Толщина соединяемых деталей болта как найти

Стальные конструкции на строительной площадке почти всегда соединяются при помощи болтового соединения и у него есть много преимуществ перед другими способами соединения и прежде всего сварным соединением — это простота монтажа и контроля качества соединения.

Из недостатков можно отметить большую металлоемкость по сравнению со сварным соединением т.к. в большинстве случаев нужны накладки. Кроме того отверстие для болта ослабляет сечение.

Видов болтового соединения великое множество, но в данной статье рассмотрим классическое соединение, применяемое в строительных конструкций.

Нормативные документы и рекомендуемая литература по болтовым соединениям

СНиП II-23-81 Стальные конструкции

СП 16.13330.2017 Стальные конструкции (Актуализированная редакция СНиП II-23-81)

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СП 70.13330.2011 Несущие и ограждающие конструкции (Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87)

СТО 0031-2004 Болтовые соединения. Сортамент и области применения

СТО 0041-2004 Болтовые соединения. Проектирование и расчет

СТО 0051-2006 Болтовые соединения. Изготовление и монтаж

Виды болтовых соединений

По числу болтов: одноболтовые и многоболтовые. Думаю смысл объяснять не нужно.

По характеру передачи усилия от одного элемента к другому:

Не сдвигоустойчивые и сдвигоустойчивые (фрикционные). Чтобы понять смысл этой классификации рассмотрим как в общем случае работает болтовое соединение при работе на срез.

boltovoesoedinenie

Как видим болт сжимает 2-е пластины и часть усилия воспринимается силами трения. Если болты сжимают пластины не достаточно сильно то происходит проскальзывание пластин и усилие Q воспринимается болтом.

Расчет не сдвигоустойчивых соединений подразумевает, что сила затяжки болтов не контролируется и вся нагрузка передается только через болт без учета возникающих сил трения. Такое соединение называют соединение без контролируемого натяжения болтов.

В сдвигоустойчивых или фрикционных соединениях используют высокопрочные болты которые затягивают пластины с такой силой, что нагрузка Q передается посредством сил трения между 2-мя пластинами. Такое соединение может быть фрикционным или фрикционно-срезным, в первом случае при расчете учитываются только силы трения, во втором учитываются силы трения и прочность болта на срез. Хотя и фрикционно-срезное соединение более экономичное, но практически его реализовать в многоболтовом соединении очень трудно — нет уверенности что все болты одновременно смогут нести нагрузку на срез, поэтому фрикционное соединение лучше рассчитывать без учета среза.

При больших сдвигающих нагрузках  фрикционное соединение более предпочтительно т.к. металлоемкость данного соединения меньше.

Виды болтов по классу точности и их применение

Болты класса точности А — данные болты устанавливают в отверстия рассверленные на проектный диаметр (т.е. болт встает в отверстие без зазора). Изначально отверстия делают меньшего диаметра и поэтапно рассверливают до нужного диаметра. Диаметр отверстия в таких соединениях не должен быть больше диаметра болта больше чем на 0,3 мм. Сделать такое соединение крайне сложно, поэтому в строительных конструкциях они практически не используются.

Болты класса точности B (нормальной точности) и С (грубой точности) устанавливают в отверстия на 2-3 мм больше диаметров болтов. Разница между этими болтами заключается в погрешности диаметра болта. Для болтов класса точности B фактический диаметр может отклонится не более чем на 0,52 мм, для болтов класса точности C до 1 мм (для болтов диаметром до 30 мм).

Для строительных конструкций как правило применяют болты класса точности В т.к. в реалиях монтажа на строительной площадке добиться высокой точности практически невозможно.

Виды болтов по прочности и их применение

Для углеродистых сталей класс прочности обозначают двумя цифрами через точку.

Существуют следующие классы прочности болтов: 3.6; 3.8; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9.

Первая цифра в классификации предела прочности болтов обозначает предел прочности болта при растяжении — одна единица обозначает предел прочности в 100 МПа, т.е. предел прочности болта класса прочности 9.8 равен 9х100=900 МПа (90 кг/мм²).

Вторая цифра в классификации класса прочности обозначает отношение предела текучести к пределу прочности в десятках процентов — для болта класса прочности 9.8 предел текучести равен 80% от предела прочности, т.е. предел текучести равен 900 х 0.8 = 720 МПа.

Что означают данные цифры? Давайте посмотрим на следующую диаграмму:

diagrammastali

Здесь приведен общий случай испытания стали на растяжение. На горизонтальной оси обозначено изменение длины испытуемого образца, по вертикали — прилагаемое усилие. Как видим из диаграммы при увеличении усилия длина болта изменяется линейно только на участке от 0 до точки А, напряжение в этой точке и есть предел текучести, далее при не большом увеличении нагрузки болт растягивается уже сильнее, в точке Д болт ломается — это есть предел прочности. В строительных конструкциях необходимо обеспечить работу болтового соединения в пределах предела текучести.

Класс прочности болта должен быть указан на торцевой или боковой поверхности головки болта

kleymo

Если на болтах нет маркировки, то скорее всего это болты класса прочности ниже 4.6 (их маркировка не требуется по ГОСТ). Применение болтов и гаек без маркировки запрещается согласно  СНиП 3.03.01.

На высокопрочных болтах дополнительно указывается условное обозначение плавки.

