Виды крепежных соединений

В машиностроении применяют три основных вида резьбовых крепежных соединений: болтами с гайками , ввертными болтами (винтами), шпильками

1. Соединение болтами применимо только при возможности выполнения сквозных отверстий в стягиваемых деталях. Монтаж болтовых соединений не особенно удобен: требуется страховка болта от проворачивания при затяжке гайки. Желательна фиксация болта в осевом направлении при затяжке. При монтаже приходится манипулировать двумя деталями - болтом и гайкой.

2. Соединение ввертными болтами применяют при глухом нарезном отверстий (рис.1.2), когда невозможно применить болт с гайкой, или при сквозном нарезном отверстии (рис.1.3), когда возможна установка болта только с одной стороны соединения. Ввертные болты по конструкции аналогичны болтам с навертной гайкой.
Деталь с нарезным отверстием должна быть выполнена из материала, который хорошо держит резьбу (например, стали, ковкого и высокопрочного чугуна, титанового сплава, бронзы). В деталях из мягких сплавов (алюминиевых, магниевых, цинковых и т.д.) требуется введение промежуточных нарезных втулок (футорок) из более твердого металла.
Нежелательно выполнение нарезных отверстий в деталях из серого чугуна для часто разбираемых соединений (резьба в сером чугуне склонна к выкрашиванию и быстро изнашивается), а также в деталях из коррозионно-стойких сталей (нарезание резьбы сопряжено с большими трудностями из-за вязкости сплава). При износе резьбы деталь с нарезным отверстием выходит из строя, исправить ее можно только установкой нарезных втулок (если это допускает конструкция детали).
Соединение имеет определенное ограничение по высоте стягиваемых деталей: осуществить правильную затяжку длинных болтов затруднительно из-за неустранимого скручивания стержня болта при затяжке.
При сборке и разборке манипулируют одной деталью - болтом, что представляет определенное преимущество перед болтовым соединением, где приходится манипулировать болтом и гайкой.

3. Соединение шпильками в основном применяют для деталей из мягких (алюминиевых и магниевых сплавов) или хрупких (серого чугуна) материалов, а также при глухих или сквозных нарезных отверстиях. (рис.1.4-1.5) в случаях, когда невозможна установка ввертных болтов.
Ввертной конец шпильки устанавливают в нарезном гнезде наглухо и притом по большей части с натягом. В этих условиях резьбовое соединение детали даже из мягких металлов получается достаточно надежным.
При срыве или повреждении резьбы деталь с нарезными отверстиями выходят из строя; исправить ее можно только установкой нарезных втулок. При обрыве шпильки удаление ввертного ее конца из гнезда затруднительно.
Сборка и разборка соединения имеет особенности; детали можно соединять и разъединять только в направлении, перпендикулярном к плоскости стыка, приподнимая снимаемую деталь на полную высоту шпилек. Этим соединение существенно отличается от болтового соединения и соединения ввертными болтами, где возможен, при удаленных болтах, сдвиг деталей параллельно плоскости стыка. При сборке и разборке манипулируют одной деталью - гайкой.
Соединение шпильками вызывает определенные неудобства при сборке: выступающие концы шпилек затрудняют доступ к соседним деталям. Особенно ощущается этот недостаток в многошпилечных соединениях с "частоколом" длинных шпилек.

Кроме описанных основных видов соединений возможны и промежуточные. К ним относится, например, нередко применяемое соединение, изображенное на рис.1.6. Болт закрепляют с помощью гайки в гладком отверстии одной детали; другую деталь притягивают гайкой, навертываемой на свободный конец болта. Постоянное закрепление болта в одной детали и наличие свободного навертного конца болта делают похожим это соединение на шпилечное; крепление болта в гладком отверстии с помощью гайки - на болтовое соединение.

Сравнивая различные типы крепежных соединений с точки зрения компоновки, можно отметить как положительную особенность, что ввертные болты и шпильки допускают гораздо большую свободу в выборе форм деталей, чем болты.

Крепежные детали рядового назначения изготавливают чаще всего из стали 45 , ответственного назначения (шатунные болты, силовые шпильки и т.д.) - из хромистых сталей типа 40Х , хромансиля типа 30ХГС , жаропрочных сталей типа 30ХМ , 50ХФА , 25Х12М1Ф , из коррозионно-стойких сталей типа 30Х13 , 40Х13 .

Шпильки со стержнем из диаметром, равным диаметру резьбы, изготавливают обычно из прутков с повышенной чистотой (качеством) поверхности и повышенной точностью размеров (серебрянка). Поверхность гладкой части стержня оставляют необработанной. Болты из непластичных сталей изготавливают из круглого проката с высадкой головки в горячем состоянии, а из пластичных сталей - в холодном.

В серийном и массовом производстве резьбу нарезают методами вихревого нарезания и фрезерования. Наиболее производительным и вместе с тем обеспечивающим наивысшую прочность резьбы является метод накатывания резьбы.

Болты и шпильки с утоненными стержнями изготавливают из круглых заготовок обтачиванием. Диаметры стержней крепежных деталей ответственного назначения уменьшают уковкой стержня на ротационно-ковочных машинах.