Как определить размер болтов, гаек, шпилек, винтов

Человеку, который ничего не знает о метизном ряде, будет сложно разобраться в определении их разновидностей. Особенно если нет должного опыта в замере правильных размеров крепежных элементов. Если начать с простого, то для базового понимания необходимы замеры толщины, длины и диаметра. Однако сталкиваясь с обычными на первый взгляд болтами и гайками многие не знают, как правильно определить размер.

Параметры, по которым можно узнать базовую информацию об изделии – это длина, толщина, диаметр, а также может быть высота.

Чертежными обозначениями принято писать первую букву названия отдельного параметра. Она может быть, как большим шрифтом, так и малым. Получаем следующее:

• «D» от слова «diameter» и соответствует диаметру;
• «L» от слова «lenght» что означает длину;
• «S» от слова «stoutness» определяет толщину;
• «H» от слова «high» по возможности измеряется высота.

Во время измерения того или иного метиза существуют тонкости, которых следует придерживаться, чтоб определить правильный размер.

Правильное измерение болта

Если измеряемый болт с метрическим видом резьбы, тогда в информации о нем делают обозначение MDxPxL.

Данная аббревиатура обозначает следующее:

• M — изделие с метрической резьбой;
• D — значение диаметра метиза;
• P — информация касательно шага резьбы. Может встречаться мелкий, крупный и особо мелкий. Если шаг крупный, то значение не пишут;
• L — длинна изделия.

Показания, которые были замерены, записываются в миллиметрах.

Чтоб безошибочно определить размер болтов и их тип, необходимо разобраться с их разновидностями. Для этого существуют жесткие нормы ГОСТ из советского времени, а по европейским меркам ISO. Могут быть немецкие стандарты с пометкой DIN. Только когда известен тип можно приступать к замерам.

Для проведения замеров необходимы специальные инструменты. Ими могут быть штангенциркуль, микрометр или шаблонная линейка. Для контроля резьбы измерений необходимо пользоваться калибрами «ПР-НЕ». Дословная расшифровка читается как «проходная-непроходная». Где ПР навинчивается без усилий, тогда как НЕ не навинчивается вообще.

Длину измерять лучше линейкой или более точным инструментом — штангенциркулем. Каждый резьбовой метиз имеет свой определённый шаг резьбы. А чтоб его узнать есть инструмент, называемый шагомером. Если такого инструмента нет под рукой, то можно произвести межвитковой замер штангенциркулем.

Такой метод измерения точнее определит шаг, если метиз будет крупного размера. Увы на мелких элементах возможны погрешности в правильности измерений. Чтоб этого не было следует делать замер нескольких витков. К примеру, если отмерять 10 витков и результат поделить на 10 получится необходимый шаг.

Когда метиз перемерен, то соответствующее значение можно отследить в специальной таблице. В случае, когда такого значения нет, возможно вы держите метиз с дюймовым шагом. Данному ряду также соответствует своя таблица. И для правильного определения размера следует прибегнуть к ней.

Болт сам по себе не так прост, как может показаться. Сфера применения болтов необычайно широка, что говорит о разнообразии геометрических форм и размеров для различных задач. Головка болта может быть следующих разновидностей:

• Головка выступает над поверхностью;
• Головка спрятана в материал заподлицо.

Когда производится замер длины метиза с выступающей головкой, она в расчет не берется. Следующие нормы ГОСТ помогут определить вид метиза по его головке:

• Метиз с выступающей головкой шестигранного вида — ГОСТ 7805-70, 7798-70, 15589-70, 10602-94;
• Для некоторых случаев крепление предусматривает уменьшенные шестигранные головки по стандартам ГОСТ 7808-70, 7796-70, 15591-70;
• Если на деталь будет воздействовать нагрузка любого типа, то необходимо применять метизы с высокой прочностью по ГОСТ 22353-77;
• Для скрепления крупных деталей применяют метизы с шестью гранями увеличенного размера ГОСТ Р 52644-2006;
• Болт с шестигранной головкой, который имеет винтовое направление ГОСТ 7811-70, 7795-70, 15590-70;
• Если необходима точность, то применяется уменьшенная головка болта для крепления в отверстиях после прохода развертки ГОСТ 7817-80;
• Для болтов с увеличенной головкой существует ГОСТ 7801-81;
• Для подъемаили крепления деталей в подвешенном состоянии используют рым-болт с петлей отечественного стандарта ГОСТ 4751-73;
• Применяются также головки в виде полукруга больших размеров с квадратным подголовком ГОСТ 7802-81.

