2 (Класс точности в) и 3 (класс точности с); г, д — конические;

l — длина штифта; d — диаметр штифта: с — катет фаски; а — высота сегмента

Таблица 11.1 Размеры цилиндрических и конических штифтов

Размер	Значения размеров, мм
d	1,2	1,6	2	2,5	3	4	5	6	8	10	12
с	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5	0,63	0.8	1,2	1,6	2	2,5
а	0,16	0,2	0,25	0,3	0.4	0,5	0,63	0,8	1.0	1,2	1,6
l	2,5...16	3...30	4...40	5...50	6...60	8... 80	10...100	10...140	14...140	16...140	20...250

Примечание. Стандартный ряд длин штифтов: 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 23; 24; 25; 26; 28; 30; 32; 36; 40; 45; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 110; 120; 140; 160; ...; 280.

Диаметр ступицы D_ст получают суммированием значений диаметра отверстия в ней, т.е. диаметра вала, и толщин двух ее стенок: D_ст = d_в + S_ст = d_в + 2d.

Длину цилиндрического штифта l можно принимать равной значению диаметра ступицы или несколько меньшей и обязательно согласовывать со стандартным рядом значений длин штифтов, т.е. выбирать из этого ряда значение, ближайшее к l = D_ст .

Положение штифта относительно торца ступицы зависит от конструкции изделия в целом, прочности ступицы и требований обеспечения процесса сборки. По данным критериям выбирают значения размеров а и b (см. рис. 11.2,а), но на чертежах чаще указывают размеры b и f. Иллюстрацией может служить рис. 11.4.

Длину конического штифта при выполнении заданий можно принимать исходя из условия запаса длины с обеих сторон от ступицы по (2...2,5)d. Меньший запас длины конического штифта приведет к трудностям при изготовлении конического отверстия под штифт, так как при малой конусности малейшее изменение диаметра отверстия вызывает значительное изменение положения штифта относительно ступицы.

В подразд. 8.3 мы говорили о предварительном выполнении отверстия под штифт в одной из стенок ступицы (см. рис. 8.17). На сборочном чертеже отверстия под штифт изображают и задают размерами как обычные отверстия, выполняемые при сборке одновременно в двух или более деталях. Обозначение шероховатости поверхности отверстия наносят по общим правилам.

Диаметр чернового отверстия под штифт, как и диаметр отверстия под резьбу, определяется технологами, поэтому на чертежах конструктором не задается. Однако необходимость наличия чернового отверстия устанавливает конструктор.

Выполнение чернового отверстия под штифт — самостоятельная технологическая операция в процессе обработки заготовки, требующая дополнительных затрат времени и средств. Но благодаря ей появляется возможность более удобно и быстро получить отверстие под штифт, что снижает трудоемкость работ при сборке. Технологи также могут принять решение о выполнении чернового отверстия, если на чертеже не будет запрещающих указаний.

Материал по теме данного подраздела изложен в ГОСТ 3128 — 70 «Штифты цилиндрические» и ГОСТ 3129 — 70 «Штифты конические».

Рис. 11.4. Указание положения штифта на чертеже соединения: а — при наличии чернового отверстия в одной из деталей; б — при его отсутствии

Рис. 11.5. Изображение шпоночного соединения

11.4. Шпоночные соединения

Шпоночные соединений — это соединения, выполненные с помошью шпонок. Они служат для соединения вала с надетой на него деталью в целях передачи вращающего момента. Крепежной деталью в соединении является шпонка, которая одновременно входит в паз, выполненный в вале, и в паз, выполненный в надетой на него детали (рис. 11.5). Шпонку вкладывают в закрытый паз на валу или вставляют с торца, если паз открытый.

Первыми в технике стали применяться клиновые шпонки (рис. 11.6, а), затем появились шпонки призматические (рис. 11.6, б), сегментные (рис. 11.6, в), цилиндрические. В курсе черчения рассматривают обычно изображение соединения с помощью призматической шпонки.

Если клиновые шпонки заклиниваются в общем пазу и имеют зазоры с боковых сторон, то призматические и сегментные шпонки имеют зазор сверху.

На изображениях шпоночных, штифтовых и большинства других соединений стандартные крепежные детали показывают упрощенно, например без фаски.

Шпонки, как и штифты, подбирают по значению диаметра вала в месте размещения шпоночного соединения. Определив указанное значение путем непосредственного измерения или по чертежу, находят по справочным таблицам (в нашем случае это табл. 11.2) сечение шпонки b × h.

Призматические шпонки выпускаются трех исполнений: с двумя округлениями (исполнение 1), без скруглений (исполнение 2) и с одним скруглением (исполнение 3). На рис. 11.7 приведены изображения шпонок и обозначены размеры, определяющие их величину. Размеры призматических шпонок исполнения 1 и шпоночных пазов приведены в табл. 11.2.

Длину шпонки, как правило, принимают равной 0,8 длины соприкосновения поверхностей деталей по направлению оси соединения. Принятое значение длины должно быть согласовано со стандартным рядом длин шпонок.

При сборке надвигаемая деталь не дает шпонке выпасть из паза. Шпоночный паз в надвигаемой детали имеет выходы на торцевые поверхности, без этого надвинуть деталь невозможно.

Рис. 11.6. Соединения с помощью клиновой (а), призматической (б) и сегментной (в) шпонок

Шкивы, зубчатые колеса и ряд других деталей требуют дополнительного закрепления во избежание произвольного схода с вала.

Шпонки, как и штифты, изготовляются из определенной марки стали, не имеют покрытия (исключения оговариваются в других документах), поэтому обозначения их просты. Примеры обозначений шпонок:

Шпонка 18×11×80 ГОСТ 23360 — 78, Шпонка 2-18×11×80 ГОСТ 23360 — 78, Шпонка 3-18×11×80 ГОСТ 23360 — 78 (призматические шпонки исполнений 1-3); Шпонка 2-18×11×80 ГОСТ 24068 — 80 (клиновая шпонка исполнения 2);

Шпонка 5×6,5 ГОСТ 24071 — 80 (сегментная шпонка исполнения 1).

