Резьбовые соединения стандартными крепежными деталями

Резьбовые соединения – это разъемные соединения двух деталей с помощью резьбы, в которых одна деталь имеет наружную резьбу, а другая внутреннюю.

Изображение резьбового соединения выполняется по ГОСТ 2.311 – 68. На разрезах резьбового соединения в изображении на плоскости, параллельной его оси, резьба стержня закрывает резьбу в отверстии. Линия штриховки доводится до сплошной основной линии. Обозначение резьбы на чертеже осуществляется по наружному диаметру (рис. 4).

 

 

Соединения резьбовые стандартными деталями осуществляются с помощью болтов, шпилек, винтов, гаек и шайб. Структура обозначения стандартных крепежных деталей, имеющих метрическую резьбу следующая:

 

Изделие А 2MI2 х 0,5 - 6д х 60. 58. 35 x Т46ГОСТ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

 

	наименование изделия
	класс точности (при необходимости)
	исполнение
	номинальный диаметр резьбы
	мелкий шаг
	поле допуска резьбы
	длина болта, винта, шпильки, мм
	класс прочности материала
	указание о применяемом материале
	обозначение вида покрытия
	толщина покрытия, мкм.
	номер стандарта

Между позициями 1, 2; 9, 10 и 11, 12 оставляются промежутки, равные ширине прописной буквы данного размера шрифта. Исполнение 1, крупный шаг резьбы, отсутствие покрытия в условном обозначении не указываются.

Класс прочности (позиция 8 в обозначении крепежных деталей) выбирается в зависимости от марки материала по ГОСТ 1759 – 70 (табл. 1.).

 

Таблица 1

Класс прочности гаек, болтов, винтов, шпилек, изготовленных из различных марок сталей

 

Марка материала	Класс прочности
для гаек	для болтов, винтов, шпилек
Ст- 3 кл 3		3,6
Сталь 20	5; 8	4.6; 5.8
Сталь 30, 35		5.6
Сталь 40	6; 8	6.6; 6.8

 

При указании класса прочности в обозначении резьбового изделия точки между цифрами не ставят. Например: пишут 58 вместо 5.8.

Примеры условного обозначения

Болт 2М14 х 50.58 ГОСТ 7798 – 70

Болт второго исполнения, номинальный диаметр резьбы 14 мм, с крупным шагом длиной 50 мм, класс прочности материала 5.6, без покрытия.

Шпилька MI6x0.75-6g x 130.58 ГОСТ 22032 – 76

Шпилька с диаметром резьбы 16 мм, мелким шагом 0.75 мм, с по­лем допуска 6q, длиной 130 мм, класс прочности материала 5.8, без покрытия.

Винт М6х30.58 ГОСТ I49I – 80

Винт с диаметром резьбы 6 мм, длиной 20 мм, класс прочности материала 5.8, без покрытия.

Гайка 2 M16x0.75.5 ГОСТ 5915 – 70

Гайка второго исполнения, диаметр резьбы 16 мм, шаг 0,75, класс прочности 5, без покрытия.

Шайба 22.01 ГОСТ 11371 – 78

Шайба первого исполнения, диаметр крепежной детали 22 мм, груп­па материала 01, без покрытия.

Соединение деталей болтом

В соединение деталей болтом входят следующие крепежные детали: болт, гайка, шайба.

Болт – стандартное резьбовое изделие, представляющее собой стержень, имеющий на одном конце резьбу под гайку, на другом – головку различной формы. Форма головки болта может быть шестигранной, круглой, кольцевой.

Чаще всего в технике применяются болты с шестигранной формой головки болта с конической фаской. Конструкцию и размеры болтов с шестигранной головкой нормальной точности определяет ГОСТ 7798 – 70 (табл. 2).

Гайка – резьбовое изделие, имеющее отверстие с резьбой для навинчивания на болт или шпильку.