Болт для крепежа под потайной заход измеряется вместе с резьбовой частью по следующим стандартам:

• Метизы для шин ГОСТ 7787-81;
• Головка под потайной заход с усом по стандарту ГОСТ 7785-81;
• Подголовок квадратный, а внутренняя часть под потайной заход может быть разной по ГОСТ 7786-81.

Чтоб узнать, какого стандарта болт, необходимо знать, какие могут быть разновидности головок. В случае если головка имеет шесть граней, можно воспользоваться ключом. Бывают виды, когда головка цилиндрической формы для потайных мест, тогда градация определяется по диаметру.

Принцип работы болтового соединения

Как правило, болт никогда не устанавливают один — разве что с чисто конструктивной целью, без задачи выдержать существенную нагрузку. Такое решение применяют, если стоит цель просто зафиксировать одну деталь относительно второй, исключить проворот, проскальзывание, вибрацию или дополнить основную систему крепления.

В 99% случаев болтовые соединения представлены группой — от 4 до 36 изделий.

Их располагают по окружности, в углах симметричного правильного многоугольника (квадрат, шестиугольник) или по сложному периметру (по линии смыкания кромок деталей). Последний вариант присущ сборкам корпусных деталей — редукторов, насосов, компрессорного оборудования и т.д.

Различают три базовых варианта болтового соединения:

• прочное — направленное на сопротивление внешним нагрузкам;
• плотное — предназначенное для сохранения заданного герметичного положения узла;
• плотно-прочное — когда следует обеспечить как противодействие нагрузкам, так и полную герметичность.

Наиболее часто можно столкнуться с третьей комплексной категорией, когда затяжка болтов по сопряжению деталей гарантирует полную неподвижность изделия, даже когда приложенные силы будут «расшатывать» и «тянуть» элементы во все стороны. Самый характерный пример такой сборки — фланцы с промежуточным уплотнением.

Во время работы болт испытывает напряжения сам и оказывает такое же воздействие на стянутые детали, на которых он установлен. При затяжке суммарная нагрузка распределяется в форме двух конусов с центром относительно оси болта. Это явление называют «конус давления». Оба конуса демонстрируют увеличение действующих нагрузок от места, где головка болта или гайка контактируют с торцом детали вокруг отверстия, до плоскости стыка обеих деталей. При воздействии внешний сил все основные микро- и макродеформации также происходят в пределах «конуса давления».

В процессе работы крепеж одновременно испытывает:

• усилие затяжки;
• удлинение болта при затяжке;
• усилие, возникающее при воздействии осевой силы на узел;
• удлинение болта при воздействии осевой силы;
• ответное сопротивление деталей, которые деформируются при затяжке. В этот момент опорные торцы сближаются, и степень их перемещения (сплющивания) будет зависеть от податливости материала.

Если упростить всю схему, то часть нагрузок направлена непосредственно на болт, а часть — на сжатые детали. Но в сумме все они преобразуются в растяжение, которое испытывает болт, уже частично растянутый при монтаже. Добавьте к этому возможное действие нагрева — и картина становится еще более экстремальной.

Впрочем, ничего проще и надежней болтовых соединений пока еще не придумали. И крепеж с честью выдерживает любые испытания. Главное — задумываясь над вопросом как подобрать болт, искать решение, исходя из условий его работы, а не просто «на глаз».

