Крепежные соединения – Виды крепежных резьбовых соединений

Крепежные резьбовые соединения и их детали

Основные и наиболее распространенные типы крепежных резьбовых соединений: болтовое (а), винтовое (б) и шпилечное (в). Детали этих соединений: болты, гайки, винты, шпильки и шайбы. Геометрические формы, размеры, варианты исполнения и технические требования на эти детали и их элементы регламентированы многочисленными стандартами.

Наиболее дешевы и технологически просты болтовые соединения, так как они не требуют нарезания резьбы в соединяемых деталях. Соединения винтами и шпильками применяют в тех случаях, когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину. Болтовые и шпилечные соединения используют тогда, когда в процессе эксплуатации соединяемые детали подвергаются многократной разборке и сборке.

Детали резьбовых соединений делятся на детали общего назначения и специальные.

Болты общего назначения с шестигранной головкой бывают грубой, нормальной и повышенной точности трех исполнений: без отверстий, с отверстием в стержне и с отверстиями в головке. Стандартами предусмотрены разные варианты конструкций болтов: с уменьшенной шестигранной головкой, с направляющим подголовком, с полукруглой головкой, потайной головкой, усом, квадратным подголовком и др. Кроме того, стандартизованы болты откидные двух типов, служащие для быстрого зажима и освобождения деталей; рым-болты, которые служат для транспортировки тяжелых деталей или изделий, например больших редукторов; болты фундаментные, применяемые для крепления станины или корпуса изделия к фундаменту, болты высокопрочные, болты конические и др.

Гайки общего назначения шестигранные бывают грубой, нормальной и повышенной точности с одной или двумя наружными фасками. Стандартами предусмотрены разные варианты конструкций гаек: с уменьшенным размером «под ключ», гайки высокие, особо высокие, низкие, прорезные и корончатые. Кроме того, стандартизованы гайки круглые шлицевые и с отверстиями «под ключ», расположенными радиально или на торце, гайки-барашки для завинчивания без ключа, гайки колпачковые, гайки высокопрочные и др.

Винты общего назначения делятся на крепежные и установочные: последние служат для фиксации положения деталей, причем форма и размеры отверстий под установочные винты стандартизованы. Винты в зависимости от формы головок бывают: с полукруглой (а), цилиндрической (6), с цилиндрической скругленной (в), с полупотайной (г), с потайной (д). головками с шестигранным углублением под ключ (е), с крестообразным шлицем под специальную отвертку, с накатанной головкой, с шестигранной и квадратной головками и др. Кроме того, стандартизованы винты самонарезающие для металла и пластмассы, винты невыпадающие и шурупы, служащие для соединения деталей из дерева и мягких пластмасс; в отличие от винтов шурупы имеют острый конический конец и резьбу с крупным шагом.

Стержни крепежных винтов (как и болтов) могут иметь одинаковый по всей длине диаметр, либо быть с уменьшенным диаметром ненарезанной части.

В машиностроении чаще других применяют винты с шестигранными головками, так как они позволяют осуществить ключом большую силу затяжки и удобны при завинчивании и отвинчивании (поворот ключа до перехвата всего на ¹/6 оборота).

Шпильки могут иметь ввинчиваемые концы нормальной и повышенной точности с длиной их от d до 2,5d, где d—диаметр шпильки. Конструкция и размеры шпилек стандартизованы.

Концы болтов, винтов и шпилек регламентированы специальным стандартом и показаны на рисунке.

Технические требования на крепежные резьбовые детали стандартизованы и устанавливают для болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей двенадцать классов прочности в зависимости от значения минимального временного сопротивления и предела текучести стали; для гаек из тех же материалов установлено семь классов прочности.

Шайбы подкладывают под гайки или головки болтов для увеличения опорной площади, уменьшения напряжений смятия и предохранения деталей от задиров. Стальные шайбы цилиндрической формы согласно стандартам изготовляют двух исполнений (без фасок и с одной наружной фаской) и двух классов точности А и С. Кроме того, стандартизованы шайбы увеличенные и уменьшенные, шайбы стопорные с внутренними и наружными зубьями, шайбы косые (для соединения деталей, имеющих уклон), шайбы упорные быстросъемные, шайбы к высокопрочным болтам, шайбы пружинные и др. Для предотвращения изгиба стержня болта или шпильки и перекоса опорных поверхностей применяют сферические шайбы.

studfiles.net

Глава 2. 2. Разъемные соединения.

2.2.I. Резьбовые соединения.

Цель — изучение видов резьб и их основных параметров, конструктивных особенностей болтовых и винтовых соединений, конструкций болтов, шпилек, гаек и стопорящих шайб, способов расчета на прочность резьбовых соединений при различных способах приложения нагрузки и с учетом особенностей и назначения конструкции.

Резьбовые соединения относятся к разъемным и осуществ­ляются крепежными деталями с помощью резьбы. В машинострое­нии наибольшее распространение получили следующие виды резь­бовых крепежных соединений

(рис. 2.18): а) болтами, установ­ленными в сквозных отверстиях соединяемых деталей, и навинчи­вающимися на них гайками; б) винтами, проходящими сквозь отверстие одной детали и ввертываемых в резьбовое отверстие другой детали; в) шпильками, ввертной конец которой уста­навливают как правило с натягом в нарезном гнезде одной из соединяемых деталей, в другой детали сверлится отверстие. Крепежные детали общего назначения изготовляют обычно из стали 45. В серийном производстве резьбу нарезают методами накатывания на резьбонарезных станках-автоматах или фрезе­рованием на резьбофрезерных станках. В мелкосерийном и штуч­ном производстве резьбу нарезают вручную метчиками (в от­верстиях) или плашками (на стержнях). Нарезку на токарно-винторезных станках производят для резьбы с повышенными тре­бованиями к точности и шероховатости поверхностей.

Рис. 2.18. Виды резьбовых соединений:

а) болтовое, б) винтовое, в) шпилечное

Виды резьб и основные параметры.

