Диаметр окружности головки болта

Параметры головок болтов определяются нормативами ГОСТ 7798-70.

Размеры под ключ головок составляют от 10 (мм) до 75 (мм), высоты головок – от 4 (мм) до 30 (мм).

Основные размеры шестигранных головок болтов класса точности В с диаметром резьбы от 6 (мм) до 48 (мм) в соответствии с рабочей документацией производителей и положениями ГОСТ 7798-70 (Болты с шестигранной головкой класса точности В. Конструкция и размеры):

• диаметр номинальный резьбы болта (d);
• размер под ключ головки (S);
• диаметр описываемой окружности головки (e);
• диаметр вписываемой окружности головки (D);
• диаметр отверстия в головке (d4);
• расстояние от опорной поверхности до оси отверстия в головке (l2);
• высота головки (k).

Единицы измерения параметров головок болтов – миллиметры (мм).

Наиболее распространённые типоразмеры шестигранных головок болтов (формат обозначения габаритных размеров – размер под ключ):

Радиус закругления под головкой болта должен соответствовать положениям ГОСТ 24670.

Допускается для нанесения знаков маркировки изготавливать болты исполнений 1 и 2 с лункой на торцевой поверхности головки с размерами, не снижающими прочность головки, при этом глубина лунки должна быть не более 0.4k.

Технические требования исполнения головок болтов должны соответствовать нормативам ГОСТ 1759.0.

Важно: пример условного обозначения болта исполнения 1 с диаметром резьбы 12 (мм), с размером под ключ 18 (мм), длиной 60 (мм), с крупным шагом резьбы с полем допуска 6g, класса прочности 5.8, без покрытия: Болт M12-6gx60.58 (S18) ГОСТ 7798-70.

Подробные данные по основным размерам шестигранных головок болтов представлены в таблицах ниже.

Разъемные соединения (продолжение)

5.2 Крепежные изделия

5.2.1 Общие положения

Для разъемных соединений деталей машин, приборов и т.п. широко применяются крепежные изделия — болты, винты, шпильки, гайки. Они весьма разнообразны по форме, точности изготовления, материалу, покрытию и прочим условиям их изготовления.

Болты, винты, шпильки, гайки общего назначения изготовляют из углеродистых, легированных, коррозионно-стойких и других сталей и из цветных металлов.

В зависимости от условий эксплуатации крепежные детали выпускают с тем или иным покрытием.
Таким образом, число стандартов, определяющих форму, размеры, материал, покрытие и другие характеристики крепежных деталей, весьма велико, причем, каждый из них содержит соответствующие условные обозначения, ссылки на которые, помещаемые в конструкторской документации, должны быть точными.

Структура условного обозначения стандартного крепежного изделия:

Рисунок 5.16 — Структура условного обозначения крепежных стандартных изделий

5.2.2 Болты

Болт представляет собой резьбовой стержень с головкой различной формы, чаще всего, в форме шестигранной призмы (Рисунок 5.17). Размеры и форма головки позволяют использовать ее для завинчивания болта при помощи стандартного гаечного ключа. На головке болта выполняется коническая фаска, сглаживающая острые края головки. Существует значительное количество типов болтов. Наиболее распространены болты с шестигранной головкой нормальной точности, размеры которых определяет ГОСТ 7798-80, предусматривающий изготовление болтов в четырех исполнениях.

На Рисунке 5.17 дано изображение болта 1 исполнения.

Рисунок 5.17 — Изображение болта

Обозначение: Болт М12х1,25 – 6gх60.58 ГОСТ 7798-80 — болт исполнения 1 (исполнение 1 не указывают) с наружным диаметром резьбы 12 мм, с шагом 1,25 мм, длиной 60 мм, классом прочности 5.8, без покрытия.

Параметры головок болтов:

Дополнительно:

Таблица 5.5 — Болты с шестигранной головкой по ГОСТ 7798–70, мм

Диаметр резьбы d	Шаг резьбы P		Диаметр стержня d1	Размер «под ключ» S	Высота H	Диаметр описанной окружности D, не менее	Радиус под головкой r		Длина резьбы l0
	крупный	мелкий					не менее	не более
10	1.5	1.25	10	17	7.0	18.7	0.4	1.1	26
12	1.75	1.25	12	19	8.0	20.9	0.6	1.6	30
(14)	2	1.5	14	22	9.0	24.3	0.6	1.6	34
16	2	1.5	16	24	10.0	26.5	0.6	1.6	38
(18)	2.5	1.5	18	27	12.0	29.9	0.6	1.6	42
20	2.5	1.5	20	30	13.0	33.3	0.8	2.2	46
(22)	2.5	1.5	22	32	14.0	35.0	0.8	2.2	50
24	3	2	24	36	15.0	39.6	0.8	2.2	54
27	3	2	27	41	17.0	45.2	0.8	2.7	60

1. Стандартную длину l болта выбирают из ряда, мм: (28), 30, (32), 35, (38), 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, (85), 90, (95), 100, (105), 110 и т. д.
2. Длины болтов, заключенных в скобки, применять не рекомендуется.

5.2.3 Винты, шурупы

Винт для металла представляет собой резьбовой стержень с головкой под отвертку или ключ.

Винты подразделяются на крепежные и установочные (нажимные, регулировочные и др.).

Наиболее широко применяют винты крепежные общего назначения с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491-80* (Рисунок 5.18, а); с полукруглой — по ГОСТ 17473-80*(Рисунок 5.18, б); с потайной — по ГОСТ 17475-80* (Рисунок 5.18, в), установочный — по ГОСТ 1477-93 (Рисунок 5.18, г).

а	б

в	г

Рисунок 5.18 — Изображение винтов: а — с цилиндрической головкой, б — с полукруглой головкой, в — с потайной головкой, г — установочный

Обозначение: Винт А.М8 – 6gх50.48 ГОСТ 1491-80*; Винт В2.М8х1–8gх50.48 ГОСТ 17475-80* — А и В — классы точности; 2 — исполнение. Дальнейшие части обозначений пояснений не требуют (см. выше).