Для применяемых болтов требуется применять соответствующие им классу прочности гайки: для болтов 4.6, 4.8 применяются гайки класса прочности 4, для болтов 5.6, 5.8 гайки класса прочности 5 и т.д. Можно заменить гайки одного класса прочности на более высокие (например если удобнее комплектовать на объект гайки одного класса прочности).

При работе болтов только на срез допускается применять класс прочности гаек при классе прочности болтов: 4 – при 5.6 и 5.8; 5 – при 8.8; 8 – при 10.9; 10 – при 12.9.

Для болтов из нержавеющей стали также наносится маркировка на головке болта. Класс стали — А2 или А4 и предел прочности в кг/мм² — 50, 70, 80. Например А4-80: марка стали А4, прочность 80 кг/мм²=800 МПа.

Класс прочности болтов в строительных конструкциях следует определять согласно таблице Г.3 СП 16.13330.2017

Таблица Г.3

Требования к болтам при различных условиях их применения

(таблица Г.3 в ред. Изменения N 2, утв. Приказом

Минстроя России от 04.12.2019 N 769/пр)

Расчетная температура

t, °C

 Класс прочности болтов и требования к ним (по НД) в конструкциях,
не рассчитываемых на усталость рассчитываемых на усталость
при работе болтов на
растяжение или срез срез растяжение или срез срез
≥ -45 5.6 5.6 5.6 5.6
— 5.8 — —
8.8 8.8 8.8 8.8
10.9 10.9 10.9 10.9
— 12.9 — 12.9
-45 > t ≥ -55 5.6 5.6 5.6 5.6
8.8 8.8 8.8 <1> 8.8
0.9 10.9 10.9 <1> 10.9
— 12.9 — 12.9
< -55 5.6 5.6 — 5.6
8.8 <1> 8.8 8.8 <1> 8.8
10.9 <1> 10.9 10.9 <1> 10.9
— 12.9 — 12.9
<1> С требованием испытания на разрыв на косой шайбе.

Рекомендуется использовать использовать более прочные болты, чтобы уменьшить его диаметр и соответственно меньше ослаблять сечение.

Выбор марки стали болта

Марку стали болтов следует назначать согласно таблице Г.4 СП 16.13330.2017

Таблица Г.4
Марки стали фундаментных болтов и условия их применения

Конструкции

 Нормативный документ Марки стали при расчетной температуре , °С
≥-45 -45>t≥-55

<-55

Конструкции, кроме опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети

ГОСТ 535

 Ст3пс2,

Ст3сп2

 Ст3пс4,

Ст3сп4

—

—

ГОСТ 1050

 20 —

—
ГОСТ 19281 — 09Г2С-4*

09Г2С-4*

Для U-образных болтов, а также фундаментных болтов опор воздушных линий электропередачи, распределительных устройств и контактной сети

ГОСТ 535

 Ст3пс4,

Ст3сп4

 —

—

—

—

ГОСТ 19281

 — 09Г2С-4*

09Г2С-6**
* Допускается применение других сталей по ГОСТ 19281 категории 4.
** Допускается применение других сталей по ГОСТ 19281 категории 6.

Подбор диаметра болта для строительных конструкций

Для соединений строительных металлических конструкций следует применять болты с шестигранной головкой нормальной точности по ГОСТ 7798 или повышенной точности по ГОСТ 7805 с крупным шагом резьбы диаметров от 12 до 48 мм классов прочности 5.6, 5.8, 8.8 и 10.9 по ГОСТ 1759.4, шестигранные гайки нормальной точности по ГОСТ 5915 или повышенной точности по ГОСТ 5927 классов прочности 5, 8 и 10 по ГОСТ 1759.5, круглые шайбы к ним по ГОСТ 11371 исполнение 1 класса точности А, а также болты, гайки и шайбы высокопрочные по ГОСТ 22353 — ГОСТ 22356 диаметров 16, 20, 22, 24, 27, 30, 36, 42 и 48 мм.

Диаметр и количество болтов подбираются так, чтобы обеспечить необходимую прочность узла.

Если через соединение не передаются значительные нагрузки, то можно использовать болты М12. Для соединения нагруженных элементов рекомендуется использовать болты от М16, для фундаментов от М20.

Не рекомендуется применение соединений, в которых суммарная толщина соединяемых элементов превышает:

для болтов М12 — 40 мм;

для болтов М16 — 50 мм;

для болтов М20 — 60 мм;

для болтов М24 — 100 мм;

для болтов М27 — 140 мм.

Диаметр отверстия под болт

Для болтов класса точности А отверстия выполняют без зазора, но использовать такое соединение не рекомендуется ввиду большой сложности его изготовления. В строительных конструкциях, как правило, используют болты класса точности B.

Для болтов класса точности В диаметр отверстия можно определить по следующей таблице:

Вид соединений Номинальные диаметры отверстий, мм при диаметре стержня болта, мм
12 16 20 22 24 27
Фрикционные 13 17 21 23 25 28
14 19 23 24 28 30
15 20 24 26 30 33
Срезные и фрикционно-срезные 13 17 21 24 26 28
14 18 22 25 27 29
15 19 23 — 27 30
Фланцевые — — 22 — 27 30
— — 23 — 28 31

Расстояния при размещении болтов

Расстояния при размещении болтов следует принимать согласно таблице 40 СП 16.13330.2017

Таблица 40

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов

Расстояние при размещении болтов

1 Расстояние между центрами отверстий для болтов в любом направлении:

а) минимальное:

