Механическое соединение при помощи болта и гайки считается одним из старейших. В настоящее время оно нашло широкое применение.
1 Что представляют собой болты и гайки, когда они были созданы?
Под болтом понимают стержень цилиндрической формы, который располагает наружной резьбой и головкой. Последняя бывает овальной, конической, шестигранной, эллиптической, цилиндрической, квадратной. Самые первые болты, на которые не нарезалась резьба, появились, по мнению специалистов, еще в эпоху Древнего Рима. Такие изделия выполнялись в виде стержня со специальной прорезью, куда монтировали клин, который не позволял болту смещаться. В 15-м столетии были придуманы болты с резьбой.
Гайки представляют собой шестигранные либо квадратные детали из металла. Они обязательно имеют отверстия в центральной части, внутри которых выполняется резьба. Видов гаек в наши дни немало. Они бывают:
- крыльчатыми;
- с продольными шлицами;
- стопорными;
- корончатыми.
В гайках корончатого вида и гайках со шлицами предусмотрено отверстие, предназначенное для контровочной проволоки либо шплинта. Изделия стопорного типа всегда снабжаются нейлоновыми вкладышами для повышения сопротивляемости при кручении силам трения.
Первые соединения гаек с болтами стали применяться в 17-м столетии.
Видимо, с этого времени болты с резьбой начали называть винтами. Активное использование гаек и винтов пришлось на 1760-е. Тогда была изобретена паровая машина и резьбовые соединения давали возможность увеличивать надежность собираемых паровых механизмов. Такие соединения начали применять и при производстве других промышленных установок – хлопкоочистительных агрегатов и прядильных машин.
2 Коротко о стандартах гаек и болтов
На данный момент все резьбовые соединения унифицированы по международным и государственным стандартам (ISO, ГОСТ, DIN). Необходимость в такой унификации была очевидной изначально, но далеко не все производители гаек и болтов стремились к ней. Им было выгоднее иметь свои производственные стандарты.
Первая система унификации была придумана Витворотом в 1841 году в Британии. Она используется англичанами и до сих пор. Также действуют следующие стандарты резьбы на болтах:
- американская система резьб, созданная Селлерсом в 1864 году;
- унифицированная система (применяется в англоязычных странах), составленная на базе систем Селлерса и Витворта;
- DIN – немецкая система (имеются стандарты DIN EN, DIN ISO и другие);
- ISO – метрическая стандартная система, используемая с 1964 года во многих государствах.
В 1970-х годах ISO была улучшена Национальным институтом США до ANSI/ISO. Сейчас именно она считается наиболее распространенным стандартом для резьбовых соединений.
В Советском Союзе, а сейчас в России и СНГ чаще используются ГОСТы – обязательные для исполнения Государственные (межгосударственные) стандарты.
3 Как производится маркировка резьбовых соединений?
Маркировка болтов осуществляется с учетом требований DIN, ANSI/ISO и других стандартов, о которых мы говорили выше. На головку изделия наносят:
- класс прочности материала, из которого изготавливается болт;
- клеймо производителя;
- стрелку левой резьбы (правая резьба никак не маркируется).
Указанные знаки могут быть выпуклыми либо углубленными. А их величина определяется на заводе, который выпускает болты.
Класс прочности изделий из углеродистых сталей указывается в виде двух цифр, разделенных точкой – 3.6, 10.9, 8.8 и так далее. Первая цифра показывает, какую нагрузку может выдержать соединение. Вторая является отношением, умноженным на 10, двух пределов – текучести и прочности. Так, если вы видите маркировку на болтах – "8.8", это означает, что при нагрузке более 8 тонн на квадратный сантиметр они порвутся.
Метизы из маркируются следующим образом: А2 (А4) – 50 (80, 60). А2 либо А4 – это марка стали (А4 устойчива против щелочей, солей и воздействия кислот, А2 – водоустойчивая), а число – показатель предела прочности болта.
Крепеж, изготавливаемый из с малым содержанием углерода, маркируется аналогично изделиям из углеродистой стали. Но в данном случае цифры подчеркиваются – 10.9 (допускается не ставить точку между цифрами – 109 ).
Как видим, расшифровка маркировки резьбовых соединений не может вызвать у специалиста каких-либо затруднений.
Болт как изделие для крепежа – цилиндрический стержень, имеющий резьбу и головку. По форме она бывает разной – квадратная, шестигранная и более сложных конфигураций. Но принцип нанесения маркировки болтов – общий. Как ее расшифровать и применить на практике — об этом и поговорим в данной статье.