В сквозном отверстии с гайкой

Классическая схема установки болта — его пропускают сквозь два соосных сквозных отверстия и затягивают гайкой с обратной стороны. Есть старая инженерная шутка, что болт «болтается» в отверстии. Отчасти это сравнение хорошо иллюстрирует действительное положение крепежной детали в узле.

При затяжке стержень немного изгибается в пределах зазора между его поверхностью и стенкой отверстия. За счет этого изгиба болт компенсирует как перекос деталей и непараллельность их опорных торцов, так и их податливость (сжатие).

Различают несколько конструктивных исполнений болтов для сквозных отверстий:

• обычный — с одинаковой величиной зазора между стержнем и стенками отверстия по всей длине соединения (обычно это 0,5..1 мм);
• с занижением диаметра гладкой части болта (с утонением);
• с утонением и двумя центрирующими шейками, которые выравнивают положение болта в отверстии по посадке с зазором;
• с утонением, двумя шейками и центрирующим пояском посередине;
• с экстремально заниженным диаметром гладкой части (самоустанавливающийся).

Первый тип — наиболее распространенный, иначе его называют «жестким». Это стандартный ГОСТовский крепеж, и его используют для большинства сборок, хотя лучше всего он проявляет свои свойства в коротких узлах.

Остальные варианты именуют «упругими» болтами. Занижение диаметра на 20..30% от исходного открывает больший простор для изгиба при установке и затяжке. Такие изделия оптимальны при работе с ударными нагрузками.

Достаточно долго бытовало мнение, что при конструировании крепежных соединений следует обеспечить минимальный зазор между поверхностью болта и стенками отверстия, чтобы предупредить изгиб стержня. Это связано с тем, что дополнительные изгибающие напряжения негативно сказываются на общей нагрузочной характеристике крепежа. Позже это утверждение было частично опровергнуто, но болты «упругого» типа всё равно не нашли широкого применения — вопреки научным доказательствам, им доверяют куда меньше.

При монтаже сначала ставят болт в отверстие. На выходной резьбовой конец наживляют гайку от руки до момента соприкосновения с торцом детали. Затем болт фиксируют от проворота, установив ключ на головку и уперев его в удобную плоскость, а гайку уже затягивают с определенным усилием. Чаще всего операцию выполняют с помощью обычного слесарного инструмента, а усилие затяжки рабочий контролирует по собственным ощущениям. В ответственных механизмах соединение затягивают динамометрическим ключом, контролируя предварительную деформацию болта.

В глухом отверстии

Нечасто, но всё же иногда болты устанавливают в узлах по принципу винта — вкручивая изделие в резьбу на ответной детали. Такой вариант закладывают, когда размещение гайки с обратной стороны конструктивно невозможно или нежелательно. По возможности следует избегать этой схемы.

Болты в глухих отверстиях работают в куда более нагруженных условиях, чем при «традиционном» размещении. Это связано с двумя явлениями:

• если при нагружении узла возникают поперечные силы, то они расклинивают витки резьбы и создают местные напряжения смятия. Со временем соединение гарантированно ослабнет и может произойти самораскручивание;
• в зоне, где резьбовой конец болта входит в отверстие и начинает «тянуть» его на себя за витки, образуется зона концентрации напряжений. При серьезных нагрузках или частых сборках-разборках это место будет выкрашиваться. И если гайку можно легко заменить, то поправить кусок детали куда сложнее, а восстановить исходную прочность в той зоне — уже фактически невозможно.

Хуже всего болт, поставленный по принципу винта, ощущает себя при знакопеременных циклах нагружения. Его «шатает» в отверстии из стороны в сторону.

Применять такую схему монтажа можно только в неответственных конструкциях или приняв дополнительные меры по разгрузке крепежа от малейшего смещения в поперечном направлении. Для этого в узлах закладывают шпонки, забивают гладкие штифты и пальцы, а на болтах протачивают гладкие точные пояски, чтобы убрать зазор в отверстии первой детали.