Резьбы, используемые в машиностроении, по назначению разделяют на крепежные, предназначенные для соединения деталей, и ходовые -для винтовых механизмов (рис. 2.19).

К крепежным относятся метрическая резьба треугольного профиля и трубная — треугольного профиля со скругленными вершинами и впадинами для обеспечения герметичности соединений. Ходовые резьбы бывают прямоугольно­го и трапецеидального профиля.

Резьбы характеризуются следующими параметрами (рис.2.19): наружным диаметром — d, внутренним диаметром – d₁, средним (теоретическим) диаметром —, шагом -p (расстояние между одноимен-

ными точками соседних витков), ходом –p₁ (произведение шага на число заходов — k ), числом заходов — k определяемым количеством параллельно наре­занных винтовых канавок (крепежные резьбы обычно однозаходные), высотой профиля — h, углом при вершине профиля —, углом подъема резьбы —.

Рис.2.19. Профиль и основные параметры резьбы

метрической, трубной, прямоугольной и трапециидальной

Геометрические параметры резьбы стандартизованы и при­водятся в таблицах. К достоинствам резьбовых соединений следует отнести удобство сборки-разборки, надежность соединения, простоту в изготовлении, высокую точность при сборке. Недостатком соеди­нений является пониженная прочность вследствие наличия кон­центраторов напряжений..

Виды крепежных соединений

Резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек и гаек. Болтовое соединение применяют в случае, когда возможно выполнение сквозных отверстий в стя­гиваемых деталях. Суммарная толщина стягиваемых деталей ог­раничена из-за унифицированной длины стандартных бол­тов. Наибольшее распространение получили шестигранные гайки и болты с шестиг­ранной головкой .

Болт, у которого диаметры стержня и резьбы совпадают, называется » жестким» и применяется в малонагруженных конструкциях небольшой толщины. В ответственных конструкциях применяют «упругие» болты, у которых диаметр стержня уменьшается до внутреннего диаметра резьбы. При этом улуч­шаются условия работы стяжного соединения при действии ударной нагрузки.

Винты со шлицем (рис.2.20) под отвертку используются для ненагруженных соединений вследствие невозможности сило­вой затяжки и затруднительности стопорения. В машиностроении наибольшее распространение получили винты с коническими го­ловками несмотря на такой недостаток, как центрирование по двум поверхностям ( по конусу и резьбе). Стопорение таких соединений для пластичных материалов обычно осуществляется закерновкой и завальцовкой головки винта. Более широкое использование находят винты с усиленными завертными эле­ментами (рис. 2.20).

Стандартные гайки изготавливают нормальной и по­вышенной точности. Основные типы шестигранных гаек показаны на рис. 2.21.

В зависимости от назначения гайки могут иметь высоту 0,3…1,25 диаметра резьбы. Высокие гайки используют для высоконагруженных соединений.

Рис. 2.20 Конструкция винтов со шлицем и с усиленными завертными элементами

Рис.2.21 Типы гаек: шестигранные с

фаской и шестигранные под шплинты

studfiles.net

1. Соединение деталей

Механизмы, машины и их узлы состоят из деталей, соединенных между различными способами. Соединение деталей, которое можно многократно собирать и разбирать, не разрушая основные или соединительные детали, называются разъемными. К таким соединениям относятся резьбовые, шпоночные, штифтовые.

Если соединение невозможно разобрать без разрушения одной из входящих в него деталей, то такой его вид называется неразъемным. К ним относятся соединения сварные, паянные, клеевые.

1. Соединения крепежными деталями

Соединения крепежными деталями широко применяются в машиностроении и относятся к разъемным. Они образуются с помощью специальных деталей. Основные крепежные детали: болты, шпильки, винты, шплинты. Вспомогательные детали: гайки, шайбы.

Форма, размеры и другие характеристики крепежных деталей устанавливаются стандартами. Крепежные детали имеют, как правило, метрическую резьбу с крупным шагом.

Болт представляет собой цилиндрический стержень, на одном конце которого имеется головка, на другом – резьба для навинчивания гайки.

В машиностроении наибольшее распространение имеют болты с шестигранной головкой, изображенный на рис.1.

Размеры болтов с шестигранной головкой нормальной точности определяет ГОСТ 7798-70.

Рис. 1. Болт с шестигранной головкой

Каждому диаметру болта соответствуют определенные размеры головки и несколько размеров его длины, которые стандартизированы. Длиной болта l считается размер от резьбового конца стержня до опорной поверхности головки.

Размеры болта d и l являются определяющими и входят в его обозначение. Длина резьбовой части стержня болта l₀ устанавливается в зависимости от его диаметра d и длины l.

ГОСТ 7798-70 предусматривает три исполнения болтов. Болт, изображенный на рис. 1, относится к исполнению 1.

В приложении 1 дана таблица размеров болтов по ГОСТ 7798-70 исполнения 1.

Шпилькой называется крепежная деталь, представляющая собой цилиндрический стержень, имеющий с двух сторон резьбу (рис. 2).

Рис. 2. Шпилька

Резьбовой конец шпильки l₁, ввинчивается в деталь, и называется посадочным. Его длина зависит от прочности и пластичности материала, из которого изготовлена деталь и от диаметра резьбы.

Длиной шпильки l называют длину части шпильки без посадочного конца. Длина резьбовой части шпильки под гайку зависит от диаметра резьбы d и длины шпильки l.

Размеры шпилек в зависимости от диаметра резьбы и длины посадочного конца определены соответствующими стандартами.

В таблице 2 приведены ГОСТы на шпильки нормальной точности с разной длиной посадочного конца.

Таблица2

Материал	Сталь	Чугун	Алюминий
Длина посадочного конца	l1 = d	l1 = 1,25d	l1=2 d
ГОСТ	22032-76	22034-76	22038-76

Винтом называется цилиндрический стержень, на одном конце которого нарезана резьба, на другом имеется головка.

Винты бывают двух типов: крепежные и установочные. Для соединения деталей служат крепежные винты.