Маркировка крепежа производится в соответствии с ГОСТ №№ 1759.0 от 1987 года, 18126 от 1994 года. Однако литеры на отдельные разновидности болтов наносятся и по другим стандартам. Например, для образцов фундаментных применяется ГОСТ № 24379.1 от 1980 года.
Виды маркировки болтов
Полная
Пояснения
- Существует 3 класса точности крепежных деталей. Для болтов и гаек данный параметр не указывается (позиция 2), так как все они, согласно стандарту, относятся к категории B.
- Вариантов исполнений бывает 4. Если болт первого, то цифра «1» не проставляется.
- Существующие виды резьбы: Тр – трапецеидальная, К – коническая, М – метрическая. Ее диаметр и шаг – в «мм». Если она традиционная (правая), то это подразумевается. При левой резьбе ставится символ LH (позиция 6).
- Толщина покрытия (на позиции 12) выражается в «мкм».
При сокращенной маркировке указываются только наиболее существенные параметры. При упрощенной указываются главные характеристики - как правило, длина и сечение. Например, 16 х 25.
Что наносится на головку болта
- Стрелка. В случае если резьба – левая. Для правой, традиционной, маркировка не предусмотрена.
- Класс прочности металла (сплава). Варианты расположения знаков показаны в таблице.
Для соединения деталей применяются стандартные крепежные резьбовые детали: болты, винты, шпильки, гайки. Все крепежные резьбовые изделия выполняются с метрической резьбой (как правило, с крупным шагом, реже с мелким) и изготовляются по соответствующим стандартам, устанавливающим требования к материалу, покрытию и прочим условиям изготовления этих деталей. Каждая крепежная деталь имеет условное обозначение, в котором отражаются: форма, основные размеры, материал и покрытие.
В зависимости от необходимых механических свойств материала, из которого изготовлена крепежная деталь, она характеризуется определенным классом прочности или относится к определенной группе, которые устанавливает ГОСТ 1759-70. Каждый класс прочности и каждая группа определяют требования к механической прочности резьбовой детали и предусматривают марки материалов , из которых могут изготавливаться эти детали. Класс прочности болтов, винтов и шпилек обозначается двумя числами, каждое из которых отражает различные параметры, характеризующие прочность материала детали. Класс прочности гаек обозначается одним числом, которое отражает состояние материала детали при воздействии на нее испытательной нагрузки.
Для предохранения крепежных деталей от коррозии применяются соответствующие защитные покрытия . ГОСТ 1759-70 устанавливает следующие условные обозначения покрытий: цинковое с хроматированием - 01; кадмиевое с хроматированием - 02; многослойное (медь - никель) - 03; многослойное (медь - никель - хром) - 04; окисное - 05; фосфатное с промасливанием - 06; оловянное - 07; медное - 08; цинковое - 09; окисное анодизационное с хромированием - 10; пассивное - 11; серебряное - 12.
Детали, выполняемые без покрытия, характеризуются индексом 00.
Условное обозначение любой стандартной крепежной детали должно отражать:
·форму и основные размеры детали и ее элементов, определяемые соответствующим размерным стандартом;
·класс прочности или группу детали, характеризующие механические свойства материала детали;
·условное обозначение покрытия, предохраняющего деталь от коррозии.
Болт - крепежное резьбовое изделие, состоящее из двух частей: головки и стержня с резьбой. В большинстве конструкций болтов на его головке имеется фаска, сглаживающая острые края головки и облегчающая наложение гаечного ключа при свинчивании. Болты с шестигранной головкой выпускаются в трех исполнениях:
исполнение 1 - без отверстий в головке и стержне;
исполнение 2 - с отверстием для шплинта на нарезанной части стержня болта;
исполнение 3 - с двумя отверстиями в головке болта (в них заводится проволока для соединения группы нескольких однородных болтов).
Болты исполнения 2 и 3 употребляются для соединения деталей машин, испытывающих вибрации, толчки и удары, ведущие к самоотвинчиванию гаек и болтов. Шплинт или проволока будут этому препятствовать.
Каждому диаметру резьбы болта d соответствуют определенные размеры его головки. При одном и том же диаметре резьбы d болт может изготавливаться различной длины l, которая стандартизована. Длина резьбы болта l0, которая также стандартизована и устанавливается в зависимости от его диаметра d и длины l (ГОСТ 7798-70).