Наиболее широкое применение получили шестигранные гайки, которые изготовляются классов точности В, А, С (нормальной, повышенной, грубой точности). Класс точности определяет чистоту отдельных поверхностей гайки. Гайки классов А и В имеют метрическую резьбу с крупным или мелким шагом, а гайки класса С имеют резьбу только с крупным шагом.

Гайки по исполнению могут быть двух видов: исполнение 1 – с двумя наружными фасками, 2 – с одной наружной конической фаской (табл. 4).

Шайба – деталь, которую устанавливают под гайку или головку болта, не имеющая резьбы, с отверстием, несколько большим диаметра стержня (болта или шпильки) сравнительно малой толщины.

Круглые шайбы, изготовляемые по ГОСТ 11371 – 78 (в виде сплошного кругового кольца), выпускают в двух исполнениях: исполнение 1 – без фасок и исполнение 2 – с фаской (табл. 5).

Для соединения деталей с помощью болта в них просверливаются сквозные отверстия диаметром, несколько большим диаметра стержня болта d (рис. 5). Сквозь отверстия пропускается болт и стягиваются детали гайкой, навернутой на резьбовой конец стержня болта. Для равномерной передачи усилия под гайку подкладывается шайба. На рис. 5, а представлено действительное изображение болтового соединения, на рис. 5, б – упрощенное.

б

Длина болта (L болта) зависит от толщины соединяемых деталей (фланцев Ф1 и Ф2), ширины шайбы (s), высоты гайки (m), а также размера фаски на стержне болта (c) и запаса резьбы (a), необходимого для надежности болтового соединения.

Параметры s, m, c, a зависят от номинального диаметра болта и могут быть подобраны из таблиц машиностроительных справочников.

Длина болта L подсчитывается по формуле

L = Ф1 +Ф2 + m +s + a + с, (1)

где Ф1 и Ф2 – толщина соединяемых деталей;

m – высота гайки;

s – толщина шайбы;

а – запас резьбы;

с – фаска резьбы;

a + с = 0,3d.

Рассчитав длину болта по приведенной выше формуле, необходимо подобрать по ГОСТ ближайшее стандартное значение (табл. 3).

 

 

 

При вычерчивании конструктивных (действительных) изображений стандартными крепежными деталями размеры всех элементов берут соответствующими, указанным в стандарте (табл. 3, 4, 5).

На сборочных чертежах и чертежах общих видов применяют
упрощенные изображения резьбовых соединений. ГОСТ 2.515 – 66 устанавливает правила упрошенного изображения крепежных деталей и соединений крепежными деталями.

Упрощенные изображения вычерчиваются по относительным размерам в зависимости от номинального диаметра резьбы (d) – рис. 5, б. На упрощенных изображениях резьба показывается по всей длине стержня; фаски, скругления не изображаются; зазоры между стержнем крепежной детали и отверстием не изображается. На видах, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, резьба на стержне изображается одной окружностью, соответствующей наружному диаметру резьбы, шайба не показывается.

Пример расчета болтового соединения

Для соединения двух деталей (фланцев) толщиной 22 и 26 мм (Ф1 и Ф2) с помощью болта (ГОСТ 7798 – 70), гайки (ГОСТ 5915 – 70) и шайбы
(ГОСТ 11371 – 78) необходимо рассчитать длину болта и подобрать болт
по ГОСТ 7798 – 70 (табл. 3). Задан параметр резъбы болта и гайки М16.

В соответствии с известным номинальным диаметром болта, гайки
(16 мм) высота гайки, взятая из таблицы 4, составляет 13мм, толщина шайбы – 3 мм (табл. 5).

Подсчет длины болта по формуле (1) приведен ниже:

L = 22 + 26 +13 + 3 + 0,3х16 = 68,8 мм

Для рассчитанной длины болта (68,8 мм) из табл. 3 в первой колонке выбирается его длина ближайшая к расчетной. В данном примере длина болта в соответствии с ГОСТ 7798 – 70 составляет 70мм.