Определение болта с дюймовой градацией

В ходе ознакомления с документами и стандартами может попадаться сокращенное обозначение D”-NQQQxL, которое имеет следующие значения:

• D” – обозначает диаметр и может быть представлено в виде целого числа. В случае различных размеров могут применяться дроби и номера в случае с небольшим размером;
• N — обозначение количества витков в одном дюйме;
• QQQ — это прямое обозначение дюймовой резьбы, также может встречаться и с четырьмя буквами;
• L — определяет длину, измеряемую в дюймах.

Когда возникла необходимость узнать диаметр резьбы на дюймовом болте, тогда полученные измерения необходимо разделить на 25,4 мм. В итоге получится дюймовое значение, которое необходимо будет найти в подходящей таблице UNC.

Шаг резьбы измеряется тем же образом, как и метрические болты. Но в данном случае измеряются витки на дюймовом расстоянии. Упростить задачу можно при наличии резьбомера с дюймовыми значениями.

Длинна изделия та же, но исчисляется в другой форме. Главное не забывать, что для правильного вычисления размера замер необходимо делить на 25,4 мм. Ориентируясь по таблице можно с легкостью найти подходящее значение.

Что означают цифры класса прочности?

Первая цифра маркирует предел прочности (временное сопротивление) на растяжение. Чтобы узнать, какое растяжение может выдержать материал болта до разрушения, нужно первую цифру в маркировке умножить на 100. Если это, например, болт классом прочности 6.8, то предел прочности на растяжение для его материала 6*100 = 600 Н/мм2 (ньютон на квадратный миллиметр сечения). Хотя чаще всего предел прочности на растяжение для разных материалов или конструктивных элементов измеряется не в этой величине, а в мегапаскалях (МПа). Например, в специальной литературе часто можно встретить упоминание о том, что при монтаже ответственных конструкций применяются высокопрочные болты с пределом прочности на растяжение 800 МПа и выше (классы прочности 8.8 и следующие)

Вторая цифра в классе прочности обозначает предел текучести. Это тот уровень предела прочности (временного сопротивления) на растяжение, при котором начинается необратимая пластическая деформация материала. Выражается он в процентах. Чтобы определить предел текучести, нужно вторую цифру в маркировке умножить на 10. Для того же болта классом прочности 6.8 предел текучести составляет 8*10 = 80% от предела прочности или 600*80% = 480 МПа. Проще говоря, при нагрузке на растяжение 480 МПа болт класса 6.8 уже начинает деформироваться и на это нужно обращать внимание при проектировании и монтаже конструкций.

Кроме того, по классу прочности болта можно определить и марку стали, из которой он сделан, и даже технологию изготовления. Так, простые болты классов 4.8 или 5.8 изготавливаются из Ст.10, а вот высокопрочные болты класса 8.8 — уже из Ст.35. Болты класса 5.6 вытачивают на токарном станке, классов 6.6 и 6.8 — штампуют, а 8.8 – ещё и закаливают.

Винт и все о его размерах

Подобно болтам винт имеет метрическую резьбу и обозначается следующей аббревиатурой MDxPxL. Разъяснение похожее, как и для стандартной резьбы:

• M — означает что резьба метрическая;
• D — показывает диаметр изделия;
• P — тип резьбы;
• L — общая длинна метиза.

Замеры следует производить только после выяснения точного ГОСТ, к которому принадлежит изделие. Учтите, что могут быть несколько разновидностей изделия. Для определения диаметра резьбы стоит воспользоваться штангенциркулем, чтоб получить точное значение.

Все крепежные винты имеют 4 разные группы:

• С выступающей верхней головкой;
• С наполовину углубленной головкой;
• Головка углублена целиком;
• Головка на винте отсутствует.