Таблица 5.6 — Винты с цилиндрической головкой класса точности В (нормальной точности) ГОСТ 1491-80

Номинальный диаметр резьбы d, мм		4	5	6	8	10	12	14	16	18	20
Шаг резьбы P	крупный	0.7	0.8	1	1.25	1.5	1.75	2	2	2.5	2.5
	мелкий	1	1.25	1.25	1.5	1.5	1.5	1.5
Диаметр головки D		7.0	8.5	10.0	13.0	16.0	18.0	21.0	24.0	27.0	30.0
Высота головки K		2.6	3.3	3.9	5.0	6.0	7.0	8.0	9.0	10.0	11.0
Ширина шлица n	не менее	1.06	1.26	1.66	2.06	2.56	3.06	3.06	4.07	4.07	5.07
	не более	1.2	1.51	1.91	2.31	2.81	3.31	3.31	4.37	4.37	5.37
Глубина шлица t	не менее	1.2	1.5	1.8	2.3	2.7	3.2	3.6	4.0	4.5	5.0
	не более	1.6	2.0	2.3	2.8	3.2	3.8	4.2	4.6	5.1	5.6
Радиус под головкой R		0.35	0.5	0.6	1.1	1.1	1.6	1.6	1.6	1.6	2.2

Таблица 5.7 — Винты с полукруглой головкой класса точности В (нормальной точности) ГОСТ 17473-80

Номинальный диаметр резьбы d, мм		4	5	6	8	10	12	14	16	18	20
Шаг резьбы P	крупный	0.7	0.8	1	1.25	1.5	1.75	2	2	2.5	2.5
	мелкий	1	1.25	1.25	1.5	1.5	1.5	1.5
Диаметр головки D		7.0	8.5	10.0	13.0	16.0	18.0	21.0	24.0	27.0	30.0
Высота головки K		2.8	3.5	4.2	5.6	7.0	8.0	9.5	11.0	12.0	14.0
Радиус сферы R1		3.6	4.4	5.1	6.6	8.1	9.1	10.6	12.1	13.6	15.1
Ширина шлица n	не менее	1.06	1.26	1.66	2.06	2.56	3.06	3.06	4.07	4.07	5.07
	не более	1.2	1.51	1.91	2.31	2.81	3.31	3.31	4.37	4.37	5.37
Глубина шлица t	не менее	1.6	2.1	2.3	3.26	3.76	3.96	4.26	4.76	5.26	5.76
	не более	2.0	2.5	2.7	3.74	4.24	4.44	4.74	5.24	5.74	6.24
Радиус под головкой R		0.35	0.5	0.6	1.1	1.1	1.6	1.6	1.6	1.6	2.2

Таблица 5.8 — Винты с потайной головкой класса точности В (нормальной точности ГОСТ 17475-80)

Номинальный диаметр резьбы d, мм		4	5	6	8	10	12	14	16	18	20
Шаг резьбы P	крупный	0.7	0.8	1	1.25	1.5	1.75	2	2	2.5	2.5
	мелкий	1	1.25	1.25	1.5	1.5	1.5	1.5
Диаметр головки D		7.4	9.2	11.0	14.5	18.0	21.5	25.0	28.5	32.5	36.0
Высота головки K		2.0	2.5	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0	8.0	9.0	10.0
Ширина шлица n	не менее	1.06	1.26	1.66	2.06	2.56	3.06	3.06	4.07	4.07	5.07
	не более	1.2	1.51	1.91	2.31	2.81	3.31	3.31	4.37	4.37	5.37
Глубина шлица t	не менее	0.8	1.0	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.2	3.6	4.0
	не более	1.1	1.35	1.6	2.1	2.6	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0
Радиус под головкой R		0.35	0.5	0.6	1.1	1.1	1.6	1.6	1.6	1.6	2.2

Таблица 5.9 — Длины винтов (ГОСТ 1491-80, 17473-80, 17474-80, 17475-80, 11738-84), мм

Номинальный диаметр резьбы d	4	5	6	8	10	12	14	16	18	20
Длина винта l	Длина резьбы b (нормальная)
10	10	10	10
12	12	12	12	12
14	14	14	14	14
16	16	16	16	16
20	14	16	20	20	20
25	14	16	18	22	25	25	25	25
30	14	16	18	22	26	30	30	30	30
35	14	16	18	22	26	30	35	35	35
40	14	16	18	22	26	30	34	40	40
45	—	16	18	22	26	30	34	38	45	45
50	—	16	18	22	26	30	34	38	42	46
55	—	—	18	22	26	30	34	38	42	46
60	—	—	18	22	26	30	34	38	42	46
65	—	—	—	22	26	30	34	38	42	46
70	—	—	—	22	26	30	34	38	42	46
75	—	—	—	22	26	30	34	38	42	46

1. Стандартную длину l винта выбирают из ряда, мм: 2; (2,5) 3; (3,5); 4; 5; 6; (7); 8; 9; 10; 11; 12; (13); 14; 16; (18); 20; (22); 25; (28); 30; (32); 35; (38); 40; (42); 45; (48); 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; (85); 90; (95); 100; 110; 120.
2. Если длина резьбы b больше длины винта l, то резьба нарезана по всей длине стержня.
3. Размеры шлица выбирают по ГОСТ 24669-81
4. Радиусы под головкой винта выбирают по ГОСТ 24670-81
5. Размеры фасок выбирают по ГОСТ 10549-80
6. Стандарт устанавливает размеры винтов с диаметром резьбы d= 1…20 мм.
7. Длины винтов, заключенных в скобки, применять не рекомендуется.

Шурупы — винты с заостренным концом для скрепления деревянных и пластмассовых деталей.

Наибольшее распространение получили шурупы с потайной (конической) головкой (Рисунок 5.19, а) и с полукруглой (сферической) головкой (Рисунок 5.19, б).

Обозначение: Шуруп 1 — 3х20 ГОСТ 1145-80, где 1 — исполнение, 3 — диаметр, 20 — длина шурупа с потайной головкой.