Головки винты могут иметь следующий вид: цилиндрическая, квадратная, полукруглая, полупотайная, потайная, шестигранная.

Винты с шестигранными и квадратными головками завинчиваются ключом. Винты остальных типов имеют прорези (шлицы) и могут завинчиваться отверткой.

Рис.3. Винт с цилиндрической головкой

На рис. 3 изображен винт с цилиндрической головкой, размеры которого определяются по ГОСТ 1491-80, исполнение 2. Определяющими размерами служат диаметр резьбы d и длины l. За длину l такого винта принимают длину стержня (без головки).

На рис. 4 изображен винт с потайной головкой, размеры которого определяются по ГОСТ 17475-80. Длина такого винта включает в себя цилиндрическую часть и головку.

Рис. 4 Винт с потайной головкой

Гайкой называется деталь, имеющая отверстие с резьбой для навинчивания на болт или шпильку. Совместно с болтом и шпилькой они служат для скрепления соединяемых деталей. Наиболее часто применяется гайка шестигранная, изображенная на рис.5.

Рис. 5. Гайка шестигранная

Гайки шестигранные нормальной точности выполняются по ГОСТ 5915-70. Этот стандарт устанавливает два типа исполнения гаек.

Шайбы представляют собой пластины с отверстиями, как правило, круглой формы, подкладываемые под гайки или головки болтов.

На рис. 6 изображена круглая шайба, размеры которой определяются по ГОСТ 11371-78, исполнение 1. Определяющим для размеров шайбы служит диаметр резьбы стержня, на который шайба надевается.

Рис. 6. Шайба

Условное обозначение крепежных деталей на учебных чертежах включает:

а) наименование детали;

б) тип исполнения;

в) диаметр резьбы;

г) мелкий шаг резьбы;

д) длину;

е) класс прочности;

ж) номер размерного стандарта.

Исполнение 1, крупный шаг резьбы в обозначении не указывают.

Примеры условного обозначения:

а) болт с шестигранной головкой диаметр резьбы d = 12 мм, длиной l = 60 мм, класс прочности = 5.8

Болт М12´60.58 ГОСТ 7798-70;

б) шпилька ГОСТ 22032-76 диаметр резьбы d =16 мм, с крупным шагом, длиной l = 120 мм, класс прочности 5.8

Шпилька М16´120.58 ГОСТ 22032-76;

в) винт с цилиндрической головкой, исполнение 2, диаметр резьбы d = 8 мм, с крупным шагом, длиной l = 40 мм, класс прочности 5.8

Винт 2М8´40.58 ГОСТ 1491-80;

г) гайка шестигранная, исполнение 1, диаметр резьбы d = 12 мм, с крупным шагом, класс прочности 5

Гайка М12.5 ГОСТ 5915-80;

д) шайба нормальная, исполнение 1 для крепежной детали с диаметром резьбы 12 мм

Шайба 12 ГОСТ 11371-78.

Изображение резьбового соединения включает изображение соединяемых и крепежных деталей.

На разрезах резьбового соединения крепежные детали изображаются не рассеченными (ГОСТ 2.305-68) с резьбой, указанной условно по ГОСТ 2.311-68.

При выполнении сборочных чертежей и чертежей общего вида применяют упрощенные и условные изображения крепежных деталей. Эти изображения должны соответствовать ГОСТ 2.315-68.

Соединение болтовое применяется для скрепления двух и более деталей небольшой толщины. Кроме скрепляемых деталей в соединение входят: болт, гайка, шайба. Соединение болтовое изображено на рис. 7. длина болта определяется по размерам элементов соединяемых деталей с учетом толщины шайбы и высоты гайки.

Для соединения, изображенного на рис. 7, длина болта определяется по следующей формуле:

l=b₁+b₂+s+H+a ,

где: b₁, b₂ – толщина скрепляемых деталей;

s – толщина шайбы;

H – высота гайки;

a – выход конца болта из гайки.

Полученную расчетную длину болта следует округлить до ближайшего большего значения стандартной величины по соответствующему стандарту для болта. По этому же стандарту определяют длину нарезной части болта.

Крепежные детали на сборочных чертежах принято вычерчивать не по действующим, а по относительным размерам. За основу принимается наружный диаметр резьбы болта d.

Относительные размеры болтового соединения вычисляются по следующим эмпирическим формулам:

D=2d s=0,15d d₂=1,1d H₁=0,7d

H=0,8d d₁=0,85d C=0,12d a=0,25d

На сборочном чертеже болтовое соединение рекомендуется изображать упрощенно (ГОСТ 2.315-68). Упрощенное изображение болтового соединения показано на рис.8.

На сборочных чертежах применяют следующие упрощения:

-не изображаются фаски на головке и стержне болта, на гайке;

-не показываются зазоры между болтом и скрепленными деталями;

-резьбу изображают по всей длине стержня;

-на виде сверху резьбу не изображают и не вычерчивают шайбу. Относительные размеры элементов болтового соединения при упрощенном изображении определяются по тем же формулам, что и для действительного изображения.

Соединение шпилечное применяется в том случае, когда в одной из скрепляемых деталей невозможно выполнить сквозное отверстие.

Шпилька одним концом ввинчивается в тело детали, а на другой конец, проходящий в отверстие второй детали, навинчивается гайка. Под гайку подкладывают шайбу.

Рис. 9. Шпилька, ввернутая в гнездо

На рис. 9 изображена шпилька, ввернутая в отверстие с резьбой (гнездо). Глубина гнезда под посадочный конец шпильки выполняется равной l₁+l₂,

где, l₁ – длина посадочного конца шпильки. Величина l₂=0,85d. Она состоит из запаса резьбы l₃=0,5d и недореза резьбы, равного 0,35 d.

Соединение шпилечное изображено на рис.10. Длина шпильки подсчитывается по следующей формуле:

l=b+s+H+a,

где, b – толщина детали;

s – толщина шайбы;

H – высота гайки;

a – выход конца шпильки из гайки.

