какая резьба лучше держит нагрузку

Особенности использования крепежных изделий, знать которые должен каждый домашний мастер

Знаниями о крепежных изделиях в полном объеме владеют, в основном, профессионалы. Иное дело, если речь идет о простом человеке, не привыкшем глубоко вникать в нюансы. У него изначально может сложиться впечатление, что в этой области все абсолютно понятно. Однако и в данном, казалось бы, простом вопросе существуют особенности, знать которые необходимо перед покупкой метизов для решения задач различного рода. Поговорим лишь об основных моментах.

Нагрузка на соединение

Существует расхожее мнение, что наибольшую опасность на резьбовое соединение оказывают нагрузки вибрационного типа. Практика же позволяет сделать другие выводы. Значительно большую опасность представляют поперечные нагрузки – из-за них гайка раскручивается и в результате соединение ослабевает.

Какая резьба – мелкая либо крупная

Мелкая резьба

Крупная резьба

Пренебрежение «затягиванием»

Самопроизвольное ослабление

Гайка, закрученная на конструктивных элементах, которые в процессе эксплуатации подвергаются повышенным вибрациям и нагрузкам поперечного типа, будет раскручиваться и со временем, как говорят профессионалы, «сползать». Для препятствования данному явлению следует использовать самоконтрящуюся гайку с фланцем (контргайку, гайку с прорезью).

При этом следует обращать внимание и на то, какое усилие прикладывается при завинчивании резьбового соединения – момент затяжки. Значение данного параметра зависит от класса прочности фланцевой гайки/болта (указывается в виде некоей последовательности цифр) и самой резьбы. В ниже размещенной таблице приведен пример лишь для одного класса прочности такого крепежа. Изучив содержащиеся в ней данные, вы получите представление о порядке цифр, действующих касательно момента затяжки.

Момент затяжки при классе прочности 8, Нм

Номинальный диаметр, мм

Покрытие имеет значение

Использование анкеров

В целом же применять анкеры рекомендуется при работе с конструкциями из бетона. В более мягких материалах таким болтам свойственна возможность прокручиваться.
На современном рынке можно найти большое количество разновидностей крепежных изделий данного типа для бетона. В таблице приведены некоторые технические характеристики анкерных болтов для работы с такой поверхностью лишь самых ходовых размеров.

Вырывающая сила (минимальная), бетон В25, кН

Максимальная величина крутящего момента при анкеровке, Нм

Особенности саморезов

Гвозди

В сознании домашних мастеров зрелого возраста гвозди ассоциируются, преимущественно, с работами по креплению деревянных конструкций. Сегодня же в продаже можно найти такой крепеж для забивания в поверхность из кирпича и бетона. При их изготовлении используется закаленная сталь.
Современный рынок стройматериалов предлагает широчайший выбор крепежа. К подбору подобных изделий нужно подходить очень внимательно, с учетом их условий эксплуатации, технических характеристик, и исходя из технологических особенностей применения.

Источник

Колесные болты! Интересный текст, всем читать) Репост полезен!

Текст не мой, взят с Ауди-клуба.
Как инженер автомобилист полностью поддерживаю написанное.
Не экономьте на колесных болтах и болтах тормозных суппортов.

Репост ценной информации крайне рекомендован.
Всем удачи на дорогах)