а	б

Рисунок 5.19 — Изображение шурупа

5.2.4 Шпильки

Шпилька — цилиндрический стержень, с обеих сторон которого нарезана резьба (Рисунок 5.20).

Резьбовой конец шпильки l_вв называется ввинчиваемым или посадочным резьбовым концом. Он предназначен для завинчивания в резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей. Длина l_вв определяется материалом детали:

l_вв = (0,8…1)d — для стальных и латунных деталей;
l_вв = (1,2…1,6)d — для чугунных;
l_вв = (2…2,5)d — для легких сплавов (алюминий…).
l_вв = 2,5d — для деталей из полимерных материалов.

Резьбовой конец шпильки l₂ предназначен для навинчивания на него гайки при соединении скрепляемых деталей. Под длиной шпильки L понимается длина стержня без ввинчиваемого резьбового конца. Длина гаечного конца l₂ может иметь различные значения, определяемые диаметром резьбы d и высотой гайки.
Номер стандарта определяет длину ввинчиваемого конца.

Обозначение: Шпилька 2М10х1,25-6gх200.58 ГОСТ 22040-76, где 2 — исполнение, 10 — наружный диаметр метрической резьбы, 1,25 — шаг мелкий в мм, 6g — поле допуска, 200 — длина в мм, 5.8 — класс прочности, шпилька с ввинчиваемым концом длиной 2,5d.

Рисунок 5.20 — Изображение шпильки

Таблица 5.10 — Определение длины ввинчиваемого конца шпильки

Длина ввинчиваемого конца l_вв

Материал, в который ввинчиваются шпильки

Шпильки нормальной точности В

Шпильки повышенной точности А

Сталь, бронза, латунь и т.п.

Ковкий и серый чугун (допускается сталь, бронза)

Ковкий и серый чугун (допускается сталь, бронза)

Легкие сплавы (допускается сталь)

Легкие сплавы (допускается сталь)

d	22032-76	22033-76
1,25d	22034-76	22035-76
1,6d	22036-76	22037-76
2d	22038-76	22039-76
2,5d	22040-76	22041-76
lвв= l2	22042-76	22043-76

Таблица 5.11 — Основные размеры шпилек нормальной точности в мм

d	Шаг Р		lвв=d(ГОСТ 22032-76)	lвв=1,25d (ГОСТ 22034-76)	lвв=1,6d (ГОСТ 22036-76)	lвв=2d (ГОСТ 22038-76)	lвв=2,5d (ГОСТ 22040-76)	l2
	Крупный	Мелкий
10	1,5	1,25	10	12	16	20	25	26
12	1,75	1,25	12	15	20	24	30	30
16	2	1,5	16	20	25	32	40	38
20	2,5	1,5	20	25	32	40	50	46
24	3	2	24	30	38	48	60	54
30	3,5	2	30	38	48	60	75	66
36	4	3	36	45	56	72	88	78

5.2.5 Гайки

Гайки в зависимости от назначения и условий эксплуатации бывают шестигранные, шестигранные прорезные, корончатые, гайки-барашки, круглые шлицевые, колпачковые и другие.

Наиболее широко применяют гайки шестигранные, выпускаемые в одном, двух и трех исполнениях нормальной, повышенной и грубой точности (классов А, В, С соответственно), нормальной высоты, низкие, высокие, особо высокие (Рисунок 5.21 и таблица 5.12).

Обозначение: Гайка 2М12х1,25 — 6Н.12.40Х.016 ГОСТ 5915 — 70*, где 2 — исполнение, 12 — наружный диаметр метрической резьбы, 1,25 — мелкий шаг в мм, 6Н — поле допуска, 12 — класс прочности, 40Х — марка стали, 016 — вид и толщина покрытия.

Класс точности, высоту гайки, размер «под ключ» определяет стандарт.

Рисунок 5.21 — Изображение гайки

Таблица 5.12 — Гайки шестигранные нормальной точности по ГОСТ 5915 – 70, мм

Номинальный диаметр резьбы d

крупный	мелкий
4	0.7	—	7	7.5	3.2
5	0.8	—	8	8.6	4.0
6	1.0	—	10	10.9	5
8	1.25	1	13	14.2	6.5
10	1.5	1.25	17	18.7	8
12	1.75	1.25	19	20.9	10
(14)	2	1.5	22	23.9	11
16	2	1.5	24	26.2	13
(18)	2.5	1.5	27	29.6	15
20	2.5	1.5	30	33.0	16
(22)	2.5	1.5	32	35.0	18
24	3	2	36	39.6	19
30	3.5	2	46	50.9	24

5.2.6 Шайбы, шплинты

Шайбы применяют для предохранения поверхности детали от повреждения гайкой при затяжке последней и увеличения опорной площади гайки, головки болта или винта, для устранения возможности самоотвинчивания гаек при испытываемых ими вибрациях, изменения температуры и в других случаях.

Различают шайбы круглые, квадратные, пружинные (Рисунок 5.22, а, б), стопорные, быстросъемные и другие.
Изготавливают шайбы вырубкой из листового материала (металла, кожи, резины, пластмассы) или точением из пруткового металла.

Обозначение: Шайба А.12.01.08кп ГОСТ 11371-78, где А — класс точности, 12 — диаметр резьбы крепежа в мм, 08кп — марка стали (группа 01).

а

б
Рисунок 5.22 — Изображение шайбы (а — обычная шайба ГОСТ 11371-78, б — пружинная ГОСТ 6402-70)

Таблица 5.13 — Шайбы нормальные (ГОСТ 11371-78), мм

Диаметр резьбы крепежной детали	Наружный диаметр шайбы D	Внутренний диаметр шайбы d	Толщина шайбы S	Фаска наружная c		Фаска c1
				не менее	не более	не менее
6	12.5	6.4	1.6	0.4	0.8	0.8
8	17	8.4	1.6	0.4	0.8	0.8
10	21	10.5	2.0	0.5	1.0	1.0
12	24	13.0	2.5	0.6	1.25	1.25
14	28	15.0	2.5	0.6	1.25	1.25
16	30	17.0	3.0	0.75	1.5	1.5
18	34	19.0	3.0	0.75	1.5	1.5
20	37	21.0	3.0	0.75	1.5	1.5
22	39	23.0	3.0	0.75	1.5	1.5
24	44	25.0	4.0	1.0	2.0	1.5
27	50	28.0	4.0	1.0	2.0	1.5
30	56	31.0	4.0	1.0	2.0	2.0

Шплинты применяют для предупреждения самоотвинчивания прорезных и корончатых гаек при вибрации изделия, а также для контровки (Рисунок 5.23).