при Ryn ≤ 375 Н/мм2

2,5d

при Ryn > 375 Н/мм2

3d

б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии

8d или 12t

в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядах при наличии окаймляющих уголков:

при растяжении

16d или 24t

при сжатии

12d или 18t

2 Расстояние от центра отверстия для болта до края элемента

а) минимальное вдоль усилия:

при Ryn ≤ 375 Н/мм2

2d

при Ryn > 375 Н/мм2

2,5d

б) то же, поперек усилия:

при обрезных кромках

1,5d

при прокатных кромках

1,2d

в) максимальное

4d или 8t

г) минимальное во фрикционном соединении при любой кромке и любом направлении усилия

1,3d

3 Расстояние минимальное между центрами отверстий вдоль усилия для болтов, размещаемых в шахматном порядке

u + 1,5d
Обозначения, принятые в таблице 40:d — диаметр отверстия для болта;

t — толщина наиболее тонкого наружного элемента;

u — расстояние поперек усилия между рядами отверстий.

Примечания

1 Диаметр отверстий следует принимать: для болтов класса точности A — d = db; для болтов класса точности B в конструкциях опор ВЛ, ОРУ и КС — d = db + 1 мм, в остальных случаях — d = db + (1; 2 или 3 мм), где db — диаметр болта.

2 В одноболтовых соединениях элементов решетки (раскосов и распорок), кроме постоянно работающих на растяжение, при толщине элементов до 6 мм из стали с пределом текучести до 375 Н/мм2 расстояние от края элемента до центра отверстия вдоль усилия принимают 1,35d (без допуска при изготовлении элементов в сторону уменьшения, о чем должно быть указано в проекте).

3 При размещении болтов в шахматном порядке на расстоянии, не менее указанного в позиции 3, сечение элемента An следует определять с учетом ослабления его отверстиями, расположенными в одном сечении поперек усилия (не по зигзагу).

В стыках и узлах болты необходимо располагать ближе друг к другу , а конструктивные соединительные болты (служащие для соединения деталей без передачи значимых нагрузок) на максимальных расстояниях.

Допускается крепить детали одним болтом.

Выбор длины болта

Длину болта определяем следующим образом: складываем толщины соединяемых элементов, толщины шайб и гаек, и добавляем 0,3d (30% от диаметра болта) и далее смотрим сортамент и подбираем ближайшую длину (с округлением в большую сторону). Согласно строительным нормам болт должен выступать из гайки как минимум на один виток. Слишком длинный болт использовать не получится т.к. резьба имеется только на конце болта.

Для удобства можно воспользоваться следующей таблицей (из советского справочника)

razmeri boltov

В болтовых соединениях работающих на срез, при толщине наружного элемента до 8 мм, резьба должна находиться вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5 мм. Если выбранная длина болта не соответствует этому требованию, то необходимо увеличить длину болта так, чтобы это требование выполнялось.

Приведем пример:

Болт работает на срез, толщина скрепляемых элементов 2х12 мм, согласно расчету принят болт диаметром 20 мм, толщина шайбы 3 мм, толщина пружинной шайбы 5 мм, толщина гайки 16 мм.

Минимальная длина болта равна: 2х12+3+5+16+0,3х20=54 мм, согласно ГОСТ 7798-70 выбираем болт М20х55. Длина нарезаной части болта составляет 46 мм, т.е. условие не удовлетворяется т.к. резьба должна входить вглубь отверстия не более чем на 5 мм, поэтому увеличиваем длину болта до 2х12+46-5=65 мм. Согласно нормам можно принять болт М20х65, но лучше использовать болт М20х70, тогда вся резьба будет вне отверстия. Пружинную шайбу можно заменить на обычную и добавить еще одну гайку (очень часто так делают т.к. применение пружинных шайб ограничено).

Мероприятия про предотвращению отвинчиванию болтов

Для того, чтобы крепление со временем не ослабло требуется использовать 2-ю гайку или стопорные шайбы, предотвращающие отвинчивание болтов и гаек. Если болт работает на растяжение, то необходимо использовать 2-ой болт.

Также есть специальные гайки со стопорным кольцом или фланцем.

Применять пружинные шайбы при овальных отверстиях запрещено.

Установка шайб

Под гайку необходимо устанавливать не более одной шайбы. Также допускается устанавливать одну шайбу под головкой болта.

Прочностной расчет болтового соединения

Болтовое соединение можно разделить на следующие категории:

1) соединение работающее на растяжение;

2) соединение работающее на срез;

3) соединение работающее на срез и растяжение;

4) фрикционное соединение (работающее на срез, но с сильным натяжением болтов)

Расчет болтового соединения, работающего на растяжение

В первом случае прочность болта проверяется по формуле 188 СП 16.13330.2017

f188

где Nbt — несущая способность одного болта на растяжение;

Rbt — расчетное сопротивление болта на растяжение;

Abn — площадь поперечного сечения нетто (принимается согласно таблице Г.9 СП 16.13330.2017);

γc — коэффициент условия работы, принимаемый согласно таблице 1 СП 16.13330.2017.

Расчет болтового соединения, работающего на срез

Если соединение работает на срез, то необходимо проверить 2-а условия:

расчет на срез по формуле 186 СП 16.13330.2017

f186

где Nbs — несущая способность одного болта на срез;

Rbs — расчетное сопротивление болта на срез;

Ab — площадь сечения болта брутто (принимается согласно таблице Г.9 СП 16.13330.2011);

ns — число срезов одного болта (если болт соединяет 2-е пластины, то число срезов равно одному, если 3-и, то 2-а и т.д.);

γb — коэффициент условия работы болтового соединения, принимаемый согласно таблице 41 СП 16.13330.2017 (но не больше 1.0);

γc — коэффициент условия работы, принимаемый согласно таблице 1 СП 16.13330.2017.