Согласно уже имеющимся советским стандартам определяется подходящий вариант крепежа:

• Крепежный элемент с цилиндрической верхней головкой под внутренний шестигранный ключ соответствует ГОСТ 11738-84;
• Если изделия выполнены в виде полукруглого элемента, к ним применяется ГОСТ 17473-80;
• Когда головка скрывается наполовину в материале — это ГОСТ 17474-80;
• В случае, когда крепёжная головка скрывается полностью — это ГОСТ 17475-80;
• Если метиз оборудован прямым шлицом, ему соответствуют несколько стандартов ГОСТ 1476-93, 1477-93, 1478-93, 1479-93;
• Если в метизе присутствует шестигранник, то крепеж соответствует ГОСТ 8878-93, 11074-93, 11075-93;
• Редко пользующиеся спросом крепежи с квадратной головкой делают по следующим стандартам ГОСТ 1482-84, 1485-84.

Маркировка

Допустим, мы увидели такой шифр:

Гайка М10-6Н.5 (S18) ГОСТ 5915-70.

Здесь M10 — диаметр резьбы в мм, 6H — поле допуска, 5 — класс прочности, S18 — размер под ключ, то есть внешнее расстояние между параллельными гранями.

Мы рассказали, как подобрать гайку под метрический, дюймовый и шестигранный ключ. Дали совет по откручиванию срезанного крепежа и привели таблицу с весом.

Как правильно определить размер шпильки

Основная резьба, применяемая на шпильках, это метрическая. Ей соответствует следующее обозначение в виде MDxPxL. Нового здесь ничего нет, замеры такие же, как и в предыдущих вариантах:

M — метиз с метрической резьбой;

D — диаметр изделия;

P — шаг, измеряемый в миллиметрах;

L — длинна части которая будет задействована в работе.

Беря за ориентир соответствующий стандарт ГОСТ, производятся измерения согласно типу шпильки. Чтоб разобраться, с какой целью будет использоваться метиз, их делят на 2 группы:

• Конструкция метиза, который будет ввинчиваться в гладкие отверстия;
• Конец с элементом для крепежа для вкручивания в отверстие.

Первый тип использует для крепления всю резьбу по длине. Тогда как на втором варианте резьба нарезана только в конце.

Производство шпилек соответствует следующим стандартам:

• Резьбовые шпильки DIN 975;
• Размерный вариант DIN 976-1;
• Используются при ввинчивании на гладких участках ГОСТ 22042-76, 22043-76;
• Если необходимо скрепить фланцы, тогда стоит использовать метизы следующего стандарта — ГОСТ 9066-75.

Могут попадаться и прочие разновидности, на которые распространяются отдельные нормативы стандартов ГОСТ.

Что важно знать?

При проектировании и монтаже сборных конструкций нужно закладывать использование таких крепежных элементов, которые могут выдержать нагрузку, равную 2-3-кратной величине предельной нагрузке для этой конструкции. То есть если при проектировании конструкции расчетные нагрузки на резьбовое соединение составляют порядка 400 МПа, то в нем необходимо использовать высокопрочные болты класса 8.8 и выше.

В можно приобрести как обычные болты классов 4.6-5.8, так и высокопрочные болты классов 8.8-12.9. Кроме того, для монтажа в агрессивных средах есть болты и гайки из нержавеющей стали А2 и А4. Вся продукция сертифицирована, соответствует стандартам ГОСТ и DIN. Не испытывайте на прочность свою судьбу – используйте крепёж соответствующей прочности!

Определение размера заклепки

Заклепка представляет собой полнотелый метиз, с головкой который монтируется на изделие при помощи молотка. По документальной составляющей имеет следующее обозначение DxL. Обозначение говорит о следующем:

D — диаметр заклепочного тела;

L — общая длинна заклепки.

Когда осуществляется замер, можно ошибиться, так как нормативы ГОСТ используют несколько групп из-за различий в длине:

• Головка, выступающая над плоскостью;
• Метиз с потайным креплением;
• Возможность неполного потайного крепления.

Во время производства производители придерживаются следующих стандартов:

• Если головка метиза цилиндрической формы — ГОСТ 10303-80;
• Производство крепежа с потайной головкой по ГОСТ 10300-80;
• Вариант, когда головка полукруглого сечения — ГОСТ 10299-80;
• Когда головка метиза скрывается не полностью — ГОСТ 10301-80.