Рис. 11.7. Призматические шпонки и шпоночные пазы

Конструкции и размеры шпонок устанавливают ГОСТ 23360 — 78 «Шпонки призматические», ГОСТ 24068 — 80 «Шпонки клиновые», ГОСТ 24071—80 «Шпонки сегментные».

Таблица 11.2 Размеры призматических шпонок исполнения 1 и шпоночных пазов

Диаметр вала, мм	Размеры, мм, шпонки				Размеры, мм. шпоночного паза
	Ширина b	Высота h	Длина l	Катет фаски s	Глубина паза t1	Глубина паза втулки t2	Радиус скругления
От 6 до 8	2	2	6...20	0,16...0,25	1,2	1,0	0,08…0,16
Свыше 8 » 10	3	3	6...36	0,16...0,25	1,8	1,4	0,08...0,16
10 » 12	4	4	8...45	0,25...0,40	2,5	1,8	0,16...0,25
» 12 » 17	5	5	10...56	0,25...0,40	3,0	2,3	0,16...0,25
» 17 » 22	6	6	14...70	0,25... 0,40	3,5	2,8	0,16...0,25
» 22 » 30	8	7	18...90	0,25...0,40	4,0	3,3	0,16...0,25
» 30 » 38	10	8	22...110	0,40... 0,60	5,0	3,3	0,25...0,40
» 38 » 44	12	8	28... 140	0-40... 0,60	5,0	3,3	0.25...0,40
» 44 » 50	14	9	36...160	0,40...0,60	5,5	3,8	0,25...0,40
» 50 » 58	16	10	45... 180	0,40... 0,60	6,0	4,3	0,25...0,40
» 58 » 65	18	11	50... 200	0,40...0,60	7,0	4,4	0,25. ..0,40
» 65 » 75	20	12	56...220	0,60...0,80	7,5	4,9	0,40...0,60
» 75 » 85	22	14	63...250	0,60...0,80	9,0	5,4	0,40...0,60
» 85 » 95	25	14	70... 280	0,60... 0,80	9,0	5,4	0,40...0,60

Примечание. Стандартный ряд длин шпонок: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, ПО, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500.

11.5. Общие сведения о соединениях, образованных с помощью резьб

Резьбовое соединение образуется в том случае, когда под действием вращательного усилия выступы резьбы на детали с наружной резьбой входят во впадины резьбы па детали с внутренней резьбой. В крепежном резьбовом соединении деталь с наружной резьбой называют болтом, а деталь с внутренней резьбой — гайкой.

При применении ходовых резьб деталь с наружной резьбой называют винтом (не путайте эти понятия с наименованиями конкретных деталей).

Если деталь имеет одновременно наружную и внутреннюю резьбы, то для одного соединения она будет называться гайкой, а для другого — болтом.

Изображение резьбового соединения не отражает взаимодействие резьбовых витков и впадин. Вне соединения резьбу изображают на обеих соединяемых деталях, а в пределах соединения — на детали с наружной резьбой (внутренняя резьба как бы исчезает) (рис. 11.8).

Материалы по теме данного подраздела содержатся в ГОСТ 2.311—68 «Изображение резьбы», ГОСТ 2.315 — 68 «Изображения упрошенные и условные крепежных деталей», сборнике стандартов «Резьбы».

Рис. 11.8. Резьбовые соединения с разными способами ликвидации влияния недореза при необходимости прижатия детали к бурту:

а — за счет шайбы;

б — с помощью расширения части отверстия;

в, г — удлинением резьбовой части в отверстии;

1 — гайка;

2 — болт;

3 — прижимаемая деталь;

l_CD — длина свинчивания.

11.6. Болтовое, винтовое и шпилечное соединения

Болтовые, винтовые и шпилечные соединения конструктивно очень похожи. Каждое из них обеспечивает прижатие с силой F соприкасающихся поверхностей соединяемых деталей, не позволяя этим деталям сдвинуться друг относительно друга под действием возникающих в конструкции сил Р (рис. 11.9).

Если в конструкции соединения используются установочные штифты, выступы, пазы или другие фиксирующие элементы, то при затягивании резьбовых соединений эти элементы разгружаются, т.е. не испытывают воздействия сил. Примером может служить крепление колеса на автомобиле, упрошенная схема которого приведена на рис. 11.10.

Болтовое соединение. Основная деталь соединения — болт, представляющий собой цилиндрический стержень, который имеет на одном конце головку (чаше всего шестигранной формы), а на другом — резьбу, выполненную на определенной длине (рис. 11.11). На стержни или стержневидные элементы соединяемых деталей с резьбой навинчиваются гайки — призматические (чаще всего шестигранной формы) детали с внутренней резьбой (рис. 11.12). Гайки могут иметь четыре грани либо быть цилиндрическими (круглыми) с пазами или лысками.

Призматические элементы болтов и гаек предназначены для захвата их зевом гаечного ключа или гаечной головкой. Высота этих элементов составляет, как правило, около 0,8 значения номинального диаметра резьбы (термин «высота» установлен стандартам и утвердился на практике, хотя измеряется данный параметр вдоль оси (по длине) резьбы).