и расчет на смятие по формуле 187 СП 16.13330.2017

f187

где Nbp — несущая способность одного болта на смятие;

Rbp — расчетное сопротивление болта на смятие;

db — наружный диаметр стрежня болта;

∑t — наименьшая суммарная толщина соединяемых элементов, сминаемых в одном направлении (если болт соединяет 2-е пластины, то принимается толщина одной самой тонкой пластины, если болт соединяет 3 пластины, то считается сумма толщин для пластин, которые передают нагрузку в одном направлении и сравнивается с толщиной пластины,  передающей нагрузку в другом направлении и берется наименьшее значение);

γb — коэффициент условия работы болтового соединения, принимаемый согласно таблице 41 СП 16.13330.2017 (но не больше 1.0)

γc — коэффициент условия работы, принимаемый согласно таблице 1 СП 16.13330.2017.

Расчетные сопротивления болтов можно определить по таблице Г.5 СП 16.13330.2017

Таблица Г.5

Нормативные сопротивления стали болтов и расчетные сопротивления одноболтовых соединений срезу и растяжению, Н/мм2

Класс прочности болтов

 Rbun Rbyn Rbs

Rbt

5.6

 500 300 210

225

5.8

 500 400 210

—

8.8

 830 664 332

451
10.9 1040 936 416

728

12.9

 1220 1098 427

854

Расчетное сопротивление Rbp можно определить по таблице Г.6 СП 16.13330.2017

Таблица Г.6

Расчетные сопротивления смятию элементов,

соединяемых болтами

Временное сопротивление стали соединяемых элементов Run, Н/мм2

 Расчетные сопротивления Rbp, Н/мм2, смятию элементов, соединяемых болтами класса точности
A

B

360

 560

475

370

 580

485

380

 590

500

390

 610

515

430

 670

565

440

 685

580

450

 700

595

460

 720

605

470

 735

620

480

 750

630

490

 765

645

510

 795

670

540

 845

710

570

 890

750

590

 920

775
Примечание — Значения расчетных сопротивлений, указанные в таблице, вычислены по формулам раздела 4 с округлением до 5 Н/мм2.

Расчетные площади сечения болтов можно определить по таблице Г.9 СП 16.13330.2017

Таблица Г.9

Площади сечения болтов

d, мм

 16 (18) 20 (22) 24 (27) 30 36 42

48

Ab, см2

 2,01 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,17 13,85

18,09

Abn, см2

 1,57 1,92 2,45 3,03 3,53 4,59 5,61 8,16 11,20

14,72
Примечания1 Площади сечения болтов диаметром свыше 48 мм следует принимать по действующим стандартам.

2 Размеры, заключенные в скобки, следует применять только в конструкциях опор ВЛ и ОРУ.

Расчет соединения, работающего на срез и растяжение

При одновременном действии на болтовое соединение усилий,вызывающих срез и растяжение болтов, наиболее напряженный болт, наряду с проверкой по формуле (188), следует проверять по формуле 190 СП 16.13330.2017

f190

где Ns и Nt — усилия, действующие на болт, срезывающие и растягивающие соответственно;

Nbs, Nbt — расчетные усилия, определяемые по формулам 186 и 188 СП 16.13330.2017

Расчет фрикционного соединения

Фрикционные соединения, в которых усилия передаются через трение, возникающее по соприкасающимся поверхностям соединяемых элементов вследствие натяжения высокопрочных болтов, следует применять: в конструкциях из стали с пределом текучести свыше 375 Н/мм² и непосредственно воспринимающих подвижные, вибрационные и другие динамические нагрузки; в многоболтовых соединениях, к которым предъявляются повышенные требования в отношении ограничения деформативности.

Расчетное усилие, которое может быть воспринято каждой плоскостью трения элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле 191 СП 16.13330.2017

f191

где Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно требованиям 6.7 СП 16.13330.2017;

Abn — площадь поперечного сечения нетто (принимается согласно таблице Г.9 СП 16.13330.2017);

μ — коэффициент трения между поверхностями соединяемых деталей (принимается по таблице 42 СП 16.13330.2017);

γh — коэффициент, принимаемый по таблице 42 СП 16.13330.2017

Таблица 42

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей

Коэффициент трения μ

Коэффициент γh при контроле натяжения болтов по моменту закручивания при разности номинальных диаметров отверстий и болтов δ, мм, при нагрузке

динамической

δ=3-6;

статической

δ=5-6

динамической δ=1;

статической δ=1-4

1 Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации

0,58

 1,35

1,12

2 Газопламенный двух поверхностей без консервации

 0,42 1,35

1,12
3 Стальными щетками двух поверхностей без консервации

0,35

 1,35

1,17
4 Без обработки

0,25

 1,70

1,30
Примечание — При контроле натяжения болтов по углу поворота гайки значения γh  следует умножать на 0,9.