Трактат о резьбах и резьбовых соединениях

Не первый раз возникает вопрос о болтовых соединениях, применяемых в Ауди. Не буду пересказывать термех, сопромат, констромат и протчая, протчая, а кратко расскажу то, что считаю полезным сказать на эту тему.
Резьбы по типам делятся на метрические, дюймовые, трубные, упорные, трапецеидальные и специальные.
Метрические резьбы обозначаются как М14х1,5 — это означает, что М — метрическая, внешний диаметр — 14 мм, шаг резьбы — 1,5 мм.Если шаг “стандартный”, то иногда он не ставится.
Дюймовые резьбы обозначаются, например, 1/2″х20. Это означает диаметр резьбы — полдюйма (чуть больше 12 мм), а шаг резьбы — 20 “ниток” “занимают” вдоль резьбы ровно один дюйм. Резьба 1/2″х20 — это примерный аналог метрической резьбы М12х1,25.
Если рассматривать метрические резьбы (а почти на всех машинах используются наряду с метрическими ещё и дюймовые резьбы — ими крепят ремни безопасности, например), то болты для них изготавливают по нескольким вариантам технологий.
1. Литьё. Можно пропустить, в Ауди не используются литые болты кроме как пластмассовые, несиловые.
2. Точение. Тело болта может быть выточено на токарном станке. Такое есть, но мало.
3. Горячая и холодная высадка (суть в проковке тела и нагартовке поверхности). Как правило, используется именно это.
Высаженные болты опытный взгляд легко отличит от “вырезанных” по фактуре поверхности и форме “шляпки”.
Болты также отличаются друг от друга методом нанесения резьбы.
1. Нарезка резцом или плашкой. Используется крайне редко в производстве, в Ауди не знаю ни один болт с нарезанной резьбой.
Нарезанная резьба не отличается прочностью и чистотой поверхности.
2. Накатка резьбы. Почти повсеместно применяется из-за дешевизны производства и высокого качества резьбы — получается большая прочность и очень гладкая ровная поверхность.
В России окончательно убедились в преимуществах накатанной резьбы в конце 60-х после первых испытаний титанового крепежа Ту-144 — болты с нарезанной резьбой рвались там, где накатанные успешно и с запасом “держали”.
Шаг резьбы.
К резьбовым соединениям предъявляются обычно противоположные требования — с одной стороны — шаг резьбы должен быть крупным для большей несущей нагрузки, а с другой — должен быть мелкий для предотвращения отворачивания.
Пример: Болт с резьбой М12х1,5 имеет высокую несущую нагрузку, большую стойкость на истирание, но не обладает “самоконтрящимся” эффектом. Болт с резьбой М12х1,0 — наоборот, держит меньшую нагрузку, зато отсутствует самоотворачивание. М12х1,25 — “граничный” случай, когда болт не самоотвинчивается, но несущая способность его велика. Такими же свойствами обладает резьба М14х1,5 (колёсные болты, например). Покрытие. Гладкий полированный болт будет охотно самоотворачиваться, особенно если резьба нарезана в один двойной проход — от конца болта к головке и назад. Связано это с микрорельефом поверхности резьбы. Резьбы, правильно нарезанные на токарно-винторезном станке, “держат” лучше ситуацию с самоотворачиванием.

Некоторые покрытия только ухудшают ситуацию. Например, кадмирование резко повышает стойкость детали к солёной воде, но покрытие мягкое, “тянучее” и в итоге плохо “держит” нагрузки. На с некоторых пор Ауди не применяется.

Цинкование резьбы приводит к схожим результатам, если цинк оставить гладким и блестящим как серебро, а вот если его “пассивировать”, то покрытие будет весьма “шершавым” и болты не будут иметь склонность к самоотворачиванию. Химически пассивированный цинк иногда выглядит желтовато, как кадмий — это нормально.

Фосфатирование резьб. Фанаты фосфатирования — немцы из Штутгардта — в Мерседесах фосфатируют всё, что можно фосфатировать в принципе. Фосфатная плёнка очень прочная, твёрдая и шершавая — я считаю этот вид покрытия стальных резьб наилучшим из всех.
Фосфатированы всегда болты тормозной системы, подвески и колёсные болты.

Количество витков в зацеплении.
В основном этот вопрос задают при креплении колёс.
Сразу скажу, что минимально необходимо, чтобы было 4 нагруженных витка, максимально — 7-8, больше — нет смысла.
Нагрузка на витки резьбы длинного СТАЛЬНОГО колёсного болта, вкрученного с СТАЛЬНУЮ ступицу, распределяется примерно следующим образом:
1 виток —