Шплинт имеет кольцевую петлю и два конца. Длина шплинта выбирается так, чтобы его концы можно было развести для фиксации его в прорези гайки.

Обозначение: Шплинт 5х45.3.036 ГОСТ 397-79, где 5 — диаметр отверстия в крепежной детали, 45 — длина в мм, 3 — условное обозначение материала, 036 — никелевое покрытие.

Рисунок 5.23 — Шплинт

Таблица 5.14 — Шплинты по ГОСТ 397-79, мм

Условный диаметр шплинта d*0	d		l2		l1	D		Рекомендуемые диаметры соединяемых деталей				l
	Наиб.	Наим.	Наиб.	Наим.		Наиб.	Наим.	Болт		Штифт, ось
								св.	до	св.	до
0,6	0,5	0,4	1,6	0,8	2,0	1,0	0,9	—	2,5	—	2,0	от 4 до 8
0,8	0,7	0,6	1,6	0,8	2,4	1,4	1,2	2,5	3,5	2,0	3,0	>> 5 >> 16
1,0	0,9	0,8	1,6	0,8	3,0	1,8	1,6	3,5	4,5	3,0	4,0	>> 6 >> 20
1,2	1,0	0,9	2,5	1,3	3,0	2,0	1,7	4,5	5,5	4,0	5,0	>> 8 >> 25
1,6	1,4	1,3	2,5	1,3	3,2	2,8	2,4	5,5	7,0	5,0	6,0	>> 8 >> 32
2,0	1,8	1,7	2,5	1,3	4,0	3,6	3,2	7,0	9,0	6,0	8,0	>> 10 >> 40
2,5	2,3	2,1	2,5	1,3	5,0	4,6	4,0	9,0	11,0	8,0	9,0	>> 12 >> 51
3,2	2,9	2,7	3,2	1,6	6,4	5,8	5,1	11,0	14,0	9,0	12,0	>> 14 >> 63
4,0	3,7	3,5	4,0	2,0	8,0	7,4	6,5	14,0	20,0	12,0	17,0	>> 18 >> 80
5,0	4,6	4,4	4,0	2,0	10,0	9,2	8,0	20,0	27,0	17,0	23,0	>> 22 >> 100
6,3	5,9	5,7	4,0	2,0	12,6	11,8	10,3	27,0	39,0	23,0	29,0	>> 32 >> 125
8,0	7,5	7,3	4,0	2,0	16,0	15,0	13,1	39,0	56,0	29,0	44,0	>> 40 >> 160
10,0	9,5	9,3	6,3	3,2	20,0	19,0	16,6	56,0	80,0	44,0	69,0	>> 45 >> 200
13,0	12,4	12,1	6,3	3,2	26,0	24,0	21,7	80,0	120,0	69,0	110,0	>> 71 >> 250
16,0	15,4	15,1	6,3	3,2	32,0	30,8	27,0	120,0	170,0	110,0	160,0	>>112 >>280
20,0	19,3	19,0	6,3	3,2	40,0	38,6	33,8	170,0	—	160,0	—	>>160 >>280

5.3 Резьбовые соединения

Детали машин и приборов соединяют крепежными деталями. Кроме того, применяются резьбовые соединения деталей, на одной из которых нарезана наружная, а на другой — внутренняя резьба.

Чертежи резьбовых соединений выполняют с применением рекомендуемых стандартами упрощений и условностей.

На продольных разрезах показана только та часть внутренней резьбы, которая не закрыта ввернутой в нее деталью. На поперечных вырезах, если секущая плоскость рассекает обе соединяемые детали, штриховка ввернутой детали выполняется до наружной окружности резьбы (Рисунок 5.10).

5.3.1 Соединение болтом

Болтовое соединение применяют для скрепления двух и более деталей. В болтовое соединение входят соединяемые детали, стандартные изделия — болт, гайка, шайба, (Рисунок 5.24).

В соединяемых деталях выполняют гладкие сквозные отверстия, диаметр которых больше диаметра резьбы стандартного изделия — болта (d_h), (Рисунок 5.24,а; 5.25). Величину (d_h выбирают в зависимости от требуемой точности сборки по ГОСТ 11284-75* (см. Таблицу 5.15). Если зазор на чертеже (при его изображении) получается меньшим 1 мм, то его можно увеличить.

Последовательность сборки : располагают отверстия под крепеж в деталях соосно, вставляют стержень болта, одевают шайбу и накручивают гайку.

а

б	в

г

Рисунок 5.24 Болтовое соединение: а — отверстия в соединяемых деталях, б — конструктивное изображение, в — упрощенное изображение, г — модель

Основными размерами болтового соединения являются номинальный диаметр резьбы и длина болта (Таблица 5.5). Все размеры крепежных деталей берутся из соответствующих стандартов.

Таблица 5.15 — Отверстия сквозные под крепежные детали по ГОСТ 11284–75, мм

Диаметры стержней крепежных деталей d	Диаметры сквозных отверстий dh			Диаметры стержней крепежных деталей d	Диаметры сквозных отверстии dh
	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд		1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд
2,5	2,7	2,9	3,1	16,0	17,0	18,0	19,0
3,0	3,2	3,4	3,6	18,0	19,0	20,0	21,0
4,0	4,3	4,5	4,8	20,0	21,0	22,0	24,0
5,0	5,3	5,5	5,8	22,0	23,0	24,0	26,0
6,0	6,4	6,6	7,0	24,0	25,0	26,0	28,0
7,0	7,4	7,6	8,0	27,0	28,0	30,0	32,0
8,0	8,4	9,0	10,0	30,0	31,0	33,0	35,0
10,0	10,5	11,0	12,0	33,0	34,0	36,0	38,0
12,0	13,0	14,0	15,0	36.0	37,0	39,0	42,0
14,0	15,0	16,0	17,0	39,0	40,0	42,0	45,0

На упрощенном изображении болтового соединения не показывают фаски, зазоры между стержнем болта и отверстием, резьба наносится на всей длине стержня.

