Кріпильні різьбові деталі, їх конструкції та матеріали

Для з’єднання деталей використовують болти (гвинти з гайками), гвинти або шпильки. Використання болтів для з’єднання деталей не вимагає нарізування у цих деталях різьби. Це особливо важливо у тих випадках, коли матеріал деталі не може забезпечити достатню міцність різьби.

Гвинти та шпильки треба використовувати у 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 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 загвинчування гайки чи гвинта. Плоскі круглі шайби використовують також у випадку збільшеного діаметра отвору під болт або гвинт або коли отвір не має круглої форми.

Рисунок 2. Конструкції гвинтів

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 рисунку.

Рисунок 3. Конструкції гайок

Умовне позначення болта, наприклад, із номінальним діаметром різьби = 12 мм, малим кроком = 1,25мм, довжиною = 60 мм та класом міцності 4.6 записують: Болт М12 х 1,25 х 60.46 ГОСТ 7805 – 70. Більш детальні відомості про умовні позначення кріпильних деталей наведені у ГОСТ 1759.0 – 87. 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.

Стопоріння різьбових з’єднань

Запобігання самовідгвинчуванню різьбових деталей є важливим заходом у підвищенні надійності з’єднань деталей. У з’єднаннях деталей із кріпильними різьбами забезпечується самогальмування, оскільки кут тертя між витками різьби гвинта та гайки значно перевищує кут підйому гвинтової лінії. Крім цього, самовідгвинчуванню чинять опір сили тертя між деталями та опорними поверхнями гайки чи головки болта (гвинта). Але самогальмування різьбового з’єднання надійно реалізується тільки при статичному навантаженні. При дії змінних (вібраційних чи ударних) навантажень різко знижується коефіцієнт тертя між витками, умови самогальмування порушуються і спостерігається самовідгвинчування різьбових деталей, що може спричинити руйнування з’єднання або навіть аварійний стан у роботі машини.

Щоб запобігти самовідгвинчуванню, слід використовувати стопорні пристрої, робота яких базується або на створенні додаткових сил тертя, або на використанні спеціальних замкових засобів.

Рисунок 4.Запобігання самовідгвинчуванню

Пристрої, що базуються на створенні додаткового тертя, показані на рисунку 4 а– г. Контргайка (рис. 4 а) створює додатковий натяг і додаткові сили тертя у різьбі. Пружинна шайба (рис 4 б) підтримує натяг і додаткові сили тертя у різьбі на деякій ділянці самовідгвинчування (до 1–1,5 обертів гайки). Крім цього, пружність шайби значно зменшує вплив вібрації на тертя у різьбі.

У гайках із вальцьованим кільцем з поліамідів (рис. 4 б) додаткове стопоріння здійснюється за рахунок сил зчеплення здеформованого при загвинчуванні гайки кільця та витків різьби гвинта. Знаходять застосування також гайки на рис. г, додаткове тертя в яких створюється у верхній частині гайки, здеформованої на еліпс після нарізування різьби. У замкових пристроях для запобігання самовідгвинчуванню використовують стопоріння шплінтами (рис д), загнутими стопорними шайбами (рис. е - є), та іншими способами. На практиці використовують також і такі способи стопоріння різьбових з’єднань, як зварювання (гайка або головка гвинта приварюються до деталі з’єднання) або пластичне деформування.