Болтовое соединение можно записать следующим образом:

 

Болт М16х70.58 ГОСТ 7798 – 70

Гайка М16.5 ГОСТ 5915 – 70

Шайба 16.01 ГОСТ 11371 – 78

 

Таблица 2

Болты с шестигранной головкой (нормальной точности)

по ГОСТ 7798 – 70 (исполнение 1)

 

Основные размеры болтов, мм
d	Шаг резьбы Р	S	H	D	R
Крупный	Мелкий
		-			10,9	0,25….0,6
	1,25			5,3	14,2	0,4….1,1
	1,5	1,25		6,7	18,7	0,4….1,1
	1,75	1,25		7,5	20,9	0,5….1,6
		1,5		8,8	24,0	0,6….1,6
		1,5			26,7	0,6….1,6
	2,5	1,5			29,6	0,6….1,6
	2,5	1,5		12,5	33,0	0,8….2,2
	2,5	1,5			35,0	0,8….2,2
					39,6	0,8….2,2
					45,2	1….2,7
	3,5			18,7	50,9	1….2,7
Пример условного обозначения болта с резьбой М12, крупным шагом, длиной 60мм:   Болт М12х60.58ГОСТ7798 – 70.

 

Таблица 3

Длина резьбы Lo при номинальном диаметре резьбы d и длине болта

 

d L

Таблица 4

Гайки шестигранные (нормальной точности) по ГОСТ 5915 – 70

 

Исполнение 1 Исполнение 2   Размеры, мм
d	Шаг резьбы, P	m	S	D
Крупный	Мелкий
					10,9
	1,25		6,5		14,2
	1,5	1,25			18,7
	1,75	1,25			20,9
		1,5			23,4
		1,5			26,2
	2,5	1,5			29,6
	2,5	1,5			33,0
	2,5	1,5			35,0
					39,6
					45,2
	3,5				50,8
Пример условного обозначения гайки с резьбой М12, мелким шагом 1,25, исполнения 2, классом прочности 5:   Гайка 2М12 1,25.5 ГОСТ5915 – 70.

 

Таблица 5

Шайбы круглые по ГОСТ 11371 – 78

 

Исполнение 1 Исполнение 2   Размеры, мм
Диаметр резьбы болта	d1	d2	S	C	k
не мeнее	не более
	6,4		1,6	0,4	0,8	0,8
	8,4
	10,5		2,0	0,5	1,0	1,0
	13,0		2,5	0,6	1,25	1,25
	15,0
	17,0		3,0	0,75	1,5	1,5
	19,0
	21,0
	23,0
	25,0		4,0	1,0	2,0
	28,0
	31,0
	37,0		5,0	1,25	2,5
Пример условного обозначения шайбы исполнения 2, для болта с резьбой М10, из материала группы 01:   Шайба 2.10.01 ГОСТ 11371 – 78.

Соединение деталей шпилькой

В соединение деталей шпилькой входят шпилька, гайка, шайба.

Шпилька – стандартное изделие, представляющее собой цилиндрический стержень, имеющий на одном конце (посадочном) резьбу для ввинчивания в одну из соединяемых деталей, а на другом (стяжном) – резьбу для навинчивания гайки.

Форма и размеры шпилек общего применения приведены
в ГОСТ 22032 – 76 – ГОСТ 22043 – 76.

Шпильки выпускают с метрической резьбой номинальной и повышенной точности с различной или одинаковой длиной ввинчиваемых концов.

Длина L1 ввинчиваемого резьбового (посадочного) конца шпильки зависит от ее диаметра и материала детали, в отверстие которой завинчивается шпилька, вторым концом она входит в отверстие другой детали без резьбы.

Данные о размерах глубины ввинчивания шпильки L1 в базовую деталь в зависимости от материала детали приведены в табл. 6. Более мягкий материал базовой детали предполагает выбор шпильки с большим размером ввинчиваемого конца.