Все размеры стандартных изделий рассчитываются по условно-упрощенным размерам, выраженным через отношение к диаметру резьбы — d (Рисунок 5.24, в).

Длина болта определяется по формуле:
L= m+S+H+k,
где L — длина болта; m — толщина соединяемых деталей; S — толщина шайбы; Н — высота гайки; k = (0,25 … 0,5)d — запас резьбы болта (Рисунок 5.24, б)

Рисунок 5.25 Конструктивный зазор между стержнем болта и отверстием в деталях

5.3.2 Соединение шпилькой

Шпилечное соединение применяют для скрепления двух и более деталей, когда по конструктивным соображениям применение болтового соединения невозможно. В шпилечное соединение входят присоединяемые детали и корпус, стандартные изделия — шпилька, гайка, шайба (Рисунок 5.26, а, б).

В присоединяемой детали выполняют сквозное гладкое отверстие, диаметром d_h (см. Таблицу 5.15), как и в случае болтового соединения.

Гнездо под шпильку в корпусной детали сначала высверливают (диаметр сверления зависит от номинального диаметра резьбы, ее шага и требуемой точности изготовления, Таблица 5.2), затем делают фаску, после чего нарезают резьбу (Рисунок 5.4). Глубина сверления зависит от глубины ввинчивания шпильки (l_вв), запаса резьбы полного профиля в гнезде и недореза, зависящего от шага: l₂ = l_вв + 4Р. Глубина нарезания резьбы l₃ = l_вв + 2Р , где Р – шаг резьбы. Размеры глубины сверления и нарезания резьбы указывают на чертеже корпусной детали.

Под длиной шпильки понимают длину ее стержня без ввинчиваемого конца — L.

Глубина ввинчивания зависит от материала корпусной детали — чем мягче материал, тем больше глубина ввинчивания (Таблица 5.10).

Последовательность сборки : ввинчивают шпильку ввинчиваемым концом в корпус до заклинивания (по сбег резьбы), одевают на стержень шпильки присоединяемую деталь, одевают шайбу, накручивают гайку.

а

б	в

г

Рисунок 5.26 — Шпилечное соединение: а — отверстия в соединяемых деталях; б — конструктивное изображение; в — упрощенное изображение; г — модель

5.3.3 Соединение винтом

В винтовое соединение входят присоединяемые детали и корпус, стандартные изделия — винт, иногда шайба (Рисунок 5.27, б, в, г).

В присоединяемой детали выполняют гладкое сквозное отверстие, Таблица 5.15.

Гнездо под винт в корпусной детали сначала высверливают (диаметр сверления зависит от номинального диаметра резьбы, ее шага и требуемой точности изготовления, Таблица 5.2), затем делают фаску, после чего нарезают резьбу (Рисунок 5.4). Глубина сверления зависит от глубины ввинчивания винта (l_вв), запаса резьбы полного профиля в гнезде и недореза, зависящего от шага: l₂ = l_вв + 4Р (или l_вв + 1d). Глубина нарезания резьбы l₃ = l_вв + 2,7Р , где Р – шаг резьбы (или l_вв + 0,5d).

Последовательность сборки : располагают отверстия под крепеж в деталях соосно, вставляют стержень винта через отверстие присоединяемой детали, ввинчивают винт в корпусную деталь.

а

б	в	г

д

Рисунок 5.27 — Винтовое соединение: а — отверстия в соединяемых деталях; б — конструктивное изображение; в — упрощенное изображение винта с полукруглой головкой; г — упрощенное изображение винта с цилиндрической и полупотайной головкой; д — модель

Как создать в программе КОМПАС-3D изображения резьбовых крепежных соединений, рассказано в соответствующей данной теме Лабораторной работе!

5.4 Прочие разъемные соединения

5.4.1 Соединение шпонкой, штифтом

Шпоночное соединение применяют для фиксации деталей при передаче крутящих моментов (Рисунок 5.28). Крутящий момент от вала через шпонку передается на втулку. Конструкция и размеры шпонок регламентируются стандартами.

На валу выполняют (фрезеруют) паз, повторяющий профиль шпонки на глубину, определяемую Таблицей 5.16.
В детали, одеваемой на вал, выполняют сквозной паз шириной, равной ширине шпонки, глубиной, определяемой Таблицей 5.16.

Параметры шпонки и пазов в соединяемых деталях зависят от диаметра вала в месте шпоночного соединения (Таблица 5.16).

Шпонки общего назначения подразделяют на призматические, клиновидные, сегментные.

Наиболее широко используются призматические шпонки (Рисунок 5.28). Боковые грани у этих шпонок — рабочие, под верхней имеется зазор. Сечение шпонки зависит от диаметра вала (Таблица 5.16), длина — от передаваемого крутящего момента и конструктивных особенностей соединения.

Обозначение: Шпонка 2-18х11х100 ГОСТ 23360-78, где 2 — исполнение 18х11 — сечение (18 — ширина), 100 — длина.

Последовательность сборки : шпонка закладывается в паз вала, деталь одевается на вал и шпонку смещением ее вдоль оси вращения вала.

Шпонка закрепляет втулку только от проворачивания. Требуется крепление втулки от возможного осевого смещения!


