Конструктивні елементи різьбових з’єднань болти, гвинти, шпильки, гайки, шайби, шплінти
Конструктивні елементи різьбових з'єднань
Різьбові з'єднання здійснюються безпосереднім звинчуванням деталей, що з'єднуються, що мають різьблення, без застосування будь-яких додаткових з'єднувальних деталей, таких, як болти, гвинти, шпильки, фітинги і т.п.
На рис. 128 наведено коротку класифікацію основних видів різьбових з'єднань. Стандарт встановлює геометричну форму та розміри кріпильних виробів, їх основні фізико-хімічні та механічні властивості, захисні та декоративні покриття, кроки та класи точності різьблення.
Болти. Болт є циліндричним стрижнем з шестигранною головкою на одному кінці і гвинтовим різьбленням на іншому. Зазвичай болти застосовують для скріплення (з'єднання) деталей невеликої товщини і за необхідності частого з'єднання та роз'єднання.
Подібні болти із шестигранною головкою ГОСТ 7798-70 мають найбільш широке застосування. Їх виготовляють підвищеної, нормальної та грубої точності (класів точності А, В, С), з нормальною або зменшеною головкою, з великим або дрібним кроком різьблення, в одному або кількох виконаннях (рис. 129): 1 – без отвору у стрижні та голівці ; 2 - з отвором у стрижні, застосовують у парі з прорізними або корончастими гайками при стопорінні розвідними шплінтами; 3 - з двома отворами в головці при стопоріннях дротяною обв'язкою.
Друге виконання головок передбачає циліндричний підголовок. Подібні болти застосовують для більшого обтиснення опорної поверхні деталі під головкою. Таке обтискання знижує можливість ослаблення затяжки болта і вигин стрижня болта у разі неповного прилягання головки до поверхні деталі, що з'єднується.
Болти випускають наступних розмірів: з номінальним діаметром різьблення від6 до 48 мм та довжиною від 8 до 300 мм. Головка болта може мати й іншу форму: квадратну, напівкруглу, з квадратним підголовком або «вусом» для запобігання від прокручування при накручуванні гайки та ін. Вибір головки болта для з'єднання деталей залежить від технологічних особливостей даного з'єднання.
На рис. 130 наведено приклади болтів спеціального призначення та обмеженого застосування. Рим-болт ГОСТ 4751-73 («рим» від голландського слова - кільце) - металеве кільце, що закріплюється за допомогою різьблення на машинах або їх частинах. Рим-болт (рис. 130,I) призначений для захоплення та переміщення машин при монтажі, розбиранні або транспортуванні. Наприклад, рим-болт, що ввертається в редуктор для його підйому та спуску на тросах під час монтажу.
Відкидний болт ГОСТ 3033-79 (рис. 130, II) призначений для тих пристроїв або пристроїв, в яких за умовою роботи необхідно тимчасово швидко затискати або звільняти деталі, що з'єднуються, наприклад, кришку до посудини.
Болт з напівкруглою головкою та з квадратним підголовком ГОСТ 7802-81 (рис. 130, III) застосовують у з'єднаннях, в яких за умовою монтажу доступ до голівки важкодоступний або взагалі неможливий. Тому в одній з деталей, що з'єднуються, передбачений поздовжній паз (або квадратне заглиблення) для закладки в нього квадратного підголовка болта, після чого болт не буде прокручуватися при накручуванні на нього гайки.
Гвинти. Гвинти за своїм призначенням прийнято поділяти на кріпильні та настановні (натискні, регулюючі та ін.). Найбільш широко застосовують гвинти кріпильні загального призначення (рис. 131): I - з циліндричною головкою ГОСТ 1491-80; II - з напівкруглою ГОСТ 17473-80; III - з потайною ГОСТ 17475-80; IV - з напівпотайною головкою ГОСТ 17474-80.
Головки гвинтів кріплення випускають з одним прорізом (шліцем) або хрестоподібним заглибленням під викрутки. При складанні машин кріпильні гвинти застосовують у тих випадках, коли до основної деталі потрібно прикріпити якусь допоміжну деталь, наприклад оглядову кришку до редуктора. Крім того, кріпильні гвинти з потайною головкою часто застосовують замість болтів, коли виступаючі головки звичайних болтів заважають роботі механізму.