3%
Все оставшиеся витки держат лишь около 3-4% общей нагрузки.
Реально в жизни крайний виток “разбалтывается” и картина меняется при 5 витках на примерно такую:
1 — 30
2 — 30
3 — 20
4 — 13
5 — 7
Сразу скажу, что цифры действительны лишь для материалов ступицы и болта с одним модулем упругости. Если ступица — сталь, а болт — титан (полуторакратная разница в величине модуля упругости — 21 и 15 тонн на мм2 на метр соответственно), то картина резко ухудшается — два внешних витка “держат”

Некоторые практические выводы.
1. Нельзя вместо высаженных болтов использовать вырезанные (выточенные).
2. Нельзя болты с накатанной резьбой заменять на болты с нарезанной резьбой.
Вывод из первых двух пунктов:

НЕЛЬЗЯ ИСПОЛЬЗОВАТЬ “САМОДЕЛЬНЫЕ” БОЛТЫ.

3. Колёсные болты надо затягивать минимум на 4 оборота.
4. Нельзя использовать пары “высокомодульная гайка и низкомодульный болт. Наоборот — можно, только вот найдите мне материал с большим модулем упругости, чем сталь.

Источник

Испытание резьбы(ГБЦ) в алюминиевом блоке цилиндров.

Думаю это интересно… Сёрфил по интернету и заметил что многие интересовались сколько выдержит резьба в алюминиевом блоке под шпильки ГБЦ. Есть ли смысл делать сверх прочные шпильки, если резьба в алюминиевом блоке не способна выдержать большую нагрузку. Решил быстренько и достаточно просто провести эксперимент. Стал искать информацию из какого сплава льют блок, оказывается этих сплавов огромное количество, начиная от магния и заканчивая АК8, АЛ9, АЛ19 и т.д. Соответственно сигма временная тоже у всех разная: начиная от 150 МПа и заканчивая 440 МПа. Для эксперимента я взял АМг6М имеющий прочность 340 МПа, изготовил алюминиевые втулки с резьбой М10х1,5 (это как раз BMW’шная резьбы то что мне нужно, информация будет актуальна для блоков М52;М54 и им подобным), и взял болты из сплава 30ХГСА с твердостью 32-33 HRc.

Далее с помощью приспособления установил это все на разрывную машину:

Первый раз я закрутил резьбу на все длину что составило 30 мм.

Результат был таков:

Далее я решил закрутить болт на 15мм и порвать.

Результат оказался интереснее.

И вот этот момент! Резьбу сорвало!

Вообщем получилось что 9 витков в АМг6М выдержали 6237,6 кгс, то есть где то один виток резьбы способен держать до 693 кгс (все зависит от литья блока).

Вывод: Алюминиевая резьба способна держать большую нагрузку если имеет большую глубину резьбы. Надеюсь кому ни будь пригодиться 😉
Спасибо за внимание!

Источник

Какая резьба лучше держит нагрузку

Для примера возьмем болт М10, стандартный шаг 1,5
Однако часто применяется и шаг 1,25. Иногда даже 1.
В чем разница? Зачем и для чего это делают?

Резьбы с мелким шагом имеют меньшую высоту
профиля и меньше ос­лабляют сечение детали; кроме того, эти резьбы имеют
меньшие углы подъема резьбы и обладают повышенным самоторможением. Поэтому
резьбы с мелким шагом применяют для соединения мелких тонкостен­ных деталей и
при действии динамических нагрузок.

Для примера возьмем болт М10, стандартный шаг 1,5
Однако часто применяется и шаг 1,25. Иногда даже 1.
В чем разница? Зачем и для чего это делают?

Что с прочностью резьбового соединения?

Что с прочностью резьбового соединения?

А шаг резьбы уменьшают для предотвращения самоотворачивания при вибрации.

Т.е., насколько я понял, прочность резьбового соединения определяется в основном прочностью болта.

Поэтому на стремянках всегда мелкая резьба.

Нелишне упомянуть, что здесь имеется ввиду стремянка рессоры.
Т.к. уверен, что у многих читающих эти строки, в голове возник образ лесенки, с которой удобно вворачивать лампочку в плафон.

Да, и крупная резьба снижает его прочность за счет большей глубины резьбы, равной длине шага.