Рис. 11.9. Силы, возникающие в болтовом соединении: m - высота гайки:

s - толщина шайбы; ∑s_i - суммарная толщина соединяемых деталей

Рис. 11.10. Схема соединения, обеспечивающею разгрузку установочного штифта под действием болта

Рис.11.11. Изображение болта с шестигранной головкой и стандартное обозначение его размеров

Рис. 11.12. Изображения обыкновенных (а) и прорезной (б) гаек и стандартное обозначение их размеров

Рис. 11.13. Изображения обыкновенных (а) и пружинных (б) шайб и стандартное обозначение их размеров

Под гайку устанавливается шайба (рис. 11.13, а) — кольцеобразная деталь, обычно плоская, предназначенная для предохранения опорной поверхности при затягивании резьбового соединения. Шайбы изготовляют из листового материала или вытачивают из прутка.

Элементы болтового и всех других рассматриваемых в подразд. 11.6 соединений рассчитывают исходя из требуемой прочности. В большинстве случаев задача обычно упрощается и сводится фактически к простому подбору параметров крепежных деталей по справочным таблицам.

Пружинная шайба, или шайба Гровера (рис. 11.13, б), относится к стопорящим элементам и представляет собой кольцеобразную разрубленную в одном месте деталь с разведенными вдоль направления оси концами. При навинчивании гайки шайба сжимается, создавая дополнительное усилие в витках резьбы и вызывая тем самым увеличение силы трения между витками, что уменьшает возможность саморазвинчивания соединения. Изготовляют такие шайбы из стандартного прутка прямоугольного поперечного сечения.

Допустим, что в соответствии с расчетом в соединении должен быть использован болт с резьбой М12 исполнения 1 по ГОСТ 7798 — 70 «Болты с шестигранной головкой класса точности В». Указанный стандарт определяет конструкцию болта, точность исполнения размеров и шероховатость поверхностей.

Пользуясь конструктивным изображением соединения (см. рис. 11.9), можно найти требуемую длину болта с учетом того, что выход стержня болта за пределы гайки принимается в пределах 0,25...0,5 номинального значения диаметра резьбы. Наименьшую длину болта определяют как сумму толщин соединяемых деталей, толщины шайбы, высоты гайки и минимального выхода стержня болта. Окончательно принимают ближайшее большее этой суммы (или равное ей) значение из стандартного ряда длин. При определении наибольшей возможной длины болта в случае принятия максимального выхода стержня болта за пределы гайки берут ближайшее меньшее указанной суммы (или равное ей) значение из стандартного ряда.

Суммарную толщину соединяемых деталей ∑s_i определяют либо по заданным размерам, либо по чертежу-заданию путем измерения изображений с учетом масштаба.

Толщину шайбы s находят по справочным таблицам в зависимости от номинального значения диаметра разьбы, выполненной на болте.

Конструкцию и параметры гайки определяет конструктор. В учебном процессе они задаются прямыми указаниями или ссылкой на стандарт по входному параметру — номинальному диаметру резьбы.

На рис. 11.11 — 11.13 приведены стандартные изображения и размеры деталей, входящих с состав болтового соединения. Но не всегда стандартные детали полностью удовлетворяют конструкционным требованиям. В таких случаях они подвергаются «доработке» и превращаются из стандартных в оригинальные детали, на них выпускают собственные чертежи (на стандартные изделия чертежи не выпускают, ограничиваются указанием установленных обозначений и количества таких изделий в спецификации).

У оригинальных деталей могут быть элементы (лыски для захвата гаечным ключом, шлицы под отвертку и др.), имеющиеся на стандартных крепежных деталях. Изображения этих элементов должны быть как можно ближе к стандартным, а их размеры должны полностью соответствовать стандартным по экономическим и эксплуатационным причинам.

На рис. 11.14 приведены два изображения болтового соединения. Изображение, показанное на рис. 11.14, а, отображает конструкцию соединения практически полностью. Изображение, при веденное на рис. 11.14, б, используется при выполнении сборочных чертежей согласно ГОСТ 2.315 — 68 «Изображения упрошенные и условные крепежных деталей».

На упрощенном изображении фаски и зазоры, а также резьбу и шайбу на виде вдоль оси соединения (для рис, 11.14, б— на виде сверху) не показывают. Резьбу на продольном разрезе изображают на всей длине стержня, хотя в действительности ее протяжение может быть в несколько раз (вплоть до 10) меньше. Шайбу и гайку как на конструктивном, так и на упрощенном изображениях показывают нерассеченными.

Рис. 11.14. Конструктивное (а) и упрощенное (б) изображения болтового соединения

Условные изображения рассматриваемых соединений (здесь они не приведены) применяются на сборочных чертежах, по которым сборка соединений не осуществляется, так как была выполнена ранее по другому сборочному чертежу.

Стандартное изделие, в том числе крепежное, полностью определяется непосредственно своим обозначением или ссылками на те или иные документы. В обозначении стандартной крепежной детали в общем случае присутствуют следующие составляющие.

1. Наименование крепежной детали (по соответствующему стандарту).

2. Класс точности (если он определяется непосредственно).

3. Исполнение (если оно существует; исполнение 1 не указывается, а задается по принципу умолчания).

4. Обозначение основного параметра (основных параметров, если их несколько).

5. Обозначение материала детали.

6. Обозначение покрытия детали (цифровое по ГОСТ 1759.0 — 87 или буквенное по ГОСТ 9.306 — 85, если первое отсутствует).

7. Обозначение толщины покрытия (толшину выбирают из ряда 3, 6, 9 мкм, если она регламентируется).

8. Обозначение стандарта, определяющего в общем плане конструкцию, исполнение, размеры и точность исполнения крепежной детали (обратите внимание на примечания в скобках к пп. 2 и 3).

Цифровые обозначения покрытий (пп. 6 и 7) записываются единой тройкой цифр, без промежутка. Не делают промежутков и в буквенно-цифровых обозначениях.