Полученную по расчету величину шпильки округляют до ближайшей большей стандартной длины по ГОСТ. По этому же стандарту определяют и длину нарезанной части l₀ под гайку. Вычерчивают соединение шпилечное по относительным размерам. Величину размеров определяют по тем же формулам, что и для соединения болтом. Формулы для определения размеров l₂, l₃ приведены выше.

На рис. 11 приведено упрощенное изображение соединения шпилькой. В соответствии с ГОСТ 2.315-68 гнездо под посадочный конец шпильки изображают укороченным. Его длина равна длине посадочного конца l₁ . Резьбу изображают по всей длине шпильки, но при этом сохраняется линия границы резьбы посадочного конца, совпадающая с линией разъема деталей. Остальные упрощения те же, что и для соединения болтового.

Соединение винтовое применяется, когда в одной из деталей отверстие не сквозное и нет места для размещения гайки или гаечного ключа для ее завинчивания. Винт завинчивается в тело детали, прижимая к ней другую деталь своей головкой.

Длина винта с цилиндрической головкой рассчитывается по следующей формуле:

l = b + l₁

где: b – толщина детали;

l₁ – длина ввинченной части винта.

Подсчитанную таким образом длину винта округляют до ближайшей большей величины по ГОСТ. По этому же стандарту определяют длину нарезанной части винта l₀.

Длина ввинчиваемой части винта так же, как и у шпильки, зависит от пластичности материала и определяется по тем же соотношениям.

На рис. 12 изображено соединение деталей винтом с цилиндрической головкой.

Размеры глухого отверстия для винта аналогичны размерам отверстия для шпильки. Соотношения для определения величин l₂, l₃ приведены в разделе «Соединение шпилькой».

Соединение винтом вычерчиваются по относительным размерам. Величину размера определяют по следующим соотношениям:

D=1,5d f=0,85d

H=0,6d k=0,15d

Величины c, d₁, d₂ определяют по соотношениям, приведенным для соединения болтового.

Шлицы головок винтов на главном виде изображают по оси винта, на виде сверху – под углом 45⁰ к основной надписи чертежа.

На сборочном чертеже соединение винтовое принято изображать упрощенно. Упрощенное изображение соединения винтового показано на рис.13. На упрощенном изображении шлицы головок винта изображают одной сплошной линией толщиной 1,5 s, остальные упрощения те же, что и для описанных выше соединений.

На рис. 14 приведено упрощенное изображение соединения винтом с потайной головкой (ГОСТ 17475-80).

Длина винта рассчитывается по той же формуле, что и в предыдущем винтовом соединении. Относительные размеры головки винта определяется по следующим соотношениям:

т = 0,5 d, n = 0,5…1 мм

Остальные относительные размеры соединения такие же, как для других крепежных соединений.

одной сплошной линией толщиной 1,5 s, остальные упрощения те же, что и для описанных выше соединений.

На рис. 14 приведено упрощенное изображение соединения винтом с потайной головкой (ГОСТ 17475-80).

Длина винта рассчитывается по той же формуле, что и в предыдущем винтовом соединении. Относительные размеры головки винта определяется по следующим соотношениям:

т = 0,5 d, n = 0,5…1 мм

Остальные относительные размеры соединения такие же, как для других крепежных соединений.

Рис. 14. Соединение винтом с потайной головкой.

studfiles.net

виды соединений, преимущества и недостатки

Содержание: [скрыть]

1. Виды
2. Крепеж с перфорацией
3. Уголки крепежные
4. Фасонный крепеж
5. Потайные детали «Еж»
6. Шип-паз
7. Опоры
8. Скрытый крепеж
9. Крепеж со сложной резьбой
10. Декоративные накладки

Крепеж деревянным конструкциям необходим для соединения строительных элементов в комплекс. Монтажные детали изготавливаются из стали, алюминиевых сплавов, других металлов.

Виды

Крепежи различаются размерами, выполняемыми функциями в узлах соединений деревянных элементов между собой и в креплениях дерева к другим материалам: бетону, кирпичу, металлу. Применение деталей позволяет равномерно распределять нагрузки, избегать разрушительных деформаций внутри дерева.

Виды:

• с перфорацией;
• уголки;
• фасонные;
• потайные детали «Еж»;
• шип-паз;
• опоры;
• скрытые;
• со сложной резьбой;
• декоративные накладки.

Крепеж с перфорацией

Основной материал монтажных элементов — оцинкованная сталь. Геометрия конструкций может быть различной. Общий признак — наличие множества отверстий. Перфорация дает возможность выбрать нужную точку крепления в дереве. Через нее ввинчивают саморезы или забивают винтовые гвозди. Преимущества этого вида крепежа:

• Экономия времени на соединение конструктивных элементов из дерева.
• Небольшое количество отходов при выполнении крепления узлов.
• Возможность установки нескольких метизов в одной плоскости. Это повышает несущую способность узла крепления.
• Многообразие видов монтажных изделий. Позволяет подобрать оптимальное решение для равномерного распределения нагрузки на деревянные компоненты части здания, сооружения.
• Универсальность. Подходит для всех пиломатериалов.

Типы:

• пластины;
• уголки;
• держатели для балок;
• рейки трехмерные;
• монтажная лента.

Пластины

Планки с множеством отверстий используются для скрепления деревянных элементов в одной плоскости. В плане детали могут быть разной формы (например, в виде литеры T, Z). Пластины изготавливаются из стали толщиной 1–3 мм и более.

Детали легко сгибаются, что удобно при сопряжении древесины под углом 90° и более. Ножницами по металлу пластины можно кроить.

Уголки

Для соединения деревянных конструкций под прямым углом применяются равносторонние, усиленные, с двойным усилением, анкерные металлические уголки. Существуют более сложные изделия: Z-образные, скользящие, других модификаций.

 

Держатели для балок

Изделие позволяет соединить балку и брусья. Крепление устанавливается на саморезах или шурупах. Опорная часть балки фиксируется с боков и снизу. Перпендикулярные плоскости стальной детали закрепляются на поперечном брусе. На фото представлен один из вариантов держателя.

