Види різьбових з’єднань
Різьбові кріплення розрізняють за такими показниками:
- Тип метизів болт з гайкою, гвинт або шпилька.
- Довжиною різьбової частини по всій довжині стрижня або його частини.
- Конфігурацією фіксованих виробів.
- Наявністю/відсутністю додаткових кріпильних деталей, що забезпечують фіксацію.
Обмежень за матеріалами компонентів різьбових з’єднань (болт, гайка тощо) немає. Торець стрижня з певного матеріалу фарбується різним кольором – червоним, зеленим, синім тощо.
Гвинтові з’єднання
Призначені для односторонньої фіксації, що використовуються у разі скрутного доступу до елемента конструкції, який потрібно закріплювати. Головка гвинта має проріз чи поглиблення, що дозволяє відкручувати кріплення.
Найбільш поширені головки гвинтів:
- Phillips, з хрестоподібним пазом на головці;
- Плоска з одним горизонтальним шліцом під викрутку;
- З внутрішнім шестигранником;
- Torx, із зіркоподібним прорізом.
З’єднання за допомогою гвинтів використовуються при малих експлуатаційних навантаженнях та за відсутності вібрацій.
Болтові з’єднання
Для того, щоб зафіксувати кріплення, потрібна гайка і в багатьох випадках шайба – плоска або пружинна. Це дозволяє використовувати такі з’єднання для двостороннього кріплення, що характерно для великих деталей або вузлів, що піддаються значним навантаженням.
Болт значно краще за гвинт працює на розрив. Наявність гайки дозволяє розосередити місця застосування зовнішніх зусиль на фіксованому з’єднанні, що підвищує його довговічність, хоча його монтаж дещо ускладнюється. Отвір у деталі, що приєднується під таке кріплення повинен бути наскрізним.
З’єднання шпильками
Оскільки ця різьбова деталь не має головки, то застосування такого кріплення доцільно для швидкозмінних або часто регульованих при налагодженні / заміні деталей або вузлів. Шпильки використовуються в конструкціях, що постійно зазнають натягу.
Шпильки завжди довші за болти або гвинти, тому отвори під них виконуються з мінімально необхідним зазором. Це виключає вигин шпильки, особливо при позацентрових навантаженнях, коли є небезпека зірвати різьблення.
Чому болти самовідкручуються?
Проблемніше зафіксувати саме з’єднання, оскільки при закручуванні гайки остання працює як пружинний елемент, піддаючи болт навантаженню, що розтягує. При цьому виникає зусилля протилежного знака, що забезпечує фіксацію. Внаслідок ослаблення часто відбувається протікання, поломки та інші пошкодження.
Розкручування відбувається внаслідок таких причин:
- Затягування з’єднання, що відбулося з недостатнім зусиллям. В результаті відбувається взаємне ковзання суміжних деталей, що супроводжується шкідливими зсувними напругами.
- Вібрація, в результаті якої відбувається додаткові поперечні мікропереміщення складових кріплення. Тертя при цьому знижується, а сам болт починає розкручуватися.
- Релаксація, що полягає у тимчасовому послаблюванні затягування у початковий період роботи різьбового з’єднання. Це явище викликається мікровпровадженням головки в суміжну поверхню. Таким чином, якщо на стрижневому елементі зусилля затягування недостатнє, навантаження фіксування також зменшується.
- Повзучість. Явище у тому, що шайба (яка має діяти як пружина) іноді втрачає своє призначення. Різьблення може зазнавати агресивного впливу зовнішнього середовища, зміни температури або нерівномірної затяжки кріплення по всій поверхні. Розкручування через повзучість характерне і тоді, коли матеріали металовиробу і деталі, що з’єднуються, різні за своїми теплофізичними параметрами.
- Удар. Викликається динамічними або знакозмінними навантаженнями, в результаті яких до з’єднання прикладається додаткове зусилля. Різьблення прослизає, що заважає його зафіксувати.
Можливі і поєднання всіх перерахованих вище факторів.
Як запобігати ослабленню різьбового кріплення?
Для того, щоб зафіксувати різьблення, використовуються такі профілактичні види допомоги:
- Встановлення шайб. Це збільшує площу контактної поверхні, що супроводжується зростанням сил тертя між шайбою та високоміцним болтом. Оптимально використовувати конічні або тарілчасті шайби конічного або тарілчастого виконання, оскільки пружинні шайби, навпаки, більш чутливі до вібрацій. Найбільш поширені шайби, що містять у своїй конструкції канавки, клини, ребра або інші подібні елементи, що сприяють покращенню фіксації.
- Використання різних механічних пристроїв, наприклад, корончастих гайок, у прорізі на яких заводять шплінт або дріт. За подібним принципом діють замкові системи, забезпечені фігурним плоским фіксатором (схожим на шайбу) та обоймою, яка заводиться у відповідний паз на головці болта.
- Зафіксувати кріплення можна, використовуючи контрольовану затяжку гайки динамометричним ключем. Вставки з нейлону або металу, передбачені на внутрішній поверхні гайки, перешкоджають самовідгвинчування. Іноді вдаються до встановлення в тілі гайки спеціальної пружини, яка перебуває у постійному контакті з різьбленням і ускладнює переміщення кріплення, якщо вібрація чи інші сили змушують гайку розкручуватись. Вставками з полімерного матеріалу неможливо фіксувати сполуки, які функціонують в агресивних хімічних або високотемпературних середовищах, а також застосовувати їх повторно, оскільки різьблення металовиробів прорізає в нейлоні канавки і знижує здатність матеріалу утримувати з’єднання.
- Використання здвоєних гайок, що мають різну товщину. Кожна з них містить різну за розмірами та кроком різьблення, тому переміщається по болту з різною швидкістю (сам болт також забезпечений подвійним різьбленням, що ускладнює технологію його виробництва).
- Застосування рідких клеїв, а також термопластичних неметалевих покриттів, нагрітих до певних температур. Спосіб ефективний в анаеробній атмосфері, але обмежений складністю подальшого розбирання вузла.