Болты, гайки, шайбы конструктивные особенности

Несмотря на то, что в последнее время появилось много крепежных устройств различных конструкций в виде широкого ассортимента саморезов, шурупов в комбинации с пластмассовыми дюбелями (пробками) и без них, традиционные болты и гайки по-прежнему находят самое широкое применение в крепеже.
Болты и гайки используются как крепеж и в машиностроении, и в строительстве, и в мебельных конструкциях, и просто в быту. Особенно незаменимы болты в тех случаях, когда крепежный элемент по диаметру должен быть более 10мм.
Болты и гайки относятся к элементам резьбовых соединений. В России для резьбовых соединений принята метрическая цилиндрическая резьба. Её профиль определяется ГОСТом 9150-91, диаметры и шаг резьбы определяются ГОСТом 8724-81. Профиль метрической резьбы и соотношения размеров резьбы болта и гайки представлены на рис. 1.

Рисунок 1. Профиль метрической резьбы.
Р — шаг резьбы, Н — высота витка резьбы, D — диаметр резьбы болта, D1 — внутренний диаметр резьбы гайки.

В качестве материала для изготовления болтов и гаек чаще всего выбирают сталь марки Ст- 35. Это обеспечивает достаточную прочность болтов на разрыв и срез, а также стойкость резьбы против смятия и срезания при больших усилиях затяжек.
Необходимо заметить, что инструменты, предназначенные для затягивания болтов и гаек, изготавливаются такими, чтобы с их помощью не могло случиться разрушение крепежных деталей, как то: сварачивание резьбы или разрыв болтов. Для этого ручка ключа изготавливается длиной, равной 15- 20 диаметров затягиваемого болта. Ключ с более длинной ручкой при затягивании может разрушить болт.
В случае изготовления болтов и гаек из более мягких сталей, чем сталь Ст- 35, легко будут срезаться или сминаться не только витки резьбы, но и грани головки болта при многократном заворачивании его ключом.
Более твердый материал для болтов, чем сталь Ст- 35, делает крепеж хрупким, что также плохо для этих изделий.
Стандартные диаметры болтов наиболее ходовых размеров представлены в таблице 1. Конструкция болтов бывает также разной.
См. рис. 2.

Рисунок 2. Конструкции болтов

С полной нарезкой резьбы стержня и с неполной, со стандартной шестигранной головкой под ключ и с увеличенной. Изготавливаются болты и с полукруглой гладкой головкой, при этом снизу головки выполняется четырёхгранная, блокирующая от проворачивания часть болта. Болты небольшого диаметра изготавливают с головкой со шлицами под крестовую отвёртку или плоскую.
Изготавливают болты и со специальными головками, например, впотай и с цилиндрическими головками под внутренний шестигранный ключ и под ключ звездочку.
Готовые болты могут быть без антикоррозийного покрытия (чёрные) и с покрытием. Защитное покрытие выполняется оксидированием, фосфатированием или цинкованием. Для придания болтам и гайкам более эстетичного вида их также никелируют или хромируют.
На практике важно бывает знать, какое усилие способен выдержать болт на разрыв в зависимости от его диаметра. Такие данные представлены в таблице 1.

             Таблица 1.

Моменты затяжки измеряют с помощью динамометрического ключа.
Гайки для болтов также изготавливаются предпочтительно из стали Ст- 35 с соответствующей резьбой по диаметру болтов. См. рис. 3.

Рисунок 3. Конструкция типовых гаек

Высота гаек такова, чтобы выдержать усилие затяжки. Увеличение числа витков резьбы в гайке приводит к увеличению её высоты, но заметного увеличения надёжности гайки при этом не происходит.
Изготавливают гайки как без антикоррозийного покрытия (чёрные), так и с покрытием (анодированные,оксидированные, фасфотированные, цинкованные).
Грамотное использование крепежа в виде болтов и гаек предусматривает использование шайб. Шайбы подкладывают под головку болта и под гайку, что позволяет снизить концентрацию напряжения в местах соприкосновения головки болта и гайки со скрепляемыми конструкциями, предохранить конструкцию от смятий и царапин, а также равномерно распределить усилие сжатия на конструкцию вокруг отверстия, в которое вставлен болт.
Шайбы выпускают номинального размера и увеличенного. См. рис. 4.

Рисунок 4. Виды шайб.

а) стандартная шайба б) увиличенная шайба в) шайба гровера
Кроме плоских шайб применяются и разрезные упругие шайбы (гровера) для осуществления контровки болтов и гаек от произвольного отвинчивания. Также как болты и гайки, шайбы выпускают как чёрными (без покрытия), так и с антикоррозийными покрытиями.
Автор: Ткачев Л. А.