Рисунок 5.28 Шпоночное соединение

Таблица 5.16 — Шпонки призматические по ГОСТ 23360-78, мм

Диаметр вала, d	Размеры сечения шпонки		Глубина вала		Радиус закругления паза, r или фаска, s1x45°		Длина шпонки, l	Фаска для шпонки, s
	b	h	вал, t1	втулка, t2	наим.	наиб.
от 6 до 8	2	2	1.2	1.0	0.08	0.16	от 6 до 20	0,15 – 0,25
св. 8 >> 10	3	3	1,8	1,4			6 – 36
>> 10 >> 12	4	4	2,5	1,8			8 –45
св. 12 >> 17	5	5	3	2,3	0,16	0,25	10 – 56	0,25 – 0,40
>> 17 >> 22	6	6	3,5	2,8			14 – 70
>> 22 >> 30	8	7	4	3,3			18 – 90
св. 30 >> 38	10	8	5	3,3	0,25	0,4	22 – 110	0,40 – 0,60
>> 28 >> 44	12	8	5	3,3			28 – 140
>> 44 >> 50	14	9	5,5	3,8			32 – 160
>> 50 >> 58	16	10	6	4,3			45 – 180
>> 58 >> 65	18	11	7	4,4			50 – 200
св. 65 >> 75	20	12	7,5	4,9	0,4	0,6	56 – 220	0,60 – 0,80
>> 75 >> 85	22	14	9	5,4			63 – 250
>> 85 >> 95	25	14	9	5,4			70 – 280
св. 95 >> 110	28	16	10	6.4	0.4	0.6	80 – 320	0,60 – 0,80
>> 110 >> 130	32	18	11	7.4			90 – 360

Штифты применяют для точного фиксирования деталей. Они позволяют при необходимости разъединения деталей повторную сборку с сохранением точности их расположения. Штифты применяются для установки деталей (установочные штифты), а также в качестве соединительных и предохранительных деталей.

Последовательность сборки : устанавливают деталь на валу в нужном положении, совместно, в двух деталях, просверливают отверстие, вбивают штифт.

Так как при соединении деталей штифтом отверстие под штифт просверливается в процессе сборки, то на сборочном чертеже указываются установочные (размер 5 мм) и исполнительные размеры (Рисунок 5.30).
Штифты подразделяют на цилиндрические и конические (Рисунок 5.29).

Обозначение: Штифт 10х60 ГОСТ 3128-70, 10 — диаметр в мм, 60 — длина в мм.

Размер d₁ для конического штифта рассчитывается по формуле: d₁=d+(l-2c)/50

Рисунок 5.29 — Изображение цилиндрического штифта

Рисунок 5.30 — Штифтовое соединение

Таблица 5.17 — Штифты цилиндрические (ГОСТ 3128-70) и конические (ГОСТ 3129-70), мм

d	c	длина штифта, l
		цилиндрического	конического
1	0,2	от 2,5 до 18	от 5 до 18
1,2	0,2	>> 2.5 >> 25	>> 6 >> 22
1,6	0,3	>> 3 >> (32)	>> 6 >> 28
2	0,3	>> 4 >> 40	>> 8 >> 36
2,5	0,5	>> 5 >> 50	>> 10 >> 45
3	0,5	>> 6 >> 60	>> 12 >> 55
4	0,6	>> 8 >> 80	>> 16 >> 70
5	0,8	>> 10 >> 100	>> 16 >> 90
6	1,0	>> 12 >> 120	>> 20 >> 110
8	1,2	>> 16 >> 160	>> 25 >> 140
10	1,6	>> 20 >> 160	>> 28 >> 180
12	1,6	>> 25 >> 160	>> 32 >> 220
16	2,0	>> 30 >> 280	>> 40 >> 280
20	2,5	>> 40 >> 280	>> 50 >> 280
25	3,0	>> 50 >> 280	>> 60 >> 280
32	4,0	>> 60 >> 280	>> 80 >> 280
40	5,0	>> 80 >> 280	>> 100 >> 280
50	6,3	>> 100 >> 280	>> 120 >> 280

Длина штифтов до 36 мм выбирается из ряда: 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14; 16; (18); 20; (22); 25; (28); 30; (32); 36, длина штифтов от 40 до 50 мм выбирается с окончанием на 0 или 5; от 60 мм и выше – с окончанием на 0.

5.4.2 Шлицевое соединение

Эти соединения называют многошпоночными, в нем шпонки выполнены как одно целое с валом, что позволяет передавать большие крутящие моменты по сравнению со шпоночным соединением. Кроме того, шлицевое соединение хорошо обеспечивает взаимное центрирование втулки (колеса) и вала, что очень важно для валов с большим числом оборотов.

Вал (Рисунок 5.32) имеет равномерно расположенные впадины (шлицы), между которыми находятся зубья. Зубья входят во впадины втулки, образуя шлицевое соединение. Профили зубьев и впадин бывают прямобочные, эвольвентные и треугольные (Рисунок 5.31). Наиболее широко применяют прямобочное соединение. Размеры шлицевых соединений установлены стандартами.

Основные параметры: число зубьев z, внутренний диаметр d, наружный диаметр D, ширина зуба b.

Шлицевое соединение изображают согласно ГОСТ 2.409-74* упрощенно (Рисунок 5.33).

Рисунок 5.31 — Профили шлицев

Рисунок 5.32 — Вал со шлицами

Рисунок 5.33 — Пример детали со шлицевым хвостовиком и фрагменты чертежей деталей

Как определить размер болта, гаек, шпилек, винтов

Определение размера крепежного изделия часто вызывает сложности. Без необходимых знаний и навыков потребуется много времени, чтобы выбрать подходящий метиз. На первый взгляд достаточно найти показатели толщины, длины и диаметра изделия. Но даже при выборе простых болтов и гаек возникают различные вопросы.

Главными параметрами, с помощью которых определяется вид и размер крепежного элемента, считаются длина, толщина и диаметр (в некоторых случаях высота).

Диаметр изделия обозначается буквой “D”, допускается написание как заглавной, так и маленькой (от сокращенного “diameter”). Соответственно, длина — это “lenght”, поэтому для обозначения используется буква “L”. Для толщины применяется понятие “stoutness” — “S”. Если понадобилось указать высоту, то указывается буква “H”, что означает “high”.

Перейдем к некоторым особенностям, которые встречаются при измерении основных видов метизов.

