Хобби — сделай сам

Способ механического соединения, представляющий собой комбинацию двух элементов - болта и гайки, имеет, как нам кажется, древнее происхождение и достиг на сегодняшний день полного совершенства. В действительности же болты и гайки с винтовой нарезкой появились лишь где-то в середине XV века. Тогда их изготовляли вручную, и каждую гайку можно было навинтить только на один, соответствующий именно ей болт. Хотя гаечно-болтовое (или просто болтовое) соединение является давно испытанным, в последние годы сделаны некоторые успехи в его совершенствовании. В частности, разработаны электронные устройства для автоматического контроля усилия затяжки, специальные покрытия для болтов и гаек, сконструированы новые станки для изготовления этих деталей.

Кроме болтового имеются и другие способы механического соединения, выбор которых определяется конструктивными особенностями машин, механизмов и сооружений. Достаточно вспомнить всем известные гвозди, шурупы, винты и заклепки. В этой статье мы рассмотрим только болтовое соединение, сыгравшее важнейшую роль в истории развития разъемных крепежных элементов.

Болт - это крепежная деталь, представляющая собой цилиндрический стержень с головкой и наружной резьбой. Если резьба не по всей длине болта, то диаметр в той его части, где нет нарезки, примерно такой же, как и диаметр резьбы, измеренный на вершинах ее витков. Головка болта по форме может быть квадратной, шестигранной, цилиндрической, конической, эллиптической или овальной.

Гайка - металлическая деталь, имеющая обычно квадратную или шестигранную форму, с отверстием в центре. Внутри отверстия имеется резьба, соответствующая резьбе стандартного болта. Гайки бывают различные - стопорные, с продольными шлицами, корончатые, крыльчатые и т.д. Большинство их разновидностей рассчитано на предотвращение ослабления затяжки соединения в условиях вибрации. Стопорные гайки имеют вкладыш из найлона или другого пластического материала для увеличения сопротивления трения при кручении. С той же целью в них может использоваться резьба с нестандартным профилем нарезки. Гайки с продольными шлицами и корончатые имеют отверстие для шплинта или контровочной проволоки, с помощью которых они прочно удерживаются в заданном положении. И все же, несмотря на эти меры, вибрация или качание часто становятся причиной ослабления соединения.

Чтобы представить, какую важную роль в технике играют разного рода крепежные детали, отметим, что в телефонном аппарате их используется 73, посудомоечной машине - 115, холодильнике - 275, автопогрузчике с вилочным захватом - 940, крытом грузовом железнодорожном вагоне - 1200, токарно-револьверном станке - 1650, автомобиле - 3500, реактивном самолете -1,5 млн.

Трудно вообразить, насколько широк у конструкторов выбор элементов болтовых соединений с учетом размеров, допустимых нагрузок и видов резьбы (но всё же они стандартизированы, как конструктор лего в донецке). Укажем некоторые из стандартов на болты, существующие в США. Стандарт А-307 Американского общества по испытанию материалов включает болты общего назначения из низкоуглеродистой стали диаметром от 1/4 до 4 дюймов. Минимальная прочность на разрыв у таких болтов должна быть 4200 кг/см2. Стандарту А-325 соответствуют болты из стали со средним содержанием углерода, рассчитанные на повышенные нагрузки и имеющие диаметр от 1/2 до 1 1/2 дюйма; они предназначены для сборных стальных конструкций. Прочность на разрыв у таких болтов диаметром от 1/2 до 1 дюйма должна быть не менее 8400 кг/см2 и 7400 кг/см2 для болтов диаметром от 1 1/8 до 1 1/2 дюйма. Классу 8 Общества автомобильных инженеров соответствуют болты диаметром от 1/4 до 1 1/2 дюйма, рассчитанные на использование в автомобилях, сельскохозяйственной технике и различных сборных конструкциях, где болтовое соединение должно быть исключительно надежным и не ослабевать в течение длительного времени; минимальная прочность на разрыв у таких болтов равна 10 500 кг/см2. Стандарты в авиационной промышленности включают болты, минимальная прочность на разрыв которых равна 13 700 или 14 500 кг/см2.