СТАНДАРТНЫЕ КРЕПЕЖНЫЕ ДЕТАЛИ

Болты. Наибольшее распространение в машиностроении получили болты с шестигранной головкой под ключ (см. рис. 17,а), как более надежные (по усилию затяжки) и удобные в эксплуатации. Для затяжки их нужен относительно небольшой поворот ключа (на 1/6 оборота) до перехвата на следующие грани.

Выпускают болты с нормальной и уменьшенной шестигранной головкой. Например, для болта M12 класса точности B высота головки k, ширина е и размер под ключ S (см. рис. 17,а) составляют: а) для болта с нормальной головкой: k = 8 мм; e = 19,9 мм; S = 18 мм; б) для болта с уменьшенной головкой k = 7 мм; e = 18,7 мм; S = 17 мм.

Уменьшенная головка позволяет некоторое уменьшение ширины фланцев (опорной поверхности), что в свою очередь снижает массу конструкции. Болты с уменьшенной шестигранной головкой получили в настоящее время широкое применение.

Необходимая длина болта l (рис.17, а) устанавливается при разработке конструкции соединения и округляется до ближайшей стандартной. Для каждого болта с номинальным диаметром резьбы d в стандарте указывается длина резьбы b. При l ≤ b болты изготовляют с резьбой по всей длине стержня.

Болты с нормальным стержнем и шестигранной головкой (рис.17, а) применяют в резьбовых соединениях как с навертной гайкой, так и в качестве ввертных ( без гайки). Их устанавливают с зазором в гладкие отверстия диаметром d₀ , где d₀ = d + (1…3) мм. Величина зазора зависит от точности сборки и назначения соединения.

При больших поперечных (сдвигающих) нагрузках в целях уменьшения габаритов соединения и повышения его надежности применяют болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из- под развертки (см.рис.17, б). Их устанавливают в отверстия деталей по одной из переходных посадок (обычно H7/k6), обеспечивающих небольшой натяг по диаметру d₁ , а на резьбовой конец навинчивают гайку. Такая установка болта в отверстие соединяемых деталей обеспечивает восприятие внешней нагрузки стержнем болта диаметром d₁ и обеспечивает центрирование этих деталей.

Кроме рассмотренных форм стержней, изготовляют болты с подголовком (рис.17, в), а также со стержнем уменьшенного диаметра ненарезанной части для повышения упругой податливости и сопротивления усталости болта при переменных и ударных нагрузках (рис.17, г). На ненарезанной части болта иногда предусматривают поясок для центрирования.

К специальным болтам относят конические болты и грузовые, называемые рым – болтами.

Конические (призонные) болты (рис.17, д) представляют собой конические штифты, предназначенные для предотвращения сдвига соединяемых деталей. Их устанавливают в конические отверстия и затягивают с помощью резьбы.

Рым – болты (рис.17, е) имеют вместо головки кольцо для захвата и служат для поднятия узлов машин.

Кроме рассмотренных, существует большое количество и других специальных болтов различных конструкций и назначения.

Рис.17. Конструктивные формы болтов: а - болт с шестигранной головкой под ключ; б - болт с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из-под развертки; в - болт с подголовком; г-болт с повышенной податливостью; д - конический (призонный) болт; е - грузовой болт (рым-болт)

Винты. Из крепежных винтов наибольшее распространение получили винты с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником под ключ (рис.18, а). Они позволяют уменьшить размеры фланца (опорной поверхности), удобны для частичного или полного углубления цилиндрической головки в тело детали. Особенно преимущества такой конструкции головки винта проявляются тогда, когда на плоскости требуется размещение других деталей (установка винта «впотай»), или в целях улучшения внешнего вида изделия. Для этих винтов применяют ключи в виде шестигранного прутка, изогнутого под углом 90º.

При l ≤ b (см.рис. 18, а) винты изготовляют с резьбой по всей длине стержня. Размеры винтов: k = d₁ = d; для d = 10, 12, 14 и 16 мм размер под ключ S соответственно равен 8, 10, 12 и 14 мм.