Рейки трехмерные

Бывают разной длины. Особенность конструкции — элементы соединения фиксируют дерево в трех плоскостях. Рейки образуют прочное и надежное скрепление в узлах. Металлические продольные рейки выполняют две функции: связывают древесину в единую систему, являются несущими балками, которые берут на себя существенную часть вертикальной нагрузки.

Крепеж — Т-образный профиль из прочного стального сплава. Их производством занимается итальянская фирма Alumidi. Рейки подбираются исходя из поперечного сечения соединяемых элементов, уровня динамических и статических нагрузок.

Монтажная лента

Перфорированная оцинкованная стальная лента используется как вспомогательный фиксатор при выполнении сложных узлов деревянных конструкций. Ее легко разрезать на фрагменты. Применяется и в качестве крепления неметаллических изделий к древесине.

Уголки крепежные

Эти монтажные элементы имеют на смежных плоскостях одно или два отверстия. Уголки для крепления древесины могут быть снабжены 1 или 2 ребрами жесткости. Используются при возведении сооружений из дерева, изготовлении мебели.

Могут быть основными и вспомогательными крепежами древесины к другим материалам. Внутренний угол — 90°,120° или 135°.

Фасонный крепеж

К этому виду металлических изделий относится широкий ассортимент деталей.

Потайные детали «Еж»

Стальные шайбы имеют внутреннюю резьбу под наклоном. В древесине через шайбы просверливают сквозные отверстия. С обратной стороны также устанавливают шайбу. В канал ввинчивают шпильку, которая стягивает дерево.

В узлах соединений устанавливается несколько шпилек сразу. В массиве древесины стержни занимают перекрещивающееся положение. Этим создается прочное скрытое крепление деревянных конструкций. Крепление также осуществляется длинными саморезами, которые в массиве древесины располагаются под углом (обычно 45°). Этим способом пользуются при возведении деревянной кровли.

Шип-паз

Крепление создается за счет материала соединяемых деталей. В одном элементе удаляют древесину вокруг выступа (шипа), в другом массиве вырезают паз.

Шип должен входить в паз с некоторым усилием для прочного защемления выступа в отверстии. Боковые напряжения создают силы трения между шипом и пазом, формируют практически неразъемное соединение.

В зависимости от габаритов деталей определяют размеры шипов и пазов. В сечении они могут быть прямоугольными, квадратными, овальными. Для повышения несущей способности узлов детали смазывают столярным или синтетическим клеем. В некоторых случаях крепления усиливают установкой дополнительного металлического крепежа.

Опоры

Это две опорные стальные пластины, стягиваемые между собой шпилькой. Устанавливаются между низом деревянного дома и фундаментом. Верхняя площадка фиксируется с помощью саморезов и болтов к нижним деревянным конструкциям здания. Нижняя пластина свободно опирается на основание дома или закрепляется метизами, сваркой. Конструкция исполняет роль домкрата. С помощью поворота шпилек регулируют горизонтальность пола. Этот вид крепежа дает возможность исключить проникновение влаги вверх, создает надежную опорную систему дома.

Скрытый крепеж

Преимущество — невидимое соединение массивных конструкций. Стяжные элементы скрыты в пазах древесины, которые соединены просверленным каналом. Внутрь вставляют шпильку. С одной стороны стержень выходит наружу, имеет гайку. Вращая гайку со шпилькой, подтягивают пластину, скрытую в пазе.

Скрытые крепления применяются в интерьерах каркасных домов из клееного бруса. Этот вид крепежа дорогой. Процесс установки трудоемок.

Крепеж со сложной резьбой

Сложная резьба — совмещение винтовой режущей поверхности самореза со сверлом на его конце. Сверло уже диаметра винта. Оно пробивает дорогу режущей спирали шурупа. Метизы этого профиля применяются в работе с твердыми породами дерева.

Декоративные накладки

Предназначены для оформления швов соединений из бруса и доски. Фигурные пластины устанавливаются внутри помещений, на фасадах деревянных домов.

 

derevo-s.ru

5.3.7. Резьбовые крепежные соединения

Конструктивные элементы

261

На чертежах указывают два размера: длины резьбы h и общую длину H стержня или глубину глухого отверстия (рис. 5.25). Размер длины резьбы указывают, как правило, без сбега.

Рис. 5.25. Изображение резьбы «в упор»

Общую длину Н стержня или глубину глухого отверстия, где выполняют резьбу «в упор», определяют, исходя из простого математического соотношения:

где h — необходимая длина резьбы полного профиля в миллиметрах; h2 — недорез резьбы в миллиметрах. При этом недорез определяют по справочным таблицам соответствующих стандартов (например, по табл. 5.5).

Для соблюдения технологии нарезки резьбы и облегчения накручивания сопрягаемой детали (гайки, болта, шпильки и т. д.) торцевая часть как стержня, так и отверстия должна иметь фаску. Размеры фасок устанавливаются соответствующими стандартами (для метрической резьбы размеры фасок в зависимости от шага можно определить по данным табл. 5.5).

К соединениям резьбовыми крепежными элементами относят соединения при помощи стандартных крепежных изделий — болтов, шпилек, винтов и гаек. Сами стандартные крепежные изделия моделировать не надо — они вставляются в сборочное изделие через Библиотеку крепежа для КОМПАС-3D. Об этом подробнее речь пойдет в разд. 9.3.3. Однако для проектирования отверстий под крепежные элементы надо не только хорошо представлять конст-

рукцию будущего соединения, но и знать методику определения конструктивных параметров как самих крепежных элементов, так резьбовых и сквозных отверстий в соединяемых деталях.

Длина глухого резьбового отверстия в соединяемой детали определяется по формуле (5.3).