Условное обозначение болта:
Болт 2 М16 х 1.5.2а х 75.68.09 ГОСТ 7798-70.
Расшифровывается: Болт - название детали; 2 - исполнение 2; М16 - тип и размер резьбы; 1,5 - величина мелкого шага резьбы; 2а - класс (степень) точности резьбы; 75 - длина болта; 68 - условная запись класса прочности 68, указывающего, что болт выполнен из стали с определенными механическими свойствами; 09 - цинковое покрытие; ГОСТ 7798-70 - размерный стандарт, указывающий, что болт имеет шестигранную головку и выполнен с нормальной точностью. На учебных чертежах обозначение болта упрощают: Болт 2 М16 х 1.5 х 75 ГОСТ 7798-70.
Гайки - изделие с резьбовым отверстием для навинчивания на резьбовой конец болта, при этом соединяемые детали зажимаются между гайкой и головкой болта.
По форме гайки могут быть шестигранными, шестигранными прорезными, корончатыми, круглыми, барашковыми и др. Шестигранные гайки подразделяются по высоте: нормальной высоты, низкие, высокие, особо высокие. По виду резьбы различают гайки с метрической резьбой с крупным или мелким шагом. Гайки изготавливают нормальной точности, повышенной и грубой.
Условное обозначение гаек на учебных чертежах:
Гайка М24 ГОСТ 5915-70 - шестигранная гайка, нормальной точности, первого исполнения, с диаметром метрической резьбы 24 мм шаг крупный.
Шпилька применяется в тех случаях, когда у деталей нет места для размещения головки болта, или если одна из деталей имеет значительно большую толщину, тогда применять слишком длинный болт неэкономично.
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень, имеющий с обоих концов резьбу.
Одним нарезанным концом шпилька ввинчивается в резьбовое отверстие, выполненное в одной из деталей. На второй конец с резьбой навинчивается гайка, соединяя детали. Размеры шпильки стандартизованы. Длина l1 ввинчиваемого резьбового конца определяется материалом детали, в которую он должен ввинчиваться, и может выполняться разной величины. В таблице 9 приведены данные о длине ввинчиваемого конца шпильки в зависимости от области ее применения.
Длина ввинчиваемого резьбового конца ГОСТ Область примененияl1=d22032-76*для стальных, бронзовых и латунных деталейl1=1,25d22034-76*для деталей из ковкого и серого чугуна l1= 1,6d22036-76*l1=2d22038-76*для деталей из легких сплавовl1=2,5d22040-76*
(d - наружный диаметр резьбы). Резьбовой конец шпильки l0 предназначен для навинчивания на него гайки при соединении скрепляемых деталей. Под длиной шпильки l понимается длина стержня без ввинчиваемого резьбового конца. Длина резьбового (гаечного) конца l0 может иметь различные значения, определяемые диаметром резьбы d и длиной шпильки l. Шпильки изготавливаются на концах с одинаковыми диаметрами резьбы и гладкой части стержня посередине нормальной и повышенной точности.
Длина шпилек общего применения (выдержка из ГОСТ 22032-76) мм.
Номинальная длина шпильки l (без резьбового ввинчиваемого конца l1) Длина резьбового конца l0 (без сбега резьбы) при d. 162024305038хх-603846хх70384654х8038465466903846546610038465466
Условное обозначение шпильки на учебных чертежах:
Шпилька M24х80 ГОСТ 22032-76 означает: М24 - номинальный диаметр метрической резьбы с крупным шагом; 80 - длина шпильки.
Шайба - деталь, которую устанавливают под гайку, головку болта или винта. Шайба предохраняет опорную поверхность детали от задиров при затяжке гайки ключом; позволяет распределить усилия на соединяемые детали (когда мала опорная поверхность гаек); предотвращает возможность самоотвинчивания. Шайбы разделяют на круглые, пружинные, стопорные и др. Шайбы круглые делят на: шайбы обычные нормального ряда, шайбы увеличенные, шайбы уменьшенные.
Наиболее часто применяются шайбы нормального ряда по ГОСТ 11371-78, имеющие два исполнения: исполнение 1 - без фаски; исполнение 2 - с фасками. Условное обозначение шайбы: Шайба 12 ГОСТ 11371-78.
Шайбы нормальные (выдержка из ГОСТ 11371-78) мм.