Пример обозначения: Болт М20 — 6g × 100.46 ГОСТ 7798 — 70 — болт с шестигранной головкой, класса точности В (определяется указанным в обозначении стандартом — см. п. 8), имеющий правую (по умолчанию) метрическую резьбу наружным диаметром 20 мм с крупным шагом 2,5 мм (крупный шаг в обозначении не указывается), с полями допусков 6g (п. 4), длиной 100 мм (п. 4), выполненный из стали марки 20, соответствующей классу прочности 4.6 (п. 5), без покрытия. Класс прочности в тексте указывается двумя числами через точку, значения которых связаны с прочностью материала, но в самом обозначении стандартной детали точка опускается.

Мы рассмотрели самую короткую из возможных записей обозначения.

Теперь приведем самую длинную: Болт 4.M20 × l,5 — 6g× 100.88.35Х. 133 ГОСТ 7805— 70 - болт с шестигранной головкой (п. 8), класса точности А (п. 8), исполнения 4 (п. 3), имеющий метрическую резьбу номинальным (наружным) диаметром 20 мм с мелким шагом 1,5 мм, с полями допусков 6g (п. 4), длиной 100 мм (п. 4), выполненный из стали класса прочности 8.8, а именно, из стали марки 35Х (п. 5), покрытие никелевое (13) толщиной 3 мкм (п. 7).

Примеры обозначений гаек и шайб:

Гайка М20 — 6Н.32 ЛС59 — 1 ГОСТ 5927 — 70 - гайка шестигранная (п. 8) исполнения 1 (п. 3), имеющая метрическую резьбу диаметром 20 мм с крупным шагом 2,5 мм, класса точности 6Н (п. 4), из латуни (группа материала 32) марки 59—1 (п. 5), без покрытия;

Шайба 20.05.096 ГОСТ 6958 — 78 — шайба увеличенная (по наружному диаметру) (п. 8), для деталей с резьбой, имеющей наружный диаметр 20 мм (п. 4), группа материала 05 (марка стали 35) (п. 5), с цинковым покрытием (09) толщиной 6 мкм (п. 7);

Шайба 10.65Г ГОСТ 6402 — 70 - шайба пружинная (п. 8), для деталей с резьбой, имеющей наружный диаметр 10 мм (п. 4), из пружинной марганцовистой стали (65Г) (п. 5).

Размеры рассмотренных крепежных деталей приведены в табл. 11.3 — 11.5 (материалы и покрытия для них указаны в помещенных далее - табл. 11.10—11.13).

Длина резьбы на болтах связана с высотой гайки, толщиной шайбы и запасами резьбы до и после соединения. Поэтому длины резьбовых участков при резьбах одинакового наружного диаметра совпадают (исключение — когда стержень крепежной детали меньше стандартной длины резьбового участка).

Если длина болта оказывается короче, чем принятая для конкретного диаметра резьбы, то стандарт предусматривает выполнение резьбы до упора со стандартной величиной недореза (см. табл. 11.3).

В стандартах на крепежные детали, имеющие шестигранник, применяется термин «минимальный диаметр описанной окружности», обозначаемый e_min. В действительности речь идет о минимальном значении диаметра стержня, обтачиваемого под шестигранник. Его минимальное предельное значение указывается в таблицах, а максимальное определяется вычисленным значением диаметра окружности, описанной вокруг шестигранника с размером под ключ S.

Так как действительный размер никогда не бывает равен крайним значениям из диапазона допускаемых, то при фрезеровке шестигранника «автоматически» происходит притупление острых ребер путем образования своеобразных фасок.

Данные по различным стандартным болтам, гайкам и шайбам содержатся в большом числе стандартов, например в ГОСТ 7796 — 70 «Болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В», ГОСТ 15589 — 70 «Боты с шестигранной головкой класса точности С», ГОСТ 15521 — 70 «Гайки шестигранные с уменьшенным размером под ключ класса точности В», ГОСТ 15524 — 70 «Гайки высокие класса точности А» и др.

Таблица 11.3 Размеры, мм, болтов по ГОСТ 7798-70 и ГОСТ 7805-70

Размер (см. рис. 11.11)	при номинальном диаметре резьбы d, мм
	3	4	5	6	8	10	12	(14)	16	(18)
Шаг резьбы Р: крупный мелкий	0,5 —	0,7 —	0,8 —	1,0 —	1,25 1,0	1,5 1,25	1,75 1,25	2,0 1,5	2,0 1,5	2,5 1,5
Размер под ключ S	5,5	7,0	8,0	10,0	13,0	17,0	19,0	22,0	24,0	27,0
Значение 0,95 S	5,2	6,7	7,6	9,5	12,3	16,1	18,0	20,2	23,4	25,6
Высота головки k	2,0	2,8	3,5	4,0	5,3	6,4	7,5	8,8	10,0	12,0
Минимальный диаметр описанной окружности emin	6,0	7,7	8,8	11,1	14,4	18,9	21,1	24,5	26,2	29,6
Минимальный радиус скругления под головкой R	0,1	0,2	0,2	0,25	0,4	0,4	0,6	0,6	0,6	0,6
Максимальный диаметр da	3,6	4,7	5,7	6,8	9,2	11,2	14,2	16,2	18,2	20,2
Катет z при шаге: крупном мелком	0,5 —	0,5 —	1,0 —	1,0 —	1,6 1,0	1,6 1,6	1,6 1,6	2,0 1,6	2,0 1,6	2,5 1,6
Длина болта l при резьбе до упора: от до	4 12	6 14	6 16	8 20	8 25	8 25	10 30	14 32	18 40	20 45
Недорез	1,6	1,6	3,0	3,0	4,0	4,0	4,0	5,0	6,0	6,0
Длина болта l при ограничении длины резьбы: от до	14 30	16 60	18 80	22 92	28 100	32 125	35 125	40 125	45 125	50 125
Длина резьбы b	12	14	16	18	22	26	30	34	38	42

Примечания: 1. Значение диаметра выхода фаски на торец головки болта рассчитывается по формуле D₁ = 0,95S.