Размеры сквозных отверстий под болты, шпильки и винты определяются специальными нормативами стандарта (табл. 5.6). Для более точного выполнения сквозных отверстий выбирают размеры из ряда 1, для более грубого — из ряда 3 (предельные отклонения размеров отверстий для ряда 1 — по Н12, для ряда 2 — по Н13, для ряда 3 — по Н14).

Таблица 5.6. Сквозные отверстия под крепежные детали по ГОСТу 11284-75

		Диаметр сквозного отверстия
	Диаметр стержня крепежной детали
		Ряд 1	Ряд 2	Ряд 3
	3	3,2	3,4	3,6
	4	4,3	4,5	4,8
	6	6,4	6,6	7,0
	8	8,4	9,0	10,0
	10	10,5	11,0	12,0
	12	13,0	14,0	15,0
	16	17,0	18,0	19,0
	20	21	22	24
	24	25	26	28
	30	31	33	35
	36	37	39	42
	42	43	45	48
	48	50	52	56
	56	58	62	66
	64	66	70	74

На чертежах соединения крепежными деталями показывают в одном из видов:

конструктивного изображения, на котором размеры изображаемых деталей и их элементов в точности соответствуют действительным размерам, указанным в соответствующих стандартах;

Конструктивные элементы

263

упрощенного изображения, в котором все детали вычерчиваются по относительным размерам в зависимости от номинального диаметра резьбы.

Болтовое соединение

Болтовое соединение встречается во многих машинах, механизмах и сооружениях. Обычно болтовое соединение включает болт, гайку и шайбу (рис. 5.26). В соединяемых деталях высверливаются отверстия, диаметр которых должен быть больше номинального диаметра болта. Размер отверстий выбирается по данным табл. 5.6.

Рис. 5.26. Болтовое соединение

На рис. 5.27, а показано конструктивное, а на рис. 5.27, б — упрощенное изображение болтового соединения. Отличие упрощенного изображения от конструктивного заключается в следующем:

резьбу показывают по всей длине стержня болта;

не показывают фаски на конце стержня болта, головке болта, гайке, шайбе;

не показывают зазор между стержнем болта и отверстиями в скрепляемых деталях.

Длина болта l не включает его головку (рис. 5.28) и определяется по формуле:

l = h2 + h3 + h4 + h5 + (2—3)P,

(5.4)

где h2 и h3 — толщины скрепляемых деталей в миллиметрах; h4 — толщина шайбы в миллиметрах; h5 — высота гайки в миллиметрах; P — шаг резьбы болта в миллиметрах.

Рис. 5.27. Конструктивное (а) и упрощенное (б) изображение болтового соединения

Рис. 5.28. Длины болта (а), шпильки (б) и винта (в)

Конструктивные элементы

265

Полученное расчетное значение l сопоставляют с рядом длин болтов, предусмотренных соответствующими стандартами, и принимают ближайшее значение.

Длину b резьбовой части болта принимают равной 1,5d и округляют до ближайшего значения по стандарту.

Иногда болт может использоваться как винт, т. е. он вкручивается в резьбовое отверстие, сооруженное в соединяемой детали. В этом случае длину резьбовой части b болта выбирают так же, как для шпильки (т. е. в зависимости от материала соединяемой детали), но с увеличением на 2—3 витка так, чтобы конец резьбы был выше разъема деталей. Затем полученное значение округляют до ближайшего по стандарту.

При проектировании деталей, соединяемых болтовым соединением, необходимо предусмотреть места под шестигранные головки болтов, шестигранные гайки и шайбы. Это требование относится, в первую очередь, к деталям, получаемым литьем. Места, на которые опираются головки болтов и гайки, выполняются в виде небольших цилиндрических выступов — бобышек или, наоборот, углублений (рис. 5.29).

Рис. 5.29. Болтовое соединение, в котором для размещения головки болта и гайки предусмотрены бобышка и углубление

При выполнении двумерных чертежей в системе КОМПАС-График предусмотрена возможность построения мест под шестигранные головки болтов, шестигранные гайки и шайбы с использованием специальной библиотеки (Менеджер библиотек | Машиностроение | Конструкторская библиотека | Конструктивные элементы | Места под болт). Однако для выполнения 3D-моделей эти места необходимо проектировать «вручную».

266 Глава 5

Таблица 5.7. Размеры бобышек и углублений под шестигранные головки болтов,

шестигранные гайки и шайбы, мм

				D1			D2
		Размер
	Диаметр		Под го-	Под шайбы		Под го-		Под
		под
	резьбы		ловки			ловки	Под	головки
		ключ		умень-	нормаль-
			болтов			болтов	шайбы	болтов
			и гайки	шенные	ные	и гайки		и гайки
	3	5,5	10	10	12	8	10	—
	4	7	14	14	14	10	12	—
	5	8	16	16	16	12	12	20
	6	10	18	18	18	14	14	22
	8	12	20	20	—	18	—	26
		14	24	—	24	20	20	26
	10	14	24	24	—	20	—	26
		17	28	—	30	24	26	30
	12	17	28	28	—	24	—	30
		19	30	—	34	26	28	32
	16	22	34	34	—	30	—	36
		24	38	—	40	32	34	40
	20	27	42	42	—	36	—	45
		30	45	—	45	40	40	48
	24	32	48	48	—	42	—	52
		36	52	—	55	45	50	60
	30	41	60	60	—	52	—	63
		46	65	—	65	60	60	70
	36	50	70	70	—	65	—	75
		55	80	—	80	70	70	85
	42	55	80	80	—	70	—	85
		65	90	—	90	80	85	—
	48	65	90	90	—	80	—	—
		75	100	—	100	95	95	—

Примечание.

Размеры под шайбы даны при проектировании углублений с h3 меньше 1/3 высоты головки болта или гайки.

Размеры под головки болтов и гайки даны при проектировании углублений с h3 больше 1/3 высоты головки болта или гайки.

Конструктивные элементы

267

На рис. 5.30 показаны параметры бобышек и углублений. Диаметры бобышки и углубления должны выбираться из табл. 5.7. Высота бобышки h2 и размер углубления h3 определяются конструктором, кроме случаев, когда размер углубления h3 превышает 1/3 высоты головки болта или гайки. В этом случае диаметр углубления должен предусматривать возможность захвата крепежного изделия при помощи торцевого ключа (см. последнюю колонку в табл. 5.7).