Головки винтов с внутренним шестигранником выполнят высадкой.

Крепежные винты с головкой под отвертку (рис. 18, б…е) обладают теми же преимуществами, что и винты с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником под ключ (габариты, внешний вид и др.). Однако отверткой невозможно обеспечить хорошую затяжку, что является недостатком этих винтов. Сильную затяжку можно обеспечить установкой навертной гайки на концевом резьбовом участке винта. В таком случае затяжку производят за гайку обычным ключом, а отвертку используют для задержки винта от проворачивания. Однако данный способ применим только при наличии места для расположения гайки и ключа для ее завинчивания.

На рис. 18, б…е представлены основные типы крепежных винтов с головкой под отвертку: с цилиндрической (б), цилиндрической скругленной (в), полукруглой (г), полупотайной (д) и потайной (е) головками.

Головки по обычную отвертку (с одним пазом, называемым шлицем) применяют для малых сил затяжки. Крестообразные пазы под отвертку обеспечивают затягивание винтов с большим усилием, обеспечивают устойчивость инструмента при завинчивании, что облегчает как ручное, так и механизированное завертывание винтов.

Крепежные винты с головкой под отвертку изготовляют с номинальным диаметром резьбы d = 1…20 мм и длиной от 2 до 120 мм.

Рис.18. Крепежные винты [7]: а – винт с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником под ключ; б…е – винты с головкой под отвертку (б – с цилиндрической головкой; в – с цилиндрической скругленной головкой; г – с полукруглой головкой; д – с полупотайной головкой; е – с потайной головкой

Установочные винты применяют для фиксации положения деталей. В соединениях установочные винты выполняют вспомогательную роль: они служат для устранения сдвига деталей при действии случайных и рабочих нагрузок.

Наиболее распространены установочные винты с коническим концом (рис. 19, а, в) и цилиндрическим (рис. 19, б, г). Их выполняют с прямым шлицем (рис. 19, а, б) и шестигранным углублением под ключ (рис. 19, в, г). Углубляясь в специальные отверстия вала (рис. 19, д), они могут воспринимать значительные усилия. Однако следует иметь ввиду, что эти отверстия на валу сверлят в процессе сборки деталей, что может засорить изделие металлическими стружками. Поэтому нежелательно применение установочных винтов для закрепления на валу деталей , расположенных внутри корпуса и, особенно, над масляной ванной.

Все это ограничивает применение установочных винтов в крупносерийном и массовом производстве. В мелкосерийном и индивидуальном производстве установочные винты используют для закрепления на валу полумуфт, шкивов, звездочек и т.п. (рис. 19, е).

Широко применяют установочные винты с коническим концом для фиксации наружного кольца подшипника фиксирующей опоры вала в различных узлах машин

(рис. 19, ж).

Рис.19.Установочные винты: а, в – с коническим концом; б, г – с цилиндрическим концом (а, б – с прямым шлицем; в, г – с шестигранным углублением под ключ); д – формы отверстий в деталях для углублений концов винтов; е, ж – примеры применения установочных винтов

Шпильки. На рис. 20 приведены основные конструкции шпилек. На рис. 20, а показана шпилька общего назначения. Шпильку ввинчивают в деталь концом с резьбой длиной b₁ , конец шпильки с резьбовым концом длиной b предназначен для навинчивания гайки. Для этих шпилек стандартами установлены следующие длины b₁ [7]:

b₁=d – для отверстий в стальных, бронзовых и латунных деталях с относительным удлинением ≥ 8%, а также в деталях из титановых сплавов;

b₁=1,25d, b₁=1,6d – для отверстий в деталях из ковкого и серого чугуна, допускается применять в деталях из стали и бронзы с относительным удлинением <8%;

b₁=2d, b₁=2,5d – для отверстий в деталях из легких сплавов, а также в тех случаях, когда по условиям эксплуатации соединения шпильки многократно ввинчивают в деталь и вывинчивают из нее.