Количество необходимых болтов для фрикционного соединения можно определить по формуле 192 СП 16.13330.2017

f192

где n — требуемое количество болтов;

N — нагрузка, действующая на соединение;

Qbh — расчетное усилие, которое воспринимает один болт (расчитывается по формуле 191 СП 16.13330.2017, расписано чуть выше);

к —  количество плоскостей трения соединяемых элементов (обычно 2-а элемента соединяют через 2-е накладные пластины, расположенные с разных сторон, в этом случае к=2);

γc — коэффициент условия работы, принимаемый согласно таблице 1 СП 16.13330.2011;

γb — коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от количества болтов, требуемых для восприятия усилия и принимаемый равным:

0,8 при n < 5;

0,9 при 5 ≤ n < 10;

1,0 при n ≤ 10.

Обозначение болтового соединения на чертежах

Условное обозначение болтового соединения на чертежах необходимо выполнять согласно ГОСТ 2.315-68

Основные условные обозначения болтового соединения выглядят следующим образом:

usl_oboznachenie

Болты при фрикционном соединении обозначаются треугольником.

Ну и напоследок не много юмора

vidi soedinenia

Источник

August 15 2017, 22:41

Болтовое соединение. Толщина пакета. Назначение длины болта

sc429sc430

sc429

sc430

001

Длину болта (длину стержня до головки) определяют по формуле:

l > H1 + H2 +S + m + D ,

где Н1 и H2 — толщины соединяемых деталей,мм (по варианту задания);

S — толщина шайбы, мм (таблица 5); m — высотагайки, мм (таблица 10);

D — свободный конец болта, выступающийиз гайки, мм (см. рисунок 16)

D = (2…3)∙Р, где Р — крупный шаг резьбы, мм (по таблице 8).

clip_image001

Полученное число сравнивают с рядом длин болтов (таблица 9) и принимают ближайшую стандартную длину. Из этой же таблицы выбирают длину резьбы b на стержне. Все остальные размеры болта выбирают из таблицы 8, шайбыи гайки из таблиц .

Пример расчета длины болта с номинальным диаметром резьбы
d= 27 мм и толщиной соединяемых деталей Н1 = H2 =22 мм.

Заданному диаметру метрической резьбы (М27) соответствует:
крупный шаг Р= 3 мм (таблица 2);
высота гайки m = 22 мм (таблица 4);
толщина шайбы S = 4 мм (таблица 5);
длина свободного конца D= (2…3)∙3 = 6 … 9 мм.

Подставляем данные значения в формулу расчета длины болта:

l >22+22+4+22+6…22+22+4+22+9 = 76…79 мм

Из таблицы 3 подбирается ближайшая стандартная длина болта l = 80 мм
и длина резьбы b = 60 мм.

Упрощенное изображение применяется на сборочных чертежах, на нём не показывают фаски, зазор между стержнем болта и отверстием, резьбу наносят по всей длине стержня, на виде сверху не указывается внутренний диаметр резьбы.

На чертеже упрощенного изображения необходимо поставить размеры Ø номинальный диаметр с буквенным обозначением метрической резьбы — М,
Ø стандартную длину болта l — размер до головки болта,
Øтолщину соединяемых деталей Н1 и Н2.

clip_image002

Условное изображение используют в том случае, если диаметр стержня крепёжной детали менее или равен 2мм. На рисунке 17 показано условное изображение болтового соединения в разрезе по ГОСТ 2.315-68.

Таблица 8- Болты с шестигранной головкой класса точности В

по ГОСТ 7798-70*

clip_image003 В миллиметрах

https://verrsus.wordpress.com

http://verrsus-35rus.livejournal.com/

http://steel-c.livejournal.com/

Источник

Болтовое соединение

Болтовое соединение

Болтовое соединение

Болтовое соединение

представляет собой скрепление деталей посредством болта, гайки и шайбы.
Для выполнения болтового соединения на сборочном чертеже исходными данными служит d — диаметр резьбы, b и b1 — толщины скрепляемых деталей.
Длина болта определяется по формуле:
ℓ = b1 + b + s + H + t + c
Величины:
s — толщина шайбы;
H — высота гайки;
t — запас резьбы на выходе из гайки;
c — высота фаски болта
определяем из таблиц соответствующих ГОСТов.

Определенная по формуле длина болта сравнивается с таблицей ГОСТ 7798-70. Например, находим в графе длина болта два ближайших размера — 80 и 85 мм. Останавливаемся
на длине болта 80 мм, так как разница между величиной полученной подсчетом (81,5 мм), и принятой по ГОСТ составляет незначительную величину.
Длина резьбы на стержне болта берется по таблице соответствующих ГОСТов на болты.

Болтовое соединение вычерчиваем после того, как определена длина болта.

Диаметр отвертия в соединяемых деталях определяется по формуле dо = 1,1d.
Относительные размеры остальных элементов болта определяются приближенно (округлением до целых чисел) по следующим соотношениям:
h = 0,7d — высота головки;
D = 2d — диаметр описанной окружности шестигранника;
l0 = 1,5d — длина резьбы на стержне ГОСТ 7798-70;
d1 = 0,85d — внутренний диаметр резьбы;
R = 1,5d — радиус дуги на головке;
R1 = определяется построением;
c = 0,15d — высота фаски;
R2 = d — радиус дуги на головке.
Где d — номинальный диаметр резьбы мм.
Гиперболы образованные пересечением конической фаски с гранями шестигранника заменяют дугами окружностей.