Можно использовать заклепки отрывного типа. Их принцип заключается в вытаскивании стержня, который уплотняет заклепку между двумя материалами.

У данных метизов отдельные стандарты производства:

• Заклепки отрывные с цилиндрической головкой по стандарту DIN 7337, ISO 15977, ISO 15979, ISO 15981, ISO 15983, ISO 16582;
• Заклепка с выпуклостью и потайным креплением соответствует DIN 7337, ISO 15978, ISO 15980, ISO 15984.

Размерные разновидности шплинтов

Шплинтов существует три варианта, и измеряются все они по-разному.

Разводные шплинты характеризуются дополнительным значением размера условного диаметра. Этот относительный диаметр касается отверстия под монтаж шплинта. Условный диаметр всегда будет больше, чем реальный. Разница в диаметрах отображена в ГОСТ 397-79.

Чтоб определится какой длины шплинт, следует сделать следующее. Все разводные шплинты оканчиваются длинным и коротким концом. Так вот правильная длинна метиза — от изгиба головки до конца короткого края.

В случае с игольчатым шплинтом здесь размер фиксирован и контролируется по нормативу DIN 11024. Размер метиза определяется по его диаметру.

Шплинты быстросъёмны, имеют кольцо, и длинна у них всегда фиксированная. В большинстве случаев применяются изделия по нормативу DIN 11024. Размер шплинта определяется по значению его диаметра.

Гаечный ключ: что нужно знать при выборе?

Гаечный ключ — это инструмент, предназначенный для завинчивания и отвинчивания крепежных элементов (обычно, гайки или болты). Выше мы уже оговорились, что ключи бывают разных видов. Например, по конструкции они делятся на:

• рожковые;
• накидные;
• торцевые;
• комбинированные;
• разводные;
• зажимные;
• трубчатые;
• ударные;
• разрезные;
• с трещоткой.

Наибольшая популярность именно у рожкового гаечного ключа. Требования к его техническим характеристикам подробно изложены в ГОСТ 2839-80, нас же интересует только размер зева (полости между губками, которые напоминают рожки). Маркировка обычно указывается с каждой стороны корпуса ключа.

Произведение замеров гайки

Основная часть гаек с метрической резьбой. Чтоб понять с каким диаметром предстоит иметь дело, необходимо будет произвести дополнительные замеры. Правильное значение всегда дает винт или болт от гайки. Такие измерения будут считаться наиболее точными.

Когда выполнен замер резьбы внутри гайки, мы получаем внутренний диаметр d вн.

Для более точного определения результата метрической резьбы необходимо знать соответствие d вн диаметру такого же болта. Для простоты подсчетов используйте таблицу.

Если применять калибры, можно точно определить необходимую резьбу. Методика калибра «проходная-непроходная» основана на свободном соединении одного края и отсутствию соединения другого края.

Вид гаек так же отличается, даже невооруженным взглядом можно заметить разницу. Для определения стандарта метиза необходимо измерять высоту. Так как есть несколько разновидностей высоких, низких, сверх высоких и прочих гаек метизного ряда.

Гайка так же, как и болт использует габариты «под ключ». В данном случае есть различие между метизами.

Точный размер шага резьбы можно замерять, воспользовавшись методом замера шага резьбы на болте. Для замеров необходим будет инструмент резьбомер или если его нет, то необходимо сосчитать количество витков на промежутке метиза.

Шайба и ее размеры

Шайба имеет свое собственное обозначение, которое записывается как буква D. В прилагаемой документации такая расшифровка гласит, что это диаметр с метрической резьбой метизного изделия, применимого вместе с крепёжным элементом.

Для точности измерения шайб следует воспользоваться штангенциркулем. Полученный результат всегда будет немного больше, чем в обозначении. Такое свойство метиза обуславливается в связи со свободным ходом шайбы при монтаже ее на изделие. Таким образом такой зазор помогает без проблем надеть шайбу.