Шпильки общего назначения выпускают нормального B и повышенного A классов точности. Материал, термическую обработку и покрытие выбирают так же, как для болтов и винтов.

На практике, особенно при переменной внешней нагрузке, широко применяют облегченные шпильки повышенной податливости (рис. 20, б). В средней части такой шпильки диаметр стержня, на котором отсутствует резьба, уменьшают до внутреннего диаметра резьбы или иногда принимают равным 0,6…0,8 наружного диаметра резьбы d. Переходы между участками стержня выполнены плавной галтелью. Применение шпилек повышенной податливости является хорошей защитой их от усталостного разрушения.

Рис.20. Шпильки

Соединение на шпильках расширяет свободу формообразования (рис.21). Применение шпилек позволяет сохранить фланцевую форму (рис.21, а) или при тех же координатах расположения шпильки сделать большими размеры одной из деталей (рис.21, б…д) с целью увеличения ее жесткости.

Рис.21. Формоизменение корпусной детали, допускаемое применением шпилек

Гайки. Различают гайки общего и специального назначения (см. табл. 1). Основным типом гаек так же, как и головок болтов, являются шестигранные гайки общего назначения классов точности A,B,C.

По высоте m эти гайки бывают нормальные (m=0,8d),низкие [m=(0,5…0,6)d], высокие (m=1,2d)и особо высокие (m=1,6d).

Наибольшее применение имеют нормальные гайки классов точности B и A. Для них приблизительно соблюдается условие равнопрочности гайки и резьбового стержня.

Низкие гайки применяют в тех случаях, когда стержень болта (винта, шпильки) оказывается недогруженным осевой силой (болты для отверстий из-под развертки или работающие на срез и т.д.), а также в качестве контргаек.

Высокие и особо высокие гайки применяют в часто разбираемых соединениях, например в приспособлениях. Это связано с тем, что при частых разборках и сборках наблюдается износ резьбы и обмятие граней ключом.

При недостатке места под ключ шестигранные гайки выполняют с уменьшенным размером под ключ.

Прорезные и корончатые гайки используют при необходимости стопорения гаек шплинтами (см. далее рис. 26, а).

К гайкам специального назначения относятся круглые гайки, колпачковые и гайки барашки.

Из круглых гаек наиболее широко применяются шлицевые гайки класса точности A. Их устанавливают обычно с многолапчатой стопорной шайбой (см. рис.22, з), используя для крепления деталей на валах, смещения внутренних колец подшипников при их регулировании и т.д.

Колпачковые гайки повышают безопасность их эксплуатации, позволяют улучшить внешний вид конструкции, в отдельных случаях способствуют предотвращению утечки жидкости, смазочных материалов и т.д. [7].

Гайки – барашки используют при частом завинчивании и отвинчивании, когда потребная сила затяжки невелика. Их выполняют с двумя ушками и применяют при завинчивании вручную.

Шайбы. В резьбовых соединениях шайбы обычно подкладывают под гайку или головку винта.

Для предохранения деталей от задиров и увеличения опорной поверхности применяют плоские шайбы (см. рис. 22, а). Они бывают точеные (рис. 22, б) и штампованные (рис. 22, в). Для предохранения резьбовых соединений от самоотвинчивания применяют стопорные шайбы: пружинные шайбы или шайбы Гровера (рис. 22, г), шайбы стопорные с внутренними зубьями (рис. 22, д), шайбы стопорные с наружными зубьями (рис. 22, е), шайбы стопорные с наружными зубьями под винты с потайной или полупотайной головкой (рис. 22, ж), а так же шайбы многолапчатые (рис. 22, з) для круглых шлицевых гаек.

Рис.21. Шайбы [7]:

а – шайба плоская (пример установки); б – шайба плоская точеная; в – шайба плоская штампованная; г – шайба пружинная (шайба Гровера); д – шайба стопорная с внутренними зубьями; е – шайба стопорная с наружными зубьями; ж – шайба стопорная с наружными зубьями под винты с потайной или полупотайной головкой; з – шайбы стопорные многолапчатые для круглых шлицевых гаек