Определение размеров болта

Если болты имеют метрическую резьбу на стержне, то в прилагающейся документации используется формат MDxPxL. Обозначение расшифровывается следующим образом:

• M — указание метрической резьбы;
• D — показатель диаметра изделия;
• P — данные о шаге резьбы (виды отличаются, встречается мелкий, крупный, особо мелкий), при особо крупном значение не добавляется;
• L — показатель длины метиза.

Все перечисленные параметры указываются в миллиметрах.

Для того, чтобы узнать тип и размеры какого-либо болта, потребуется определить его вид. Рекомендуется руководствоваться отечественными стандартами ГОСТ или европейским ISO. Также допускается применение немецкого DIN. После того, как тип будет известен, можно определять размеры.

Диаметр крепежного элемента определяется с помощью различных инструментов — штангенциркуль, шаблонная линейка, а также микрометр. При этом точность измерений контролируется калибрами типа “ПР-НЕ”. Название приспособления расшифровывается как “проход-непроход”. Первая часть при накручивании на болт не требует прикладывания усилий, вторую деталь невозможно закрутить совсем.

Для измерения показателя длины также применяется линейка или штангенциркуль. Если потребовалось узнать шаг резьбы, то для крепежного элемента используется специальный инструмент шагомер. При отсутствии нужного приспособления допускается замер расстояния между парой витков с применением штангенциркуля.

Инструмент подойдет и предоставит точные показатели только в том случае, если измеряется крупный диаметр резьбы. Более правильные параметры получаются в результате проверки нескольких витков вместо двух. Полученный результат необходимо разделить на количество витков, используемых для измерения.

Если число, полученное в результате проверки, совпадает с каким-либо значением резьбового ряда, то это является справочным значением и искомый шаг присутствует. Если измерение не принесло необходимого результата, то вероятно перед вами дюймовый тип резьбы. В таком случае потребуется дополнительное уточнение для точного определения шага.

Болты имеют определенные разновидности, которые определяются геометрической формой метиза. Поэтому методы измерения для каждой группы отличается. Различают 2 варианта:

• с выступающей формой головки;
• потайной вид головки.

Для определения длины крепежных элементов с выступающей головкой не требуется задействовать саму головку.

• метизы с шестигранной головкой, соответствующие нормативам ГОСТ 7805-70, 7798-70, 15589-70, 10602-94;
• варианты с уменьшенными размерами головки и шестью гранями, изготовленные по стандартам ГОСТ 7808-70, 7796-70, 15591-70;
• крепежные элементы с высокой прочностью ГОСТ 22353-77;
• высокопрочные метизы с шестью гранями и увеличенным размером под ключ ГОСТ Р 52644-2006;
• болты, которые имеют шестигранную головку, а также дополнены направляющим подголовком ГОСТ 7811-70, 7795-70, 15590-70;
• головка метиза уменьшена, имеет 6 граней и применяется для монтажа в отверстия из-под развертки ГОСТ 7817-80;
• головка является увеличенной, также предусмотрен ус ГОСТ 7801-81;
• рым-болт, соответствующий отечественному стандарту ГОСТ 4751-73;
• варианты с полукруглой головкой увеличенных размеров, а также оснащенные квадратным подголовком ГОСТ 7802-81.

Если перед вами болт с потайной головкой, то потребуется измерять длину с учетом ее размеров:

• шинные метизы ГОСТ 7787-81;
• с потайной головкой, оснащенные усом и соответствующие нормативам ГОСТ 7785-81;
• стандартный вариант с квадратным подголовком и потайной разновидностью головки ГОСТ 7786-81.

Для определения вида болта и соответствующего ему стандарта применяется размер головки. Например, “под ключ” для головок с шестью гранями, если болт оснащен цилиндрической головкой, то используется диаметр.

Как правильно определить размер дюймового болта

Если рассматривать различную документацию для дюймовых болтов, то встречается аббревиатура для обозначения конструкции в виде D”-NQQQxL. Расшифровывается она следующим образом:

• D” — показатель диаметра резьбы, которая может быть указана как целое число, а также в формате дроби или номера, если метиз представлен с малым диаметром;
• N — обозначение, сколько витков находится на одном дюйме;
• QQQ — встречаются как 3, так и 4 буквы, которые означают дюймовую резьбу;
• L — показатель длины крепежного элемента, также измеряется в дюймах.

Если вам потребовалось узнать резьбовой диаметр для дюймового болта, то необходимо полученные показатели разделить на 25,4 мм. Значение в результате соответствует дюймовому. Затем цифры сопоставляются с подходящим в таблице UNC.

Для точного определения шага резьбы метиза нужно посчитать число витков, расположенных на дюйме крепежного элемента. Облегчить задачу можно с помощью дюймового резьбомера.

Показатели длины по методу измерения практически не отличаются от метрического варианта. Единственная разница в том, что полученный результат обязательно делится на 25,4 мм. Число также сравнивается, как резьбовой диаметр, с данными в таблице.

Как узнать размер винта

Винт с метрической резьбой, как и соответствующие болты, имеет аббревиатуру MDxPxL. Расшифровка тоже не отличается от стандартной:

• M — обозначается показатель метрической резьбы;
• D — показатель диаметра метиза;
• P — обозначение резьбы;
• L — данные о длине крепежного элемента.

Прежде чем начать измерения, определите, к какому стандарту относится винт, а также ознакомьтесь с разновидностью метиза. Диаметр резьбы конструкции получается соответственно методу, который применяется для измерения болтов.

Всего насчитывается 4 группы крепежных элементов:

• которые имеют выступающую головку;
• полупотайные;
• потайные;
• головка у винта отсутствует.

Для каждого варианта используются соответствующие отечественные стандарты:

• метизы, которые имеют головку в форме цилиндра и внутренний шестигранник, изготавливаются по ГОСТ 11738-84;
• для крепежных изделий, оснащенных полукруглой головкой, применим ГОСТ 17473-80;
• варианты с полупотайным типом головки соответствуют ГОСТ 17474-80;
• если перед вами винт, оснащенный потайной головкой, то для него используется ГОСТ 17475-80;
• установочная разновидность, которая отличается от других наличием прямого шлица, регулируется несколькими стандартами — ГОСТ 1476-93, 1477-93, 1478-93, 1479-93;
• метизы, относящиеся к категории установочных, для которых применяется шестигранник, соответствуют ГОСТ 8878-93, 11074-93, 11075-93;
• менее распространенные метизы с квадратным типом головки производят по стандартам ГОСТ 1482-84, 1485-84.