Относительные размеры остальных элементов гайки определяются приближенно (округлением до целых чисел) по следующим соотношениям
H = 0,8d — высота гайки;
D = 2d — диаметр описанной окружности шестигранника;
d1 = 0,85d — внутренний диаметр резьбы;
R = 1,5d — радиус дуги на головке;
R1 = определяется построением;
c = 0,15d — высота фаски;
R2 = d — радиус дуги на головке.
Где d — диаметр резьбы мм.
Гиперболы образованные пересечением конических фасок с гранями шестигранника заменяют дугами окружностей.

изображение шайбы вычерчивают по относительным размерам определяемым приближенно (округлением до целых чисел) по следующим соотношениям
s = 0,15d — толщина шайбы;
D = 2,2d — наружный диаметр шайбы;
d1 = 1,1d — диаметр отверстия в шайбе;
c = 0,25d — высота фаски;
Где d — диаметр резьбы мм болта.

Детали составляющие болтовое соединение включают в спецификацию деталей к сборочному чертежу с указанием номера позиции, обозначения и количества.

+
Источник

Если хочешь что-то спрятать — положи это на видное место (народная мудрость). Верно и обратное. Очень часто мы просто перестаем замечать то, что постоянно находится у нас прямо перед глазами.

Каждый день, ходя по производству, мы видим, но не замечаем десятки, а то и сотни резьбовых соединений. Каждое такое соединение — это потенциальный отказ оборудования. 

В США провели исследование и выяснили, что 30% отказов в автомобильной промышленности вызвано болтовыми соединениями. 

Но болтовые соединения есть везде. Давайте завтра пройдем по предприятию без всяких приборов, специальных заданий, чек-листов и просто будем смотреть и видеть гайки. Очень вероятно, что мы заметим «короткий болт» и предотвратим отказ, сбережем деньги и даже, может быть, предотвратим несчастный случай.

*****

Короткий болт — это термин, используемый для описания ситуации, когда болт установлен, а его резьба не выступает над уровнем гайки.

Короткий болт

Короткий болт

Для того, чтобы обеспечить полную прочность гайки, жизненно важно, чтобы резьба болта выступала через гайку. В противном случае возникает риск того, что произойдет срыв (зачистка) резьбы.

Часто рекомендуется, чтобы как минимум два шага резьбы болта выступали над уровнем гайки. 

Как правило, первые несколько шагов резьбы болта могут быть сформированы только частично из-за фаски и т.д. Гайка тоже имеет не полностью сформированные первые витки резьбы с каждой стороны. Даже если болт закручен вровень с гайкой, то в скрутке фактически будет использована только часть резьбы (примерно две трети высоты гайки). 

В системе крепежа HR по ГОСТ 32484.3-2013 (EN 14399-3:2005) «БОЛТОКОМПЛЕКТЫ ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАТЯЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫЕ. Система HR — комплекты шестигранных болтов и гаек» предусмотрена высота гайки равной 0,85 от диаметра болта. Такая высота гайки приведет к тому, что при превышении усилия затяжки болта при монтаже произойдет разрушение болта (в системе HR), а не срыв резьбы. 

Когда болт ломается при затягивании, очевидно, что требуется его замена. Срыв (зачистка) резьбы, как правило, носит постепенный характер. Если может возникнуть режим срыва (зачистки) резьбы, то в эксплуатацию могут попасть соединения, которые частично уже вышли из строя, что может иметь катастрофические последствия. Следовательно, для достижения надежной конструкции необходимо избегать возможности повреждения (смятия, зачистки и пр.)  резьбы как с болта, так и с гайки.

При подборе гаек и болтов всегда необходимо следить за тем, чтобы тип и прочность гайки соответствовал типу и прочности болта. 

Короткий болт

Таким образом, следует использовать гайку на всю высоту. Если вы хотите избежать срыва (зачистки) резьбы, то убедитесь, что резьба болта проходит через гайку и выходит из нее минимум на длину заходной части резьбы болта, это может быть один- три витка. Так же можно использовать правило выступающей части болта над гайкой до затяжки — она должна быть больше, чем  30% от диаметра болта.

Чтобы предотвратить ситуацию с коротким болтом, надо изначально выбрать по соответствующему стандарту болт с подходящей длиной. или проверить глухие отверстия на возможность использования данного болта. Подбор производится на основании расчета необходимой длины болта или глухого отверстия. 

Как рассчитать нужную длину болта, шпильки, винта?

РАСЧЕТ ДЛИНЫ БОЛТА, ВИНТА, ШПИЛЬКИ 

Если вы используете контргайку или метод затяжки вытягиванием болта/шпильки, учитывайте дополнительно толщину контргайки и необходимую высоту захвата вытягивающего инструмента.

1. Болтовое соединение (болтом и гайкой)

Болтовое соединение

Расчет длины болта: ℓ ≥b1+b2+S+H+a+z, где:

  •  b1 и b2 – толщины соединяемых деталей;
  •  S – толщина шайбы; 
  •  Н – высота гайки;
  •  а – запас резьбы болта на выходе из гайки а=(1-2)Р;
  •  z – высота фаски резьбового конца стержня по ГОСТ 12414 (z≈2Р). 

Расчетную длину сравнивают со стандартными длинами болтов и выбирают ближайшую большую к подсчитанной по соответствующим стандартам.