 

Таблица 6

Размеры ввинчиваемого конца шпильки в зависимости
от материала детали

 

Длина ввинчиваемого конца (L1)	ГОСТ	Область применения
d	22032 – 76	Сталь, бронза, латунь
1,2d	22034 – 76	Чугун серый
1,6d	22036 – 76	Чугун ковкий
2,0d	22038 – 76	Легкие сплавы
2,5d	22040 – 76

 

Параметры шпилек с ввинчиваемым концом равным диаметру резьбы шпильки (нормальной точности) по ГОСТ 22032 – 76 приведены в табл. 7. Данные по связи длины шпильки с номинальным диаметром и длиной резьбового конца сведены в табл. 8.

При выполнении соединения деталей с помощью шпилек посадочный конец шпильки ввинчивается в глухое отверстие одной из деталей; на стяжной конец надевается присоединяемая деталь, затем шайба и навинчивается гайка, которая и прижимает детали одну к другой.

Конструктивное и упрощенное изображение шпилечного соединения представлено на рис. 6.

Длина шпильки L (без ввинчиваемого конца) рассчитывается по формуле

L = Ф + m + s+ a + c, (2)

где Ф – толщина соединяемой детали;

m – высота гайки;

s – толщина шайбы;

а – запас резьбы;

c – фаска резьбы;

а + с = 0,3d.

После определения расчетной длины шпильки подбирается по ГОСТу ближайшее стандартное значение Lст в зависимости от диаметра шпильки d (табл. 8).

Упрощенное изображение соединения деталей шпилькой вычерчивают по относительным размерам с учетом требований ГОСТ 2.315 – 68. В упрощенном изображении шпилечного соединения конец глухого отверстия детали не показывают.

Пример расчета шпилечного соединения

Для присоединения детали (фланца) толщиной 20 мм (Ф) к базовой
детали с помощью шпильки (ГОСТ 22032 – 76 – табл. 7), гайки
(ГОСТ 5915 – 70) и шайбы (ГОСТ 11371 – 78) необходимо рассчитать длину шпильки и подобрать стандартную шпильку по ГОСТ 22032 – 76 (табл. 8). Задан параметр резъбы шпильки и гайки М14.

В соответствии с известным номинальным диаметром шпильки, гайки (14 мм), высота гайки, взятая из таблицы 4, составляет 10мм, толщина
шайбы – 2,5 мм (табл. 5).

Подсчет длины шпильки по формуле (2) приведен ниже:

L = 20 + 11 +2,5 + 0,3х14 = 3771 мм

Для рассчитанной длины шпильки (37,7 мм) из табл. 8 в первой колонке выбирается ее длина ближайшая к расчетной. В данном примере длина шпильки в соответствии с ГОСТ 22032 – 76 составляет 38 мм.

 

Шпилечное соединение можно записать следующим образом:

Шпилька М14х38.58 ГОСТ 22032 – 76

Гайка М14.5 ГОСТ 5915 – 70

Шайба 14.01 ГОСТ 11371 – 78

Таблица 7

Шпильки с ввинчиваемым концом L = 1,0 d

(нормальной точности) по ГОСТ 22032 – 76

 

Размеры, мм.
Номинальный диаметр резьбы
Шаг Р	Крупный		1,25	1,5	1,75		2,5		3,5
Мелкий			1,25	1,5
Диаметр стержня d
Длина ввинчиваемого резьбового конца L
Размер фаски «С» не менее	для крупного шага резьбы		1,5		2,5
для мелкого шага резьбы			1,5		2,5
Пример условного обозначения шпильки с резьбой М14, мелким шагом 1,5мм, длиной 70мм, классом прочности 5.8:   Шпилька М14 1,5 70.58 ГОСТ22032 – 76.

 

 

Таблица 8

Размеры шпилек, мм

 

Длина L

Номинальный диаметр резьбы d

Длина резьбового конца Lo

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

X

x

x

x

X

x

x

x

X

x

x

X

x

x

X

x

x

Х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

х

Знаком «x» отмечены шпильки с Lo = L -0,5 d.

Соединение деталей винтом

Винты для металла используют как крепежные детали и как винты установочные – фиксирующие взаимное расположение деталей при сборке машин.