2. Стандартный ряд длин болтов: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, (18), 20, (22), 25, (28), 30, (32), 35, (38), 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, (85), 90, (95), 100, (105), 110, (115), 120, (125), 130, 140, 150, ..., 300. Значения в скобках не являются предпочтительными.

Таблица 11.4 Размеры, мм, шестигранных гаек

Размер (см. рис. 11.12)	Значение размера при номинальном диаметре резьбы d, мм
	1,6	2,0	2,5	3,0	(3,5)	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	(14,0)	16,0	(18,0)	20,0
Шаг резьбы Р: крупный мелкий	0,35 —	0,4 —	0,45 —	0,5 —	0,6 —	0,7 —	0,8 —	1,0 —	1,25 1,0	1,5 1,25	1,75 1,5	2,0 1,5	2.0 1.5	2,5 1,5	2,5 1,5
Размер под ключ S	3,2	4,0	5,0	5,5	6,0	7,0	8,0	10,0	13,0	17,0	19,0	22,0	24,0	27,0	30,0
Уменьшенный размер	—	—	—	—	—	—	—	—	12,0	14,0	17,0	—	22,0	—	27,0
Минимальный диаметр описанной окружности emin	3,3	4,2	5,3	5,9	6,4	7,5	8,6	10,9	14.2	18,7	20,9	23,9	26.2	29,6	33,0
Диаметр da: не менее не более	1,6 1,84	2,0 2,3	2,5 2,9	3,0 3,45	3,5 4,0	4,0 4,6	5,0 5,75	6,0 6,75	8,0 8,75	10,0 10,8	12,0 13,0	14,0 15,1	16,0 17,3	18,0 19,4	20,0 21,6
Диаметр dm не менее	2,9	3,6	4,5	5,0	5,4	6,3	7,2	9,0	11,7	15,5	17,2	20,1	22,0	24,9	27,7
Высота т гайки: нормальной высокой низкой	1,3 — 1,0	1,6 — 1,2	2,0 — 1,6	2,4 3,6 1,8	2,8 — 2,0	3,2 4,8 2,2	4,0 6,0 2,7	5,0 7,5 3,2	6,0 9,0 4,0	8,0 12,0 5,0	10,0 15,0 6,0	11,0 17,0 7,0	13,0 19,0 8,0	15,0 22,0 9,0	16,0 24,0 10,0

Примечание. В таблице приведены размеры шестигранных гаек классов точности А и В с обычным и уменьшенным размером под ключ.

Таблица 11.5 Размеры, мм, обыкновенных, увеличенных и пружинных шайб

Размер (см. рис. 11.13)	Значение размера при диаметре стержня или номинальном диаметре резьбы d,мм
	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	14,0	16,0
Диаметр отверстия d1	1,1	1,3	1,5	1,7	2,2	2,7	3,2	4,3	5,3	6,4	8,4	10,5	13,0	15,0	17,0
Диаметр отверстия пружинной шайбы	—	—	—	—	2,1	2.6	3,1	4.1	5,1	6,1	8,2	10.2	12,2	14,2	16,3
Наружный диаметр d2	3,5	4,0	4,0	4,0	5,0	6,5	7,0	9,0	10,0	12,5	17,0	21,0	24,0	28,0	30,0
Увеличенный наружный диаметр	4,0	4,0	—	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	16,0	18,0	24,0	30,0	36.0	42,0	48,0
Толщина s шайбы: обыкновенной увеличенной пружинной	0,3 0,5 —	0,3 0,5 —	0,3 0,8 —	0,3 0,8 —	0.3 0,8 0,5	0,5 0,8 0,6	0,5 1.0 0,8	0,8 1,6 1,0	1,0 1,6 1,2	1,6 2,0 1,4	1,6 2,5 2,0	2,0 3,0 2,5	2,5 3,0 3.0	2,5 4,0 3,2	3,0 4,0 3,5

Примечание. В таблице приведены размеры нормальных пружинных шайб, у которых b = s.

Винтовое соединение. Основная деталь в соединении — винт, представляющий собой цилиндрический стержень, который имеет на одном конце резьбу (ввинчиваемый конец), а на другом — головку цилиндрической, конической или полусферической формы.

В винтовом соединении роль гайки (если сравнивать с болтовым соединением) выполняет последняя из соединяемых деталей, в которой делается отверстие с резьбой. Все остальные составляющие соединения находятся между этой деталью и головкой винта. Под цилиндрическую или полукруглую головку может устанавливаться шайба.

Головка винта имеет шлиц для жала отвертки. Отвертка не может так же сильно затягивать соединение, как гаечный ключ. Однако в приборостроении большие усилия затяжки, как правило, не нужны, поэтому вместо болтов применяются винты (нередко с использованием в соединениях обычных гаек). В машиностроении, наоборот, чаше применяются болты, головки которых позволяют осуществить более надежное соединение (существует неофициальный термин «глухарь», выделяющий болт, используемый в качестве винта). В некоторых конструкциях применяются болты с шестигранной головкой, на которой выполнен шлиц для отвертки, позволяющей быстро вращать резьбовую деталь. Шестигранник служит лишь для затягивания соединения с помощью гаечного ключа.

Винты с цилиндрической и полукруглой головками близки по области применения. Чертежи стандартных крепежных винтов приведены на рис. 11.15, значения размеров этих винтов указаны в табл. 11.6—11.8.

Для фиксации деталей при сборке используются установочные винты, отдельные разновидности которых приведены на рис. 11.16. Соединения, в состав которых входят установочные винты, не могут воспринимать больших усилий, поэтому после окончательной установки основных закрепляющих элементов установочные винты удаляются. Эти винты могут применяться для крепления ручек управления, например на электронной аппаратуре. В данном случае они выполняют роль постоянных закрепляющих элементов.