Номинальный диаметр резьбы крепежной детали d1 d2 s eX, не менее16173030,75-1,501,5020213730,75-1,501,5024254441,00-2,001,5030315641,00-2,001,50
В целях предупреждения самоотвинчивания болтов, винтов и гаек от вибрации и толчков применяют пружинные шайбы, которые представляют собой как бы виток пружины квадратного профиля с левым направлением навивки. Пружинная шайба разрезана поперек, под углом 70-85° к плоскости опоры. Острые края ее при сжатии гайкой стремятся внедриться в торец гайки и опорную поверхность детали, тем самым задерживая обратное вращение гайки или болта. Кроме того, пружинная шайба обеспечивает постоянное натяжение между витками резьбы болта и гайки и этим самым способствует задержке обратного поворота гайки.
Шайба пружинная, выполненная по ГОСТ 6402-70 диаметром 12 мм обозначается: Шайба 12 ГОСТ 6402-70
Для соединения деталей применяются стандартные крепежные резьбовые детали: болты, винты, шпильки, гайки.
Резьбовые крепежные детали изготовляются по соответствующим стандартам и имеют, как правило, метрическую резьбу с крупным шагом, реже с мелким.
Каждая крепежная деталь имеет условное обозначение, в котором отражаются: класс точности, форма, основные размеры, материалы и покрытие.
16.1. Болты
Болт состоит из двух частей: головки и стержня с резьбой.
Условное обозначение болта : Болт 2 М 16 × 1,5. 6g × 75. 68. 09 ГОСТ 7798-70-2 – исполнение; М 16 – тип и размер резьбы; 1,5 – величина мелкого шага резьбы; 6g – поле допуска; 75 – длина болта ι ; 68 – условная запись класса прочности, указывающего, что болт выполнен из стали с определенными механическими свойствами; 09 – цинковое покрытие; ГОСТ 7798-70 – стандарт, указывающий, что болт имеет шестигранную головку и выполнен с нормальной точностью.
Рисунок 16.1
16.2. Гайки
Гайки навинчиваются на резьбовый конец болта, при этом соединяемые детали зажимаются между гайкой и головкой болта.
Условное обозначение гайки : Гайка М 24 -6Н. 6 ГОСТ 5915-70 – шестигранная гайка в исполнении 1 по ГОСТ 5915-70 с полем допуска 6Н, класса прочности 6, без покрытия. Чаще всего используют шестигранные гайки, конструкция и размеры которых определяются ГОСТом. Они разделяются на обычные (рисунок 16.2), прорезные (рисунок 16.3) и корончатые (рисунок 16.4).
Обычные гайки выпускаются в трех исполнениях и трех классов точности (А, В, С), нормальной высоты, низкие, высокие, очень высокие (рисунок 16.5), с нормальным или уменьшенным размером «под ключ».
Рисунок 16.2
Рисунок 16.3 Рисунок 16.4
Рисунок 16.5
16. 3 Винты
Винтом называется резьбовый стержень, на одном конце которого имеется головка (рисунок 16.6). Головки бывают разных форм: цилиндрические, полукруглые, с потайной головкой и др.
Винты бывают двух видов – крепежные и установочные. Установочные винты применяются для регулировки зазоров и фиксации деталей при сборке.
Условное обозначение винта : Винт А М 8 - 6 g × 50. 48 ГОСТ Р 50404-92 –
А – класс точности, М8 – диаметр резьбы, 6 g – поле допуска, 50 – длина, 48 – класс прочности.
Рисунок 16.6
16. 4 Шпильки
Шпилька применяется в тех случаях, когда у деталей нет места для размещения головки болта, или если одна из деталей имеет значительно большую толщину, тогда применять слишком длинный болт неэкономично (рисунок 16.7).
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень, имеющий с обоих концов резьбу. Одним нарезанным концом шпилька ввинчивается в резьбовое отверстие, выполненное в одной из деталей. На второй конец с резьбой навинчивается гайка, соединяя детали.
Условное обозначение шпильки исполнения 1 : М 24-6g×80.36 ГОСТ 22032-76 – М 24 - номинальный диаметр метрической резьбы с крупным шагом; 6g – поле допуска; 80 – длина шпильки l; 36 – класс прочности.
Рисунок 16.7
ℓ-длина шпильки, ℓ 0 -длина гаечного конца, ℓ 1 -длина завинчиваемого (посадочного) конца, с учетом сбега резьбы. Глубина завинчивания выбирается: ℓ 1 =d – в деталях из стали, бронзы, латуни, титана; ℓ 1 =1,25 и 1,6 – в деталях из ковкого и серого чугуна; ℓ 1 =2d и 2,5d – в деталях из легких сплавов.