Винт крепежный, как и шпилька, ввинчивается в резьбовое отверстие базовой детали, прижимая к ней другую деталь, имеющую отверстие без резьбы, головкой винта (рис. 7, а).

Длина ввинчиваемого конца винта зависит от материала базовой детали и может быть равна 1,5 d для стали и 2 d в остальных случаях.

Расчетная длина винта определяется по формуле

L = Ф + 1,5 d, (3)

где Ф – толщина фланца;

d – диаметр винта.

После определения расчетной длины винта подбирается по ГОСТу ближайшее стандартное значение (табл. 9).

 

 

 

Упрощенное изображение винтового соединения вычерчивается с соблюдением требований ГОСТ 2.315 – 68. Кроме рассмотренных ранее упрощений, необходимо на виде, перпендикулярном оси винта, шлиц показывать сплошной основной линией толщиной 2 S под углом 45º к оси (рис. 7, б).

Винты с потайной (рис. 8) и полупотайной (конической) головками часто применяют вместо болтов, когда выступающие головки мешают работе механизма.

При расчете длины винта с потайной головкой учитывается высота головки винта (k). Расчетная длина винта с потайной головкой для базовой детали из стали определяется по формуле

L = Ф – k + 1,5 d, (4)

где Ф – толщина фланца;

k – высота головки винта;

d – диаметр винта.

После определения расчетной длины винта подбирается по ГОСТу ближайшее стандартное значение (табл. 9).

Пример расчета винтового соединения

Для присоединения детали (фланца) толщиной 25 мм (Ф) к базовой детали с помощью винта с цилиндрической головкой необходимо рассчитать длину винта и подобрать для него стандартную длину по ГОСТ 1491 – 80 (табл. 9). Задан параметр резъбы винта М10.

Подсчет длины винта по формуле (3) приведен ниже:

L = 25 + 15 = 40 мм.

Полученное значение длины винта соответствует стандартному в соответствии с ГОСТ 1491 – 80 (табл. 9).

Для данного винтового соединения запись винта представлена следующим образом:

Винт М10х40.58 ГОСТ 1491 – 80

Таблица 9

Винты с цилиндрической головкой по ГОСТ1491 – 80

 

Размеры, мм.
d	Диаметр головки D	Высота головки k	Ширина шлица n	Глубина Шлица t	Радиус под головкой R	Длина винта L	Длина резьбы Lo в зависимости от L.
от	до	L	Lo
	7,0	2,8	1,0	1,4	0,35			18-70
	8,5	3,5	1,2	1,7	0,5			20-70
	10,0	4,0	1,6	2,0	0,6			22-70
	13,0	5,0	2,0	2,5	1,1			28-70
	16,0	6,0	2,5	3,0	1,1			32-70
	18,0	7,0	3,0	3,5	1,6			35-85
(14)	21,0	8,0	3,0	3,5	1,6			40-90
	24,0	9,0	4,0	4,0	1,6			45-95
Длины винтов берутся из ряда 12,14,16,(18),20,(22),25,(28),30,(32),35,(38),40, (42),45,(48),50,55,60,65,70 . Пример условного обозначения винта с диаметром резьбы 12 мм, c крупным шагом, длиной 50мм, с классом прочности 5.8:   Винт М12 50.58 ГОСТ1491 – 80.

Штифтовые соединения

Штифтом называют обработанный стержень круглого сечения, имеющий цилиндрическую или коническую форму.

Штифтовые соединения широко распространены в промышленности и применяются для неподвижного соединения двух деталей и точной фиксации их друг относительно друга. В некоторых случаях штифты играют также предохранительную роль: срезаясь при перегрузке, они предотвращают разрушение соединяемых деталей. В отверстиях штифты удерживаются силой трения, создаваемой при монтаже соединения с натягом, или благодаря расклепыванию концов штифта.

Штифты на разрезах показывают нерассеченными, если секущая плоскость проходит вдоль их оси (рис. 9). В обозначении штифта указывают его диаметр, длину и номер стандарта.

Штифт 10 х 50 ГОСТ 3128 – 70