Винтовое соединение изображают на чертеже аналогично болтовому, при этом шли а на видах спереди и сбоку всегда показывают направленным к наблюдателю, а на видах сверху — под углом 45° к центровым линиям (рис. 11.7, а) На упрощенных изображениях винтовых соединений (рис. 11.17, б—д) зазоры не показывают, или отображают хорошо заметной утолщенной линией, глухое (не имеющее выхода) отверстие с резьбой не изображают (см. рис. 11.17, б, г).

Рис. 11.15. Изображения винтов с цилиндрической (а), полупотайной (б) и потайной (в) головками и стандартное обозначение их размеров

Таблица 11.6 Размеры, мм, винтов с цилиндрической головкой

Размер (см. рис. 11.15, а)	Значение размера при номинальном диаметре резьбы d, мм
	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12.0	14,0
Диаметр головки D	2,0	2,3	2,6	3,0	3,8	4,5	5,5	6,0	7,0	8,5	10,0	13,0	16,0	18,0	21,0
Высота головки k	0,7	0,8	0,9	1,0	1,3	1,6	2,0	2,4	2,6	3,3	3,9	5,0	6,0	7,0	8,0
Радиус R, не менее	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2	0,2	0,25	0,4	0,4	0.6	0,6	0,6
Диаметр da, не более	1,4	1,6	1,8	2,0	2,6	3,1	3,6	4,1	4,7	5,7	6,8	9,2	11,2	14,2	16,2
Длина винта t. от до	2,0 10	2,0 12	2,0 12	2,0 16	2,5 20	3,0 25	3,0 30	4,0 35	4,0 40	6,0 50	7,0 60	12,0 80	18,0 100	18,0 100	22,0 100
Глубина шлица h: от до	0,30 0,44	0,35 0,49	0,4 0,6	0,45 0,65	0,60 0,85	0,7 1,0	0,9 1,3	1,00 1,40	1,20 1,6	1,50 2,00	1,80 2,30	2,30 2,80	2,70 3,20	3,20 3,80	3,60 4,20

Примечание. Значения недостающих параметров брать из табл. 11.8.

Таблица 11.7 Размеры, мм, винтов с полупотайной головкой

Размер (см. рис. 11.15, б)	Значение размера при номинальном диаметре резьбы d, мм
	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	14,0
Диаметр головки D	1,9	2,3	2,6	3,0	3,8	4,7	5,6	6,5	7,4	9,2	11,0	14,5	18,0	21,5	25,0
Высота головки k	0,6	0,72	0,84	0,96	1,2	1,5	1,65	1,93	2,2	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0
Высота сферы f	0,25	0,3	0,35	0,4	0,5	0,6	0,75	0,9	1,0	1.25	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5
Радиус сферы R1,	2,1	2,6	2,9	3,4	4,2	5,4	6,0	6,8	8,0	9,4	12,0	15,0	19,0	22,5	26,0
Длина винта l: от до	2,0 10	2,0 12	3,0 12	3,0 16	3,0 20	3,5 25	3,5 30	5,0 35	5,0 40	6,0 100	8,0 100	10,0 100	12,0 100	16,0 100	25,0 100
Глубина шлица h от до	0,4 0,55	0,48 0,64	0,56 0,74	0,64 0,80	0,8 1,0	1,0 1,2	1,2 1,45	1,4 1,7	1,6 1,9	2,0 2,3	2,4 2,8	3,2 3,7	4,0 4,5	4,8 5,4	5,6 6,3

Примечание. Значения недостающих параметров брать из табл. 11.8.

Рис. 11.16. Разновидности установочных винтов

Таблица 11.8

Размер (см. рис. 11.15, в)	Значение размера при номинальном диамезре резьбы d, мм
	1,0	1,2	1,4 | 1,5		2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	14,0
Шаг резьбы Р: крупный мелкий	0,25 —	0,25 —	0,3 —	0,35 —	0,4 —	0,45 —	0,5 —	0,6 —	0,7 —	0,8 —	1,0 —	1,25 1,0	1,5 1.25	1,75 1,5	2.0 1,5
Длина резьбы b: нормальной удлиненной	8 —	9 —	9 —	9 —	10 16	11 18	12 19	13 20	14 22	16 25	18 28	22 34	26 40	30 46	34 52
Диаметр головки D	1,9	2,3	2,6	3,0	3,8	4,7	5,6	6,5	7,4	9,2	11,0	14,5	18,0	21,5	25,0
Высота головки k	0,6	0,72	0,84	0,96	1,2	1,5	1,65	1,93	2,2	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	7,0
Длина винта l: от до	2,0 10	2,0 12	3,0 12	3,0 16	3,5 20	3,5 25	3,5 30	5,0 35	5,0 40	6,0 50	7,0 60	8,0 80	11,0 100	16,0 100	30,0 100
Ширина шлица n: от до	0,31 0,45	0,36 0,5	0,36 0,5	0,46 0,6	0,56 0,7	0,66 0,8	0,86 1,0	0,86 1,0	1,06 1,2	1,26 1,51	1,66 1,91	2,06 2,31	2,56 2,81	3,06 3,31	3,06 3,31
Глубина шлица h: от до	0,2 0,3	0,24 0,35	0,28 0,45	0,32 0,5	0,4 0,6	0,5 0,73	0,6 0,85	0,7 1,0	0,8 1,1	1,0 1,35	1,2 1,6	1,6 2,1	2,0 2,6	2,4 3,0	2,8 3,5

Примечание. Стандартный ряд длин винтов: 2, (2,5), 3, 3.5, 4, 5, 6, (7), 8, 9, 10, 11, 12, (13), 14, 16, (18), 20, (22), 25, (28), 30, 35, (38), 40, (42), 45, (48), 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, (85), 90, (95), 100, 110, 120. Значения в скобках не являются предпочтительными.