Рис. 5.30. Конструктивные параметры мест под шестигранные головки болтов, шестигранные гайки и шайбы

Шпилечное соединение

Шпилечное соединение состоит из шпильки, гайки и шайбы (рис. 5.31). В одной из скрепляемых деталей сооружается так называемое гнездо под шпильку — высверливается отверстие (как правило, глухое), и в этом отверстии нарезается резьба в упор. Глубину гнезда вычисляют по формуле (5.3), а длину резьбы полного профиля h принимают больше на 2—3 витка, чем длина ввинчиваемого конца шпильки b1.

В другой скрепляемой детали изготовляется сквозное отверстие так, чтобы между поверхностью шпильки и деталью был небольшой зазор (диаметр сквозного отверстия выбирается по данным табл. 5.6).

На рис. 5.32, а показано конструктивное, а на рис. 5.32, б — упрощенное изображение шпилечного соединения.

268				Глава 5

Рис. 5.31. Шпилечное соединение

а б

Рис. 5.32. Конструктивное (а) и упрощенное (б) изображение шпилечного соединения

Конструктивные элементы

269

Упрощенное изображение отличается от конструктивного:

резьбу показывают по всей длине стержня шпильки;

не изображают фаски на концах стержня шпильки и гайки;

не изображают зазор между шпилькой и отверстием в прикрепляемой детали;

границу резьбы показывают только на ввинчиваемом конце шпильки;

не показывают гнездо под ввинчиваемый конец шпильки.

Длина шпильки l не включает длину ввинчиваемого конца b1 и определяется по формуле:

l = h3 + h4 + h5 + (2—3)P,

(5.5)

где h3 — толщина прикрепляемой детали в миллиметрах; h4 — толщина шайбы в миллиметрах; h5 — высота гайки в миллиметрах; P — шаг резьбы шпильки в миллиметрах.

Полученное расчетное значение l сопоставляют с рядом длин шпилек, предусмотренных соответствующими стандартами, и принимают ближайшее значение.

Длина гладкой части стержня шпильки должна быть не меньше 0,5d, т. е. длина b резьбовой части шпильки должна быть равна (l – 0,5d). Полученное значение округляют до ближайшего значения по стандарту.

Длину ввинчиваемого конца b1 выбирают, исходя из материала детали, в которую вкручивается шпилька. Эта длина связана определенными соотношениями с номинальным диаметром шпильки d (табл. 5.8).

Таблица 5.8. Область применения шпилек класса точности В

	Длина ввинчиваемого		ГОСТ	Область применения
	резьбового конца
	b1 = d		22032-76	Для резьбовых отверстий в стальных,
				бронзовых и латунных деталях
	b1	= 1,25d	22034-76	Для резьбовых отверстий в деталях из
				ковкого и серого чугуна
	b1	= 1,6d	22036-76
	b1	= 2d	22038-76	Для резьбовых отверстий в деталях из
				легких сплавов
	b1	= 2,5d	22040-76
	—		22042-76	Шпильки с двумя одинаковыми по длине
				резьбовыми концами для деталей с глад-
				кими отверстиями

Винтовое соединение

Если детали соединяются при помощи винта, то такое соединение называется винтовым. Винт в отличие от болта затягивается не гайкой, а вкручивается непосредственно в соединяемую деталь (рис. 5.33). Так же, как в шпилечном соединении, в одной из скрепляемых деталей сооружается гнездо, а в другой — высверливается сквозное отверстие. Выбор параметров резьбового и сквозного отверстий в соединяемых деталях аналогичен шпилечному соединению.

Рис. 5.33. Винтовое соединение

Винтовое соединение, как и другие крепежные детали, можно вычерчивать или по стандартным размерам (рис. 5.34, а), или условно, по размерам, определенным в зависимости от диаметра d резьбы (рис. 5.34, б). Непременное условие изображения винта — на плоскости, перпендикулярной его оси, шлиц (прорезь для отвертки) изображают повернутым на 45°.

Отличие упрощенного изображения винтового соединения от конструктивного заключается в том, что:

резьбу изображают по всей длине стержня винта;

не показывают зазор между стержнем винта и отверстием в прикрепляемой детали;

не показывают гнездо под винтом;

Конструктивные элементы

271

не изображают фаску на конце стержня винта;

шлиц в головке винта изображают одной утолщенной линией.

Рис. 5.34. Конструктивное (а) и упрощенное (б) изображение винтового соединения (винт с цилиндрической головкой)

Глубина завинчивания винта выбирается так же, как для шпильки — в зависимости от материала детали, в которую вкручивается винт. Длина винта определяется как сумма толщин скрепляемых деталей и глубины завинчивания. Длина резьбовой части винта равна длине ввинчиваемой части плюс 32—3 витка для того, чтобы конец резьбы был выше разъема деталей.

Если используется винт с потайной или полупотайной головкой, то соответствующая сторона отверстия должна имеет зенковку под головку винта (рис. 5.35).

Так же, как и для построения мест под шестигранные головки болтов, в системе КОМПАС-График предусмотрена возможность проектирования мест под головки винтов в «плоских чертежах» при помощи Менеджера библиотек (Менеджер библиотек | Машиностроение | Конструкторская библиотека | Конструктивные элементы | Места под винт). Однако для выполнения моделей эти места необходимо проектировать, пользуясь обычными приемами 3D-моделирования.

272			Глава 5
а	б	в	г

д	е	ж	з
	Рис. 5.35. Конструктивные параметры мест под головки винтов:

а— винт с цилиндрической головкой, имеющей шестигранное углубление под ключ;

б— тот же винт с пружинной шайбой; в — винт с цилиндрической головкой со шлицем;

г— тот же винт с пружинной шайбой; д — винт с полукруглой головкой со шлицем

вуглублении; е — тот же винт на бобышке; ж — винт с потайной головкой;

з— винт с полупотайной головкой

Размеры опорных поверхностей под головки винтов выбирают по табл. 5.9. Размеры h3 и h5 указаны для нормальных и легких пружинных шайб. Размер h выбирается конструктором.

