайки, однако, не могут использоваться на валах, имеющих пазы в резьбе, а также на закрепляющих втулках.

Скорость закручивания самостопорящихся гаек должна быть одинакова, но при этом не превышать 30 витков за минуту. Необходимо помнить, что расчетный крутящий момент может не обеспечивать требуемое притягивающее усилие. Причина — выраженный разброс коэффициента силы трения. Вывод очевиден: ответственные соединения надо создавать только при тщательном контроле прикладываемой силы. И, разумеется, следует учитывать рекомендации изготовителей.

О гайках и особенностях их монтажа смотрите далее.

Краткая история

Долгое время считалось, что резьбовое соединение, наряду с колесом и зубчатой передачей, является великим изобретением человечества, не имеющим аналога в природе. Однако в 2011 г. группа ученых из Технологического института Карлсруэ опубликовала в журнале Science статью о строении суставов у жуков-долгоносиков вида Тригоноптерус облонгус, обитающих на Новой Гвинее. Оказалось, что лапы этих жуков соединены с телом с помощью вертлуга, который ввинчивается в коксу (тазик) — аналог тазобедренного сустава у насекомых. На поверхности вертлуга расположены выступы, напоминающие конический винт. В свою очередь, поверхность коксы также снабжена резьбовой выемкой. Такое соединение обеспечивает более надежное крепление конечностей, чем шарнирное, и гарантирует ведущему древесный образ жизни насекомому большую устойчивость.

Первые крепёжные детали, имеющие резьбы, начали применяться в Древнем Риме в начале нашей эры. Однако из-за высокой стоимости они использовались только в ювелирных украшениях, медицинских инструментах и других дорогостоящих изделиях.

Широкое применение болты и гайки нашли в XV столетии. Они соединяли подвижные сегменты брони доспехов и части часовых механизмов. Станок немецкого первопечатника Иоганна Гутенберга, созданный в период между 1448 и 1450 годами, имел резьбовые соединения, детали его скреплены винтами.

Конгруэнтные винтам отдельные детали с резьбой на внутренней стенке цилиндра, специально служащие для крепления, то есть гайки, возникли лишь полторы сотни лет спустя. В начале семнадцатого столетия появилось резьбовое соединение, сходное с современным. Первоначально шаг резьбы был дюймовым, и только в начале XIX века французы ввели в обиход метрическую резьбу. Гайки нашли широкое применение в различных сферах техники, и, подобно всякому часто используемому предмету, стали совершенствоваться и изменяться по своей форме, размеру, материалу и функциональному предназначению. Возникли гайки квадратные, восьми- и шестигранные, колпачковые («глухие»), прорезные (корончатые), барашковые.

Примечание

1. В утратившем силу в РФ стандарте ГОСТ 1497.4-87 существовал также класс прочности 6.6.
2. Минимальный класс прочности гайки для данного класса прочности болта при создании болтового соединения.
3. Стандарт, применяемый в автомобилестроении.
4. ksi = 1000 psi = 6,895 MPa.
5. ГОСТ Р 52627-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.
6. ГОСТ Р 52628-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.