2. Шпилечное соединение

Шпилечное соединение

Расчет длины шпильки ℓ (длина шпильки без ввинчиваемого конца): ℓ= b1+S+H+a+z 

Расчет длины шпильки: ℓ= b1+b2+ +b3+2S+2H+2a+2z

ВВИНЧИВАНИЕ БОЛТА В БЛОК ИЛИ ПЛАСТИНУ С НАРЕЗАННОЙ РЕЗЬБОЙ

Длинный болт — это термин, используемый для описания ситуации, когда болт установлен в отверстие недостаточной глубины

В случаях, когда болт вставляется в пластину или блок с нарезанной в них резьбой, обычно бывает так, что материалы болта и блока будут иметь разную прочность. Если будут приняты критерии, согласно которым болт должен быть затянут с усилием, подходящим для его прочности, чтобы выдерживать разрыв при растяжении до того, как внутренняя резьба повредиться, требуемая длина зацепления резьбы может быть чрезмерной и может стать нереалистичной для материалов с низкой прочностью пластин/блоков. 

Допуски и погрешности шага между резьбами могут затруднить зацепление длинных резьб (резьбы с большой длиной свинчивания). Есть различные решения для  таких случаев, в частности — использование прочных резьбовых вставок в блок или пластину.  В случаях ввинчивания в блок или пластину всегда ориентируйтесь на силу затяжки, рекомендуемую изготовителем оборудования, а не на прочностные характеристики болта, шпильки, которые как правило дают возможность большего усилия затяжки.

Болтовое соединение

При глухих отверстиях проверяйте их глубину и глубину нарезанной в них резьбовой части. Резьбовая часть должна превышать на два витка резьбы ввинчиваемую в них часть болта. Для уверенности что соединение сможет быть затянуто с нужным усилием  нужно проверить глухие отверстия на возможность использования данного болта в нём. 

1. Расчет длины резьбы и глубины сверления под резьбу в глухих резьбовых отверстиях

РАСЧЕТ ДЛИНЫ БОЛТА, ВИНТА, ШПИЛЬКИ

Расчет глубины сверления: L=ℓ1+ℓ2+ℓ3 ,где:

  • ℓ1 – длина ввинчиваемого конца шпильки (винта, болта);
  • ℓ2 – запас резьбы (ℓ2≈2Р), где Р — шаг резьбы; 
  • ℓ3 – недорез включает в себя длину сбега (ℓ5) и недовода (ℓ4) резьбы по ГОСТ 27148 [ℓ3 ≈(1,5…4)Р].

 Длина резьбы ℓ=ℓ1+ℓ2 

Для справки:
Рекомендуется длина ввинчиваемого резьбового конца ℓ1  шпильки, болта, винта (d — диаметр болта):

  • ℓ1=d для резьбовых отверстий в стальных, бронзовых и латунных деталях с и деталях из титановых сплавов
  • ℓ1=1,25d для резьбовых отверстий в деталях из ковкого и серого чугуна, бронзы и легких сплавах.

АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ

Задачу расчёта могу упростить многочисленные онлайн-калькуляторы.

РАСЧЕТ ДЛИНЫ БОЛТА — вот пример онлайн-калькулятора, позволяющего по основным параметрам соединения рассчитать минимальную требуемую длину болта. После расчета вам останется только по выбранному вами стандарту подобрать конкретный болт.

В этом калькуляторе используется формула:

L = hд + hш + hг + hр, где:

  • L — длина болта в мм;
  • hд — суммарная толщина скрепляемых деталей в мм;
  • hш — толщина шайбы в мм;
  • hг — высота гайки в мм;
  • hр — запас резьбы (обычно минимум три шага резьбы).

Другой калькулятор Подбор длины высокопрочного болта в зависимости от толщины стягиваемого пакета | БАШМЕТИЗ уже побредет конкретный болт по стандарту высокопрочного болта ГОСТ Р 52646-2006 в зависимости от толщины стягиваемого пакета.

В этом калькуляторе используется формула: Длина болта = толщина пакета (толщина соединяемых деталей, пластин) + высота гаек + толщина шайб + выступающий конец

Будьте аккуратны, в подобных калькуляторах могут использовать уже отмененные стандарты. В калькуляторах, применяющих параметры, указанные в ГОСТах, проверяйте актуальность (действие) этих ГОСТов на сегодняшний день.

Раньше, в доинтернетную эпоху, использовали вот такие таблицы. Возможно в каких то условиях  они станут хорошей практикой.

Расчет длины болта

Надеемся, что после изучения материалов этого урока ШКОЛЫ ТОИР 4.0 на вашем предприятии не будут наблюдаться такие картины :-)

В статье использованы материалы с сайта https://www.boltscience.com.

Источник
↑Наверх

Новый онлайн видеокурс «‎‎SolidWorks. С нуля до профессионала» всего за 11 000!!!

Разъемные соединения (продолжение)

По вопросам репетиторства по инженерной графике (черчению), вы можете связаться любым удобным для вас способом в разделе Контакты. Возможно очное и дистанционное обучение по Skype: 1250 р./ак.ч.

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

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
Рисунок 5.17 - Изображение болта
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.

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).

Винт с цилиндрической головкой
а б

Винт с цилиндрической головкой

Винт с потайной головкой
в г

Винт установочный
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

Примечания:

  1. Диаметр стержня d1= d
  2. Длины l и b см. в таблице 5.9
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

Примечания:

  1. Диаметр стержня d1= d.
  2. Длины l и b см. в таблице 5.9
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

Примечания:

  1. Диаметр стержня d1= d.
  2. Длины l и b см. в таблице 5.9
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.