Таблица 5.9. Размеры мест под головки винтов по ГОСТу 12876-67

	Винты с цилиндрической и полукруглой головкой
Диаметр										Винты с потайной
		D								и полупотайной
резьбы
					h2	h3	h4	h5	D1	головкой D
	1 ряд			2 ряд
2		4,3			—	—	1,4	2	—	4,6
2,5		5			—	—	1,7	2,5	—	5,6
3		6,5			—	—	2,0	3	—	6,5
4		8			4	5,5	2,8	4	12	8,3
5		10			5	7	3,5	5	15	10,3

studfiles.net

Элементы крепежных соединений

Рис. 13

Болт (рис. 13 a) требует для размещения гайки много места что увеличивает габариты и вес конструкции. Зато, при обрыве он легко заменяется.

Винт (рис.13 6) может иметь головку разной формы, в частности и шестигранную. Винт ввертывается в корпус и поэтому требует мало места для размещения, что сокращает размеры и вес конструкции. Однако, при сборке, резьба в корпусе (в особенности чугунном или алюминиевом) может быть повреждена. При обрыве трудно извлечь оставшуюся в резьбе часть винта.

Шпилька также ввертывается в корпус, для чего имеет с этой стороны тугую нарезку. При разборке свинчивается только гайка и тугая резьба в корпусе не повреждается. Шпильки рекомендуется применять при чугунных или алюминиевых корпусах.

Силовые зависимости в резьбовом соединении

Рис. 14

А) зависимость между осевой силой и крутящим моментом на оси винта иди гайки при завинчивании

D_c — средний диаметр трения по торцу головки или гайки;

d_c — средний диаметр резьбы;

M_k — крутящий момент на оси ;

P — осевое усилие;

Т — окружное усилие по среднему диаметру резьбы;

N — нормальное усилие взаимодействия между винтом и гайкой, вектор которого смещен на угол трения ;

f — коэффициент трения в торце;

f₁ — коэффициент трения в резьбе.

tg  = f₁

При завинчивании возникают моменты трения в резьбе и на торце:

M_k = M_рез + M_гор

M_рез = T= P tg(+)

M_гор = Pf

M_k = P tg(+)+ Pf

M_k = P[tg(+)+ f]

Б) определение кпд резьбы

КПД резьбы определяется отношением идеального момента (без учета сил трения) к реальному моменту (с учетом трения).

КПД —  =

 = ; = .

В частном случае, когда трение в опорах по торцам очень мало (например, если опорой являются подшипники качения):

 = .

Средства против самоотвинчивания винтов и гаек

Рис. 15

В машинах, где действуют циклические нагрузки, для всех винтов и гаек должны предусматриваться средства против самоотвинчивания. В порядке убывающей надежности применяются для этой цели: корончатые гайки со шплинтом (рис.15а), отгибные шайбы (рис. 156), завязывание проволокой (рис. 15в), пружинные шайбы (Гровера) (рис. 15г), контргайки (рис.15в) и другие способы.

Материал винтовых соединений

Стандартные винты и гайки изготавливаются из Ст.3, иногда Ст.4 и Ст.5, а также сталей: А-12 (автоматная), Ст.20, Ст.35, Ст.45 и других.

Для более ответственных напряженных соединений применяются: СТ.40Х, СТ.40ХН и другие. Шайбы пружинные изготавливаются из Ст.65Г с термообработкой, отгибные пластины и проволока для завязывания из Ст.1.

Распределение нагрузки по виткам резьбы

Рис. 16

Распределение нагрузки по виткам резьбы вследствие большой жесткости гайки неравномерно, на рис.16 показана эпюра по Н.Е.Жуковскому.

Применив гайку переменной жесткости (показано пунктиром), можно получить более благоприятную эпюру.

Расчет винтовых соединений

Опасными напряженными состояниями для болта или винта могут быть следующие:

а) стержень болта — на разрыв по внутреннему сечению резьбы;

б) резьба гайки — на смятие, срез или изгиб;

в) головка болта — на срез.

В стандартных болтах пункты (б) и (в) равнопрочны с пунктом (а), поэтому рассчитывается только стержень на разрыв. Из этих соображений высота головки h=0,7d, гайки — H=0,8d.

Различают следующие виды резьбовых соединений:

— ненапряженные, воспринимающие только нагрузку;

— напряженные, которые, кроме действующей нагрузки, воспринимают также усилиe дополнительной затяжки.

studfiles.net

Крепежные соединения чертежи

Болтовое соединение металлических конструкций осуществляет крепление двух материалов. На чертеже представлено упрощенное изображение разъемного соединения. К чертежу прилагается спецификация с составляющими элементами крепления: соединяемые детали и стандартные изделия. Для выполнения […]

Подробнее

Клепаное соединение один из разновидностей крепежных изделий. Чертеж представляет собой соединение двух материалов заклепками. К нему прилагается спецификация с составными деталями.

Подробнее

Чертеж болтового соединения входит в раздел крепежные соединения. На чертеже представлены: шпилечное соединение, винтовое соединение и болтовое соединение. Также начерчено отверстие, полученное в результате механических воздействий, необходимое для осуществления крепления […]

Подробнее

Внимательно рассмотрим чертеж на тему: » Крепежные изделия. Резьбовые соединения. » На чертеже представлены чертежи болта, гайки, шпилечного соединения, трубного соединения и болтового соединения с обозначением всех размеров и указанием ГОСТов […]

Подробнее

В жизни встречается множество примеров механических соединений деталей, которые делятся на разъемные и неразъемные соединения: болтового соединения, шпилечного соединения, трубного соединения, а также сварка, пайка и т.д. Мной предложен пример […]

Подробнее

chertegik.ru