Т.к. уверен, что у многих читающих эти строки, в голове возник образ лесенки, с которой удобно вворачивать лампочку в плафон..

Все дело в том, что она права в части соединения, имея в виду прочность резьбы. Ведь более крупным профилям резьбовой нитки болта труднее перескочить через ответные профили нитки гайки. Но тут ведь еще есть прочность самого болта.Вот тут баба не права. Так что в комплексе надо смотреть эти вещи, учитывая условия применения, материал и тд.

Добавлено спустя 8 минут 29 секунд:

Все дело в том, что она права в части соединения, имея в виду прочность резьбы. Ведь более крупным профилям резьбовой нитки болта труднее перескочить через ответные профили нитки гайки. Но тут ведь еще есть прочность самого болта.Вот тут баба не права. Так что в комплексе надо смотреть эти вещи, учитывая условия применения, материал и тд.

еще многое зависит от площади зацепляемых поверхностей, чем больше эта площадь тем более прочное соединение

даже дураку понятно что болт м10х1.25 с высотой гайки 5 мм, выдержит намного более высокие нагрузки на срыв чем тот же болт с гайкой меньшей высоты

опять же есть госты, правда сейчас их никто не соблюдает

Для обеспечения прочности болтового соединения необходимо, чтобы прочность всех его элементов на различные деформации была одинаковой, то есть болтовое соединение должно быть равнопрочным.

Так, например, из условия равнопрочности стержня болта на растя­жение под действием осевой нагрузки и резьбы гайки на изгиб, на срез и смятие определяют необходимую высоту гайки. По расчету высота гай­ки получается около 0,6d, нормальная же высота по стандарту принята Н = 0,8d. Делать гайку более высокой нецелесообразно, так как исследо­ваниями проф. Н.Е. Жуковского установлено, что первый от точки при­ложения силы виток резьбы воспринимает 34% всей нагрузки, вто­рой — 23%, третий — 15%, а десятый — только 0,9%. Таким образом, все витки резьбы гайки после десятого практически никакой нагрузки не воспринимают. Соответствующие схемы направления силовых линий и характеры распределения нагрузки между витками резьбы приведены на рис. 140.

Так же как резьба гайки, работает резьба гнезда, в которое ввинчивается винт или шпилька. В зависимости от того, из какого материала изготовле­ны детали, в которые ввинчиваются шпильки, меняется и глубина завинчи­вания шпилек. Здесь уже учитывается и величина осевой нагрузки, ибо, чем она больше, тем больше диаметр шпильки, а тем, следовательно, боль­ше и глубина завинчивания.

Из условия равнопрочности стержня болта на растяжение и головки бол­та на изгиб находится необходимая высота головки болта h. Практически для нормального болта h = 0,7d.

Таким образом, принятые по стандарту размеры высоты гайки и высо­ты головки болта вполне обеспечивают прочность болтового соединения при условии, что сам стержень болта диаметром d будет прочен на растя­жение. Следовательно, для того чтобы спроектировать прочное болтовое соединение, нужно исходить из условия прочности на растяжение диа­метр болта, а по нему определить размеры всех остальных элементов со­единения.

В зависимости от условий работы и сборки конструкций болтовые соеди­нения, работающие на осевую нагрузку, делятся на две основные группы: ненапряженные,в которых до приложения внешней нагрузки ника­ких напряжений не возникает; напряженные,в которых еще до при­ложения внешней нагрузки уже имеются так называемые предваритель­ные напряжения.

Для обеспечения плотности и герметичности соединения болты ставят с предварительной затяжкой, то есть при сборке так затягивают гайку клю­чом, что в теле болта еще до приложения внешней нагрузки возникают на­пряжения. Необходимая величина затяжки болтов зависит от свойств мате­риала самого болта и соединяемых деталей или прокладки.