Гвинти (рис. 132) відрізняються від кріпильних тим, що їх стрижень повністю нарізаний і має натискний кінець, який входить у відповідне поглиблення в деталі.
При складанні машин настановні гвинти застосовують у тих випадках, коли потрібно зафіксувати одну деталь щодо іншої. Найчастіше за допомогою гвинтів фіксуються деталі, насаджені на осі чи вали. Наприклад: настановні кільця, дистанційні втулки, важелі, рукоятки і т.д.
На рис. 132 наведено класифікацію настановних гвинтів. На малюнку видно, що формоутворення гвинтів виробляють від з'єднання обраної форми головки з певною формою кінця гвинта. Таким чином, при одній формі головки (про це можна судити по лініях зв'язку, вказаних на малюнку) можуть бути різної форми кінці гвинта: 1,6 гвинт з прямим шліцом і конічним кінцем ГОСТ 1476-84. При затягуванні цей гвинт створює в отворі велику силу тертя, яка стопорить гвинт. Застосовується у навантажених валах; 1,7 - гвинт з прямим шліцом і плоским кінцем ГОСТ 1477-84. Застосовується для стопоріння деталей у різних положеннях; 2,6 — гвинт із внутрішнім шестигранним поглибленням «під ключ» та конічним кінцем ГОСТ 8878-84 аналогічний п.п. 1,6; 3,8 - гвинт з малою квадратною головкою під торцевий ключ з циліндричним кінцем ГОСТ 1482-84, Як правило, застосовується при великихдіаметрах гвинтів; 4,8 — гвинт із шестигранною головкою та циліндричним кінцем ГОСТ 1481-84 має широке застосування в умовах гарного захисту (огорож). Легко стопориться гайкою; 5,11 - гвинт з квадратною головкою і засвердленим кінцем. При затягуванні кінець врізається в метал і тим самим забезпечує стопоріння; 5,10 - гвинт з квадратною головкою і ступінчастим кінцем ГОСТ 1483 84 застосовується при важких умовах роботи.
Шпильки. Якщо болт не можна пропустити наскрізь через обидві деталі (у випадку, коли одна деталь має дуже велику товщину), замість нього ставиться шпилька, що є циліндровим стрижнем з різьбленням на обох кінцях.
Шпильки за ГОСТ 22032-76. 22041-76 мають різну довжину вкручуваного кінця, яка в залежності від в'язкості металу коливається від Id до 2,5d (рис. 133). Спочатку шпильку ввертають до відмови в деталь, в якій є отвір з різьбленням, після чого встановлюють другу деталь, що приєднується, і зверху нагвинчують гайку.
Шпильки за ГОСТ 22042-76 та 22043-76 виготовляють для деталей з гладкими отворами. Такі шпильки не загвинчують, а вкладають «на прохід» із зазором (за типом болтів) у гладкі отвори двох деталей, що з'єднуються. Потім з обох боків на різьбові кінці нагвинчують гайки. Шпильки випускають класів точності А і В з діаметром різьблення 2. 48 мм та довжиною 10. 300 мм. У першому випадку це довжина стяжного кінця, у другому – довжина обох різьбових кінців.
Гайки. Гайки є одним з найважливіших елементів різьбового з'єднання. Вони бувають різної форми залежно від призначення та умов експлуатації. Найбільш широко застосовують гайки шестигранні, що випускаються в одному, двох та трьох виконаннях (рис. 134). Вони можуть бути підвищеною, нормальною та грубоюточності, що відповідає класам точності А, В та С; нормальної висоти ГОСТ 5915-70, низькі ГОСТ 5929-70, високі ГОСТ 15524-70 та особливо високі ГОСТ 5931-70, з нормальним або зменшеним розміром «під ключ», з великим або дрібним кроком різьблення.
Примітка. Крім шестигранних у машинобудуванні широко застосовують гайки спеціальної форми: круглі, квадратні, гайки-баранчики та ін.