Технология измерения размеров шпилек

Шпильки, как и другие метизы, отличаются наличием метрической резьбы, поэтому имеют соответствующую аббревиатуру MDxPxL. Расшифровка тоже не отличается от предыдущих крепежных элементов:

• M — буквой обозначается метрическая резьба метиза;
• D — применяется для указания диаметра;
• P — разновидность шага, показатель в миллиметрах;
• L — данные о длине рабочей части конструкции.

Вид измерения выбирается в соответствии с подходящим нормативом ГОСТ, а также типом шпильки. Всего существует 2 больших группы для определения принадлежности метиза:

• конструкции, которые используются для монтажа в гладкие отверстия;
• крепежные элементы с концом, который завинчивается в отверстие.

В первом случае рабочая часть представлена по всей длине метиза, во втором случае используется только хвостовик, при этом конец для закручивания не учитывается.

Шпильки, как и другие метизы, производят по стандартам:

• метизы с резьбой DIN 975;
• размерный вариант, соответствующий DIN 976-1;
• конструкции, предназначенные для установки в гладкие участки, регулируются ГОСТ 22042-76, 22043-76;
• метизы для создания фланцевого прочного соединения ГОСТ 9066-75.

Также есть другие варианты, которые отличаются закручиваемым концом и показателем длины. Для них применяются прочие нормативы ГОСТ.

Как узнать размер заклепки

Полнотелые заклепки, оснащенные замыкающей головкой и устанавливающиеся с помощью молотка представлены в документах в виде аббревиатуры DxL. Расшифровка следующая:

• D — показатель диаметра тела;
• L — показатель длины.

В зависимости от используемых нормативов ГОСТ и конструкции полнотелой заклепки, возможна разница между способами определения длины метиза, поэтому предусмотрено 3 отдельных группы по видам:

• с выступающей головкой;
• крепежный элемент с потайной головкой;
• вариант с полупотайной головкой.

При изготовлении применяются разные ГОСТы:

• для метизов с головкой в форме цилиндра ГОСТ 10303-80;
• варианты с потайной головкой производятся согласно ГОСТ 10300-80;
• метизы с полукруглой формой головки ГОСТ 10299-80;
• полупотайной вариант ГОСТ 10301-80.

Также встречаются отрывные заклепки, монтаж которых производится за счет пистолета. Метизы в этом случае тоже обозначаются, как и предыдущие.

Если рассматривать стандарты производства, то можно выделить следующие:

• отрывные крепежные элементы с цилиндрической формой головки DIN 7337, ISO 15977, ISO 15979, ISO 15981, ISO 15983, ISO 16582;
• вариант, оснащенный потайным вариантом головки DIN 7337, ISO 15978, ISO 15980, ISO 15984.

Способы для измерения размера шплинта

Предусмотрено три варианта шплинтов, при этом для каждого применяется свой метод измерения.

У разводных шплинтов в число размеров входит условный диаметр. Значение параметра определяется показателем диаметра отверстия, предназначенного для монтажа. Примечательно, что реальный диаметр крепежного элемента имеет меньшие размеры, чем условный. Возможная разница между ними указана в ГОСТ 397-79.

Для нахождения длины разводного шплинта существует специальный способ. Метиз отличается коротким и длинным концом, поэтому требуется измерить участок от изгиба ушка крепежного элемента до окончания с короткой стороны.

Игольчатый вариант шплинтов характеризуется фиксированной длиной, регулируемой нормативом DIN 11024. Чтобы узнать размер метиза, требуется проверить показатели диаметра шплинта.

Быстросъемные метизы, оснащенные кольцом, тоже отличаются фиксированной длиной. Для конструкций применяется DIN 11024. Чтобы узнать размер крепежного элемента, воспользуйтесь полученными показателями диаметра.

Как измерять гайку

Большинство гаек имеют метрическую резьбу. Для измерения показателя диаметра резьбы потребуется чуть больше действий, чем в остальных случаях. По возможности рекомендуется проверять размер не самой гайки, а болта или винта, используемого для нее. Так можно добиться более точного результата.

Значение, которое получилось после измерения внутренней резьбы, является показателем внутреннего диаметра dвн.

Для того, чтобы точно определить диаметр метрической резьбы метиза, потребуется узнать соответствие dвн наружному диаметру используемого болта. Это производится с помощью специальной таблицы.

Точность контролируется за счет применения определенных калибров “проход-непроход”. Одна часть должна хорошо соединяться с гайкой, вторая часть наоборот, не должна.

Гайки отличаются по своему виду, и его легко определить при детальном осмотре. Чтобы узнать стандарт крепежного элемента, может потребоваться измерение высоты метиза, поскольку встречаются высокие, низкие, особо высокие и другие варианты.

Также для классификации шестигранных гаек используются габариты “под ключ”. Это объясняется тем, что метизы также различаются своими видами.

Для точного измерения шага резьбы допускается применение способа, рассматриваемого в случае с болтом. Понадобится резьбомер или придется посчитать количество витков на необходимом промежутке.

Определение размеров дюймовых гаек

Чтобы проверить размеры резьбы дюймовой гайки, необходимо рассмотреть резьбу болта или другого метиза, используемого с ней. Если подходящего нет под рукой, но есть информация о наличии дюймовой резьбы, то воспользуйтесь соответствующим резьбомером. При этом не забывайте разделять полученное значение на 25,4 мм.

Определение размеров шайбы

Для шайб используется короткое обозначение в виде D, что расшифровывается как диаметр метрической резьбы метиза, который применяется для крепежного элемента.

Чтобы точно измерять показатели, подойдет линейка или штангенциркуль. В результате получается значение, которое немного превышает показатель в обозначении. Это объясняется тем, что при монтаже требуется свободный ход, для чего выполняется небольшой зазор.

🎬 Видео