Рис. 11.17. Конструктивное изображение винтового соединения (а) и упрощенные изображения при применении винтов с цилиндрической (б), полукруглой (в) с полупотайной (г) и потайной (д) головками

Если длина винта оказывается менее некоторой установленной величины, то, как и у болтов, резьбу выполняют до упора. При этом недорез всегда имеет стандартное значение.

Величина (глубина) ввинчивания винтов зависит от прочности материала детали, в которой выполнено отверстие с резьбой. Для детали из стали или латуни глубина ввинчивания должна находиться в пределах (0,8... 1)d, где d — номинальный диаметр резьбы, для детали из чугуна — (1,25... 1,6) d, из легких сплавов — (2... 2,5) d.

Обозначения стандартных винтов практически совпадают с обозначениями стандартных болтов. Отличие заключается лишь в том, что класс точности винтов приводится в обозначении непосредственно, а не через указание стандарта. Примеры обозначений:

Винт A M3—6g × 16.109.30ХГСА ГОСТ 1491 — 80 - винт с головкой цилиндрической формы (п. 8), класса точности А (п. 8), имеющий метрическую резьбу диаметром 3 мм с крупным шагом, с полями допусков 6g (и. 4), длиной 16 мм (п. 4), из стали класса прочности 10.9 марки 30ХГСА (п. 5), без покрытия;

Винт В М12 × 1 — 6g × 20.66.01 ГОСТ 17475 — 80 — винт с потайной головкой (п. 8), класса точности В, имеющий метрическую резьбу диаметром 12 мм с мелким шагом 1 мм, с полями допусков 6g (п. 4), длиной 20 мм (п. 4), из стали класса прочности 6.6 марки 35 или 45 (п. 5), с цинковым хроматированным покрытием без регламентации толщины (п. 7).

Следует обратить внимание на то, что класс точности А (наиболее высокий из возможных) в обозначении винтов указывается.

Данные по винтам содержатся в ГОСТ 1491 — 80 «Винты с цилиндрической головкой», ГОСТ 17473 — 80 «Винты с полукруглой головкой», ГОСТ 17474—80 «Винты с полупотайной головкой», ГОСТ 17475 — 80 «Винты с потайной головкой», ГОСТ 1477 — 84 «Винты установочные с плоским установочным концом», ГОСТ 1482 — 84 «Винты установочные с квадратной головкой и цилиндрическим концом».

Шпилечное соединение. Данное соединение обладает одновременно свойствами болтового и винтового соединений.

Шпилька представляет собой цилиндрический стержень, имеющий резьбу на обоих концах (рис. 11.18). На гаечном конце резьба выполняется аналогично резьбе на болте, на ввинчиваемом конце резьба имеет длину (вместе со сбегом), равную установленной длине ввинчивания шпильки. Для стальных и латунных деталей эта длина составляет 1d, для чугунных — 1,25d или 1,6d, для деталей из легких сплавов — 2d или 2,5d, где d — номинальный диаметр резьбы. Каждому из приведенных значений длины ввинчивания соответствует пара стандартов, устанавливающих размеры шпилек. Стандарт с четным номером устанавливает размеры шпилек класса точности В, с нечетным — класса точности А.

Рис. 11.18. Изображение шпильки и стандартное обозначение ее размеров

В табл. 11.9, содержащей значения параметров шпилек, указаны стандарты с четными номерами, определяющие шпильки класса точности В. Стандарты с последующими нечетными номерами определяют шпильки класса точности А, отличающиеся повышенной точностью выполнения гладкой части стержня (шероховатость поверхности определяется параметром Ra, равным 3,2 мкм) и длины ввинчиваемого участка.

Ввинчивание шпильки производят с достаточным усилием, чтобы произошло закусывание резьбы на ее сбеге. В этом случае при отвинчивании гайки шпилька не будет вывинчиваться из резьбового гнезда. Закусывание резьбы находит отображение как на конструктивном (рис. 11.19, я), так и на упрощенном (рис. 11.19, б) изображениях шпилечного соединения.

Длиной крепежной детали называется длина ее рабочей части. Для шпильки это ее реальная длина минус глубина ввинчивания, для винта с потайной головкой — вся его длина, для винта с полупотайной головкой — реальная длина винта без сферической части.

Участок без резьбы у шпилек не может быть менее 0,5d + 2P где Р — шаг резьбы. Отсюда длина резьбы l₀ = l - 0,5d – 2P, если длина шпильки не позволяет ей иметь стандартное значение.

Роль неподвижного упора в шпилечном соединении выполняет деталь, в которую шпилька ввинчена.

Существуют шпильки, у которых оба конца одинаковы. Такие шпильки применяют при гладких крепежных отверстиях вместе с двумя гайками и шайбами, например для соединения фланцев на трубопроводах.

Обозначения стандартных шпилек имеют такую же структуру, как и обозначения стандартных болтов и винтов. Приведем два примера: Шпилька M16 — 6g × 100.109.40X ГОСТ 22034 — 76 — шпилька класса точности В с длиной ввинчиваемого конца 1d(n. 8), имеющая метрическую резьбу диаметром 16 мм с крупным шагом 2 мм, с полями допусков 6g (п. 4), длиной 100 мм (п. 4), из стали класса прочности 10.9 марки 40Х (п. 5). Аналогичная во всем кроме точности исполнения (класса точности А) шпилька будет иметь обозначение, отличающееся лишь номером стандарта (должен быть указан ГОСТ 22035 — 76);

Шпилька М16 × 1,5 — 6g × 100.58.026 ГОСТ 22041—76 — шпилька класса точности А с длиной ввинчиваемого конца 2d (п. 8), имеющая метрическую резьбу диаметром 16 мм с мелким шагом 1,5 мм с полями допусков 6g (п. 4), длиной 100 мм (п. 4), из стали класса прочности 5.8 марки 10, 10кп или 20 (п. 5), с кадмиевым хроматированным покрытием (п. 6) толщиной 6 мкм (п. 7). Конструкцию и размеры шпилек общего назначения устанавливает ряд стандартов под общим названием «Шпильки. Конструкция и размеры».