Різновидами шестигранних гайок служать прорізні гайки і корончасті ГОСТ 5918-73 (рис. 135,1), що встановлюються на різьбових з'єднаннях, що підлягають стопоренню за допомогою шплінтів. Ці гайки зазвичай виконуються із збільшеною загальною висотою.
Гайки круглі шліцеві ГОСТ 11871-88 зазвичай встановлюють на валах для закріплення ними підшипників кочення.
При невеликих стяжних зусиллях та частому загвинчуванні та відгвинчуванні застосовують гайки-баранчики з двома вушками ГОСТ 3032-76 для зручності обертання від руки.
Шайби. При складанні різьбових з'єднань під гайки підкладають шайби. Шайби ставлять у тих випадках, коли потрібно збільшити опорну поверхню під гайкою, оберігати поверхню деталі від задирання її гранями гайки або коли зовнішня поверхня деталі має нерівності та може вийти перекіс гайки.
Шайби розрізняють: звичайні круглі ГОСТ 11371-78 (рис. 136, I), пружинні ГОСТ 6402-70 (рис. 136, II), сферичні ГОСТ 13438-68 (рис. 13.6, III), косі ГОСТ 10906 136, IV) та різної форми стопорні деформовані шайби. Про призначення звичайних круглих шайб було зазначено вище. Пружинні шайби застосовують для стопоріння різьбових з'єднань або запобігання різьбовому з'єднанню від мимовільного розгвинчування під час вібрацій машини або механізму. Сферичні шайби встановлюють на деталі зі сферичним заглибленням, щодозволяє, наприклад, гаку навіть з вантажем обертатися навколо вертикальної осі. Косі шайби встановлюють здебільшого на полицях куточків, швелерів та двотаврових балок, що мають ухил, для запобігання перекосу шпильки або болта.
Шплінти. У різьбових з'єднаннях шплінти служать для запобігання мимовільному відгвинчування гайок. У цьому випадку шплінти найчастіше застосовують у парі з корончастою або прорізною гайками (рис. 137). Шплінт вузькою частиною вставляють у проріз гайки, а потім у наскрізний отвір болта або шпильки. На виході з прорізу кінці шплінту розводять і обжимають на грані гайки.
Трубні різьбові з'єднання. Трубопроводи складаються з труб та сполучних частин (відводи, переходи, заглушки, фланці, фітинги, прокладки, болти, гайки тощо). Форма та розміри всіх елементів трубних різьбових з'єднань регламентовані відповідними стандартами на вироби. Трубні з'єднання на циліндричному різьбленні, що має по всій довжині одну і ту ж глибину і постійний діаметр (крім двох останніх ниток — збігу різьблення), застосовуються головним чином для з'єднання труб, арматури та фітингів, що знаходяться під невеликим тиском у трубопровідній мережі (рис. 138). ,І).
1. Збіг різьблення - ділянка різьблення неповного профілю, що отримується з технологічних причин у зоні переходу різьблення виробу до ненарізаної частини;
2.Фітинг - узагальнене найменування сполучних фасонних частин трубопроводу.
Трубні з'єднання на конічному різьбленні більш герметичні. З'єднання «конус на конус» (рис. 138, II) має перед іншими велику перевагу, що полягає в тому, що воно дає більш щільне з'єднання без застосування матеріалів ущільнювачів. Застосовуються такі з'єднання в трубопровідних мережах, яких пред'являютьсяпідвищені вимоги щодо густини (непроникності).
У зв'язку з тим, що профіль і крок конічної різьби ГОСТ 6211-81 відповідає профілю і кроку трубної циліндричної різьби ГОСТ 6357-73, у практиці застосовуються з'єднання трубопроводів, що мають конічну різьбу, з сполучними елементами або арматурою, які мають циліндричне різьблення (мал. 138, ІІІ).
Фасонні з'єднувальні частини трубопроводів (фітинги) характеризуються великою та різноманітною номенклатурою виробів: муфти, трійники, хрестовини, косинці, штуцери, ніпелі і т. д. Деякі з них наведені у табл. 2. Всі ці вироби можуть бути "прямими", тобто мати однакового розміру різьблення на приєднувальних кінцях, а також "перехідними" - з різними розмірами різьбових кінців.
Фітинги та умовне зображення трубного з'єднання