Влияние диаметра резьбы
Установлено, что с увеличением диаметра резьбы (при неизменных шаге и высоте гайки) несущая способность соедине­ния, оцениваемая по нагрузке, разрушающей резьбу, возрастает либо пропорционально диаметру (для соединений стальных шпи­лек с корпусными деталями из алюминиевых и магниевых сплавов, либо нелинейно (для стальных соединений). В по­следнем случае интенсив­ность повышения несущей способности резьбы снижа­ется при больших диамет­рах, однако несущественно, и в практических расчётах можно считать, что проч­ность резьбы увеличивается пропорционально ее диа­метру.

Влияние шага резьбы
Уменьшение шага резь­бы (см. рис. 1) при не­изменных наружном диа­метре и высоте гайки сни­жает прочность соединения, так как для мелкой резьбы труднее в пределах одного класса точности обеспечить перекрытие витков, одинаковое с крупной резьбой. Кроме того, радиальные деформации тела гайки при нагружении также сильнее сказываются на несущей способности соединений с мелкой резьбой. Снижение прочности соединения при уменьшении шага резьбы было обнаружено позднее.

Источник

10 хитростей, которые вы должны знать о крепеже

Многие инженеры считают, что знают о таких простых элементах крепления как болты, шайбы и гайки абсолютно все. Разве есть у кого-либо сомнение в том, что это наиболее простые, эффективные и предсказуемые в использовании метизы? Но на самом деле, все не так просто и мы расскажем вам о 10 фактах, которые значительно изменят вашу точку зрения на резьбовые соединения.

Миф о пружинных шайбах

Все знают, что такое пружинная шайба. Принцип действия этого изделия также не является секретом ни для кого – этот элемент крепления создает дополнительное напряжение между поверхностью детали и гайкой, предотвращая самопроизвольное ослабление соединения, а кроме этого, упирается своими концами в металл, предотвращая проворачивание гайки. Но все это лишь теория. Работает ли этот принцип в реальной жизни там, где необходима максимальная надежность соединения? Многочисленные эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, показали, что пружинные шайбы не только не предотвращают раскручивание, но и могут сами ему способствовать. Чтобы выполнять свои функции, шайба должна «зарываться» своими концами в материал, а это возможно лишь в том случае, если речь идет об очень мягком металле, пластике или древесине.

Поперечная нагрузка против продольной

Большинство специалистов в области механики уверены, что для резьбового соединения опаснее вибрационные нагрузки, направленные вдоль оси резьбы. Но, на самом деле, гораздо опаснее поперечные вибрации – именно они вызывают постепенное ослабление гайки и разрушение резьбы. Сведения об этой особенности болтовых и шпилечных соединений никогда не были секретом и получены еще в 1960 году Герхардом Юнкером, но основе данных, собранных при испытании соединений на специальной машине. Удивительно, что так мало механиков знают об этой важной особенности.

Универсальное средство от самопроизвольного ослабления соединения

Если поперечные вибрации могут быть опасны для соединений с гайками, а пружинные шайбы неэффективны, то что может выручить механика, при необходимости получить максимально надежное соединение? Оказывается, наиболее действенным способом получить надежно закрученную на резьбе гайку, является использование замковых гаек или так называемых гаек с прорезью, которые после закручивания фиксируются на специальной стопорной шайбе.

Не бойтесь затягивать гайки для упора

Все мы отлично знаем, что затягивание гаек до упора чревато неприятностями, вплоть до разрушения гайки или повреждения резьбы. Оказывается, что для получения максимально надежного соединения, нужно приложить максимум усилий и затянуть гайку до упора. Чем сильнее затянута гайка, тем меньше шанс у нее начать самопроизвольно раскручиваться под действием динамических нагрузок. Разумеется, при большом усилии резьбовое соединение можно повредить, но это вопрос скорее качества изделий, чем технологии монтажа. Предел текучести стали составляет порядка 1000 фунтов и если вам удастся достичь такого усилия при создании соединения, то гайка, болт и соединяемые элементы можно теоретически считать одним целым.

