Кріпильні різьбові деталі, їхні конструкції та матеріали

Для з'єднання деталей використовують болти (гвинти з гайками), гвинти або шпильки (рис. 11.2, а-в).

Використання болтів для з'єднання деталей не вимагає нарізування в цих деталях різьби. Це особливо важливо в тих випадках, коли матеріал деталі не може забезпечити достатню міцність різьби. Однак у з'єднанні болтом повинен бути передбачений простір для головки гвинта та гайки, а також має місце деяка незручність виконан­ня складальних операцій, бо при загвинчуванні або відгвинчуванні гайки треба утримувати головку гвинта від прокручування. Болтове з'єднання дещо збільшує масу виробу і в деякій мірі спотворює його зовнішній вигляд.

Гвинти та шпильки треба використовувати в тих випадках, коли за конструкцією з'єднання застосування болтів неможливе або нераціональне. Гвинти та шпильки вимагають певної глибини загвинчування в одну із деталей з'єднання. Якщо при експлуатації з'єднання виникає потреба у багатократному з'єднуванні та роз'єднуванні деталей, то для запобігання можливому руйнуванню різьби деталі перевага надається з'єднанню шпилькою або болтовому з'єднанню.

У деяких випадках (рис. 11.2,а) під гайку або головку гвинта ставлять плоску круглу шайбу. Постановка такої шайби зменшує пошкодження та зминання гайкою поверхні деталі (якщо деталь виготовлена з м'якого матеріалу – алюмінію, пластмаси, дерева) при загвинчуванні гайки чи гвинта. Плоскі круглі шайби використовують також у випадку збільшеного діаметра отвору під болт або гвинт або коли отвір не має круглої форми.

Геометричні форми та розміри гвинтів, гайок, шпильок дуже різноманітні і достатньо описані у відповідних довідниках та стандартах різьбових кріпильних деталей. Деякі види широко застосовуваних гвинтів, що відрізняються конструкцією головок, показані на рис. 11.3,а різні форми гайок – на рис. 11.4.

Для виготовлення кріпильних різьбових деталей використовують сталі: вуглецеві звичайної якості, якісні конструкційні та леговані конструкційні. Механічні властивості сталевих кріпильних деталей нормуються за ГОСТ 1759.4-87, згідно з яким болти, гвинти та шпильки поділяють на 12 класів міцності, а гайки – на 7 класів.

Клас міцності болтів, гвинтів та шпильок позначається двома числами, розділеними крапкою. Перше число, помножене на 100, визначає мінімальне значення границі міцності σ_Β, МПа, матеріалу болта, а друге число, поділене на 10 і помножене на σ_Β, дає границю текучості матеріалу болта. Наприклад, для болта класу міцності 5.6 маємо: σ_{Β mіn} = 5 · 100 = 500 МПа; σ_T = 6 · 500/10 = 300 МПа (табл. 11.2).

Таблиця 11.2 - Рекомендації для вибору матеріалу болтів та гайок
	σΒ, МПа			σт, МПа		Марка сталі
Клас міцності болтів	min	max	Болт			Гайка
3.6	300	440	200		СтЗ; 10		СтЗ
4.6	400	550	240		20		СтЗ
5.6	500	700	300		3О; 35		10
6.6	600	800	360		35; 45; 40Г		15
8.8	800	1000	640		ЗОХ; 38ХА		20; 35; 45
10.9	1000	1200	900		40Г2; 40Х		35Х; 38ХА

Умовне позначення болта, наприклад, із номінальним діаметром різьби d = 12 мм, малим кроком Ρ = 1,25мм, довжиною l = 60мм та класом міцності 4.6 записують: Болт М12 x 1,25 x 60.46 ГОСТ 7805-70. Більш детальні відомості про умовні позначення кріпильних деталей наведені в ГОСТ 1759.0-87. Найнижчим класом міцності болтів, гвинтів та шпильок буде 3.6, а найвищим – 14.9. Клас міцності гайок позначається одним числом. Якщо це число помножити на 100, то будемо мати напруження σ_F, МПа, від навантаження випробувань. Наприклад, для гайки нижчого класу міцності 4 маємо σ_F = 4 · 100 = 400 МПа (сталі марок Ст3, Ст3кп), а для гайки вищого класу міцності 14 – σ_F = 14 · 100 = 1400 МПа (леговані сталі 35ХГСА, 40ХНМА).

Умовне позначення, гайки, наприклад, із номінальним діаметром різьби d = 12 мм, малим кроком Ρ = 1,25 мм та класом міцності 8 записують: Гайка М12 x 1,25.8 ГОСТ 5927-70.

Механічні характеристики матеріалів різьбових деталей (деякі витяги із ГОСТ 1759.4-87) наведені в табл. 11.2 і 11.3.

Таблиця 11.3 - Рекомендації для вибору матеріалу гайок
Клас міцності гайок	Напруження від навантаження випробування σF, МПа	Марка сталі
4 5 8 10	400 500 800 1000	Ст3 10 20; 35; 45 35Х; 38ХА

Вибір матеріалів кріпильних деталей пов'язаний з особливостями умов роботи з'єднань, вимогами до габаритів та маси з'єднання. Під час вибору матеріалу гайки рекомендують брати до уваги таку вказівку: напруження від навантаження випробування повинно відповідати мінімальній границі міцності матеріалу болта, з яким комплектується гайка.