Таблица 11.9. резьбы

Размер (см. рис. 11.18)	Значение размера при номинальном диаметре резьбы d, мм
	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0	6,0	8,0	10,0	12,0	(14,0)	16,0	(18,0)	20,0
Шаг резьбы R крупный мелкий	0,4 —	0,45 —	0,5 —	0,7 —	0,8 —	1,0 —	1,25 1,0	1,5 1,25	1,75 1,25	2,0 1,5	2,0 1.5	2,5 1,5	2,5 1,5
Длина ввинчиваемого конца l1, установленная: ГОСТ 22032-76 ГОСТ 22034-76 ГОСТ 22036-76 ГОСТ 22038-76 ГОСТ 22040-76	2 3 3,2 4 5	2,5 4 4 5 6	3 4 5 6 7,5	4 5 6,5 8 10	5 6,5 8 10 12	6 7,5 10 12 16	8 10 14 16 20	10 12 16 20 25	12 15 20 24 30	14 18 22 28 35	16 20 25 32 40	18 22 28 36 45	20 25 32 40 50
Длина l: от до	10 80	10 160	10 160	14 160	16 160	16 160	16 200	16 200	16 220	25 220	35 220	35 240	40 240
Длина резьбы l0	10	11	12	14	16	18	22	26	30	34	38	42	46

Примечание. Стандартный ряд длин шпилек соответствует стандартному ряду длин болтов (см. примечание к табл. 11.3).

Рис. 11.19. Конструктивное (а) и упрошенное (б) изображения шпилечного соединения (с пружинной шайбой)

На рис. 11.20 приведен сборочный чертеж некоего пневмоцилиндра, содержащий изображения винтового, шпилечного и болтового соединений. Обратите внимание на то, что не все видимые наблюдателю соединения полностью отображаются на чертеже. При его выполнении ограничиваются изображением только одного соединения из группы одинаковых соединений на всех имеющихся проекциях, а вместо остальных изображают осевые или центровые линии соединений (одна из разновидностей частичного изображения). Выбор полностью изображаемого соединения определяется удобством нанесения номеров позиций.

Рис. 11.20. Сборочный чертеж, содержащий изображения винтового,

шпилечного и болтового соединений

Таблица 11.10 - Классы прочности и соответствующие им марки сталей крепежных деталей

Детали	Класс прочности	Марки сталей
Гайки стальные	4 5 6 8 10 12 14	СтЗсп, СтЗкп 10, 10кп, 20 10, 10кп, 15 20, 20кп, 35 35Х, 38ХА 40Х, 30ХГСА 35ХГСА, 40ХНМА
Болты, винты, шпильки стальные	3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.6 6.8 8.8 10.9 12.9 14.9	СтЗсп, 10кп, 10 20 10кп 30, 35 10, 10кп, 20 35, 45 20, 20кп 35, 35Х, 45Г 40Г2, 40Х, ЗОХГСА 35ХГСА 40ХНМА

Примечание. Для деталей классов прочности 10, 12, 14, 8.8 и 10.9 указание в обозначении марки стали после класса прочности обязательно.

Таблица 11.11 - Группы материалов и соответствующие им марки цветных сплавов

болтов, винтов, гаек и шпилек

Группа материалов	Марки сплавов
31 32 33 34 35	АМr5П ЛС59-2 ЛС59-1 антимагнитный, Л63 антимагнитный БрАМц9-2 ДП1П, Д16П

Таблица 11.12 - Группы материалов и соответствующие им марки сталей и сплавов, а также покрытия шайб

Шайбы	Группа материалов	Марки сталей и сплавов	Условное обозначение покрытия
Стальные	01 02 03 04 05 11 22	08, 10, 10кп СтЗ, СтЗкп 15 20 35 40Х, ЗОХГСА 20X13	00, 05, 07
Из цветных сплавов	31 32 34 35	АМг5 ЛС59-1 БрАМц9-2 Д1, Д16	00, 10 00, 04, 05 03, 05 00, 05

Примечание. Обозначение 00 указывает на отсутствие покрытия.

Таблица 11.13 Виды и условные обозначения покрытий стандартных крепежных деталей

Вид покрытия	Условное обозначение
	по ГОСТ 9.306-85	цифровое
Цинковое хроматированное Кадмиевое хроматированное Многослойное медь-никель Многослойное медь-никель-хром Окисное, пропитанное маслом Фосфатное, пропитанное маслом Оловянное Медное Цинковое Цинковое горячее Окисное, наполненное в бихромате калия Окисное на кислых растворах Серебряное Никелевое Кадмиевое Титановое	Ц.хр Кд.хр МН МНХ Хим.Окс.прм Хим.Фос.прм О М Ц Гор.Ц Ан.Окс.хр Хим. Пас Ср Н Кд Т	01 02 03 04 05 06 07 08 09 09 10 11 12 13 — —

Рис. 11.21. Условные изображения крепежных деталей (а — д) и примеры (е — и) использования таких изображений на чертежах, по которым сборка не осуществляется: а — болт или винт; б — винт с потайной или полупотайной головкой; в — шпилька; г — шайба; д — гайка

На чертеже условно отсутствует изображение возвратной пружины, упирающейся в поршень с противоположной стороны от гайки.

Условные обозначения материалов и покрытий рассмотренных в данном подразделе крепежных деталей приведены в табл. 11.10 — 11.13.

Условные изображения этих деталей представлены на рис. 11.21.

Ко всем крепежным деталям относится ГОСТ 2.315 — 68 «Изображения упрошенные и условные крепежных деталей».