«Умные» болты

У описанного выше метода создания надежного соединения есть лишь один недостаток, который, тем не менее, мешает его повсеместному внедрению. Этот недостаток заключается в том, что определить силу зажатия гайки без специального оборудования не удается. Конечно, для работы можно использовать специальные ключи с динамометрами, но они выпускаются, обычно, для использования в автомобильной индустрии и не позволяют развивать максимальное усилие, необходимое для преодоления порога текучести. Ученые нашли выход из положения, разработав специальные гайки с индикацией силы закручивания. Эти изделия уже производятся и их можно приобрести у нескольких компаний. К сожалению, такой крепеж обходится более чем в 10 раз дороже чем обычные гайки и поэтому его используют лишь в самых ответственных узлах, например при фиксации элементов космических кораблей.

6 витков резьбы

Большинство из нас уверены, что чем больше витков резьбы задействовано при соединении, тем лучше. Это не совсем так, потому что наукой доказано, что максимальная эффективность достигается при работе всего лишь 6 витков резьбы. При приложении силы, резьбовые элементы сильно растягиваются, и при этом нагрузка распределяется по резьбе неравномерно. Наибольшую нагрузку испытывает самый первый работающий виток, а следующие нагружены меньше, причем силы воздействия уменьшаются пропорционально с каждым следующим витком. После 6 витка это правило не работает и принципиального прироста надежности фиксации увеличение их числа не дает.

Особая маркировка резьбовых соединений

Некоторым специалистам приходится сталкиваться с маркировкой из букв и цифр, нанесенных на гайки и болты и не имеющим отношения к ГОСТам и DINам. Выглядит эта маркировка как 2А или 3В и ее назначение понятно далеко не всем. Как выяснилось, эти сочетания символов есть не что иное, как класс резьбы элемента крепления. Буква А обозначает наружную резьбу, а В – внутреннюю. Цифры могут изменяться от 1 до 4 и они говорят о зазорах в резьбе, влияющих на эксплуатацию резьбовой пары:

Класс 1 – отличный выбор для соединений, которые придется часто разбирать и снова собирать;
Класс 2 – универсальный для всех случаев использования. Обычно этот крепеж имеет идеальное соотношение цены и качества;
Класс 3 – максимально надежное соединения для узлов, работающих под большими нагрузками;
Класс 4 – прецезионный – так маркируются специальные изделия с высоким содержанием свинца в материале.

Крупная или мелкая резьба?

Многие болты и гайки выпускают как с крупной, так и с мелкой резьбой. Каждый из вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Болты с мелкой резьбой имеют большее сечение и поэтому более прочные, чем болты с крупной резьбой. В тоже время, мелкая резьба более подвержена повреждениям, как коррозионным, так и механическим. Повредить такую резьбу можно прямо в процессе закручивания гайки, просто приложив излишнее усилие или допустив незначительный перекос крепежных элементов.

Резьбовые соединения и температура

Как вы думаете – прочнее ли становится болтовое соединение при повышении температуры? Многие скажут, что при значительном нагреве болты и гайки теряют свои несущие свойства, так как расширяются и становятся более эластичными. При этом почти все уверены, что экстремально низкие температуры не так опасны для крепежа. Научные же исследования объективно утверждают, что как сильное нагревание, так и серьезное понижение температуры отрицательно сказываются на соединениях. Оптимальным вариантом всегда является комнатная температура, при которой металл сохраняет максимум несущих свойств.

Проблемы с шлицем Phillips

Вряд ли существует человек, который имел дело с винтами, оснащенными шлицами Phillips и ни разу не проклинал их. Конечно, если сравнивать филлипсовский крестовой шлиц и прямой, то он гораздо лучше, так как не дает соскальзывать отвертке или бите шуруповерта. Но его недостаток в том, что при закручивании необходимо прилагать значительное осевое усилие на инструмент, что приводит к стачиванию шлица до состояния конуса. В чем причина этой проблемы? Как оказалось, она кроется в нас, так как мы используем этот крепеж не по назначению. Для вкручивания в плотные материалы, без подготовки отверстия, предназначены винты с шлицами типа torx и pozidriv. Винты с шлицами Phillips создавались специально для автомобильной и военной отрасли, где больше ценится точность изготовления и качество стали, чем усилие, приложенное при монтаже.

Источник