Рисунок 5.19 - Изображение шурупа
а б

Рисунок 5.19 - Изображение шурупа

Рисунок 5.19 — Изображение шурупа

5.2.4 Шпильки

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

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

lвв = (0,8…1)d — для стальных и латунных деталей;
lвв = (1,2…1,6)d — для чугунных;
lвв = (2…2,5)d — для легких сплавов (алюминий…).
lвв = 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
Рисунок 5.20 — Изображение шпильки
Рисунок 5.20 — Изображение шпильки

Таблица 5.10 — Определение длины ввинчиваемого конца шпильки

Длина ввинчиваемого конца lвв

ГОСТ

Материал, в который ввинчиваются шпильки

Шпильки нормальной точности В

Шпильки повышенной точности А
d 22032-76 22033-76

Сталь, бронза, латунь и т.п.
1,25d 22034-76 22035-76

Ковкий и серый чугун (допускается сталь, бронза)
1,6d 22036-76 22037-76

Ковкий и серый чугун (допускается сталь, бронза)
2d 22038-76 22039-76

Легкие сплавы (допускается сталь)
2,5d 22040-76 22041-76

Легкие сплавы (допускается сталь)
lвв= l2 22042-76 22043-76

Без ограничения
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.

gaika
Рисунок 5.21 - Изображение гайки
Рисунок 5.21 — Изображение гайки

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

Номинальный диаметр резьбы d

 Шаг резьбы P Размер «под ключ» S Диаметр описанной окружности D, не менее

Высота Н
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).

Рисунок 5.22 — Изображение шайбы

Рисунок 5.22 — Изображение шайбы
а
Рисунок 5.22 — Изображение шайбы гроверРисунок 5.22 — Изображение шайбы гровер
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 — ШплинтРисунок 5.23 — Шплинт
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 (dh), (Рисунок 5.24,а; 5.25). Величину (dh 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.

Изображение деталей для болтового соединения
а
Чертеж болтового соединения
б в
модель болтового соединения
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
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 dh (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 (lвв), запаса резьбы полного профиля в гнезде и недореза, зависящего от шага: l2 = lвв + 4Р. Глубина нарезания резьбы l3 = lвв + 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.

Отверстия в деталях для шпилечного соединения
а
Чертеж шпилечного соединения
б в
Модель шпилечного соединения
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 (lвв), запаса резьбы полного профиля в гнезде и недореза, зависящего от шага: l2 = lвв + 4Р (или lвв + 1d). Глубина нарезания резьбы l3 = lвв + 2,7Р , где Р – шаг резьбы (или lвв + 0,5d).

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

Отверстия в деталях для винтового соединения
а
Чертеж винтового соединения
б в г
Модель винтового соединения
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!
Изображение шпонки
Чертеж шпоночного соединения
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.

Рисунок 5.29 — Изображение цилиндрического штифта
Размер d1 для конического штифта рассчитывается по формуле: d1=d+(l-2c)/50
Рисунок 5.29 — Изображение цилиндрического штифта

Рисунок 5.29 — Изображение цилиндрического штифта
Рисунок 5.30 - Штифтовое соединение
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 5.31 — Профили шлицев
Рисунок 5.32 - Вал со шлицами
Рисунок 5.32 — Вал со шлицами
Рисунок 5.33 - Пример детали со шлицевым хвостовиком и фрагменты чертежей деталей
Рисунок 5.33 — Пример детали со шлицевым хвостовиком и фрагменты чертежей деталей

Таблица 5.18 — Размеры шлицевых прямобочных соединений по ГОСТ 1139-80 (СТ СЭВ 188-75), мм

Легкая серия Средняя серия Тяжелая серия
Номинальный размер
«z» x «d» x «D«		 b Номинальный размер
«z» x «d» x «D«		 b Номинальный размер
«z» x «d» x «D«		 b
6x23x26 6 6x11x14 3 10x16x20 2,5
6x26x30 6 6x13x16 3,5 10x18x23 3
6x28x32 7 6x16x20 4 10x21x26 3
8x32x36 6 6x18x22 5 10x23x29 4
8x36x40 6 6x21x25 5 10x26x32 4
8x42x46 8 6x23x28 6 10x28x35 4
8x46x50 9 6x26x32 6 10x32x40 5
8x52x58 10 6x28x34 7 10x36x45 5
8x56x62 10 8x32x38 6 10x42x52 6
8x62x68 12 8x36x42 7 10x46x56 7
10x72x78 12 8x42x48 8 16x52x60 5
10x82x88 12 8x46x54 9 16x56x65 5
10x92x98 14 8x52x60 10 16x62x72 6
10x102x108 16 8x56x65 10 16x72x82 7
10x112x120 18 8x62x72 12 20x82x92 6
10x72x82 12 20x92x102 7
10x82x92 12 20x102x115 8
10x92x102 14 20x112x125 9
10x102x112 16
10x112x125 18
«z» — число шлицев, «d» — внутренний диаметр, «D» — наружный диаметр, «b» — ширина шлица

По вопросам репетиторства по инженерной графике (черчению), вы можете связаться любым удобным для вас способом в разделе Контакты. Возможно очное и дистанционное обучение по Skype: 1250 р./ак.ч.

Ваша заявка отправленна

В скором времени мы с вами свяжемся

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как можно найти девочку 12 лет
  • Как найти лайкнутые публикации в инстаграме
  • Как найти номер счетчика на сайте
  • Server is still starting please wait before reconnecting как исправить
  • Как составить рассказ на тему нет лучше дружка чем родная матушка 2 класс