Винт — это крепежная деталь с внешней винтовой резьбой , которую можно затягивать или ослаблять с помощью крутящего усилия ( крутящего момента ) к головке . Наиболее распространенное применение винтов — удерживание объектов вместе, и существует множество форм для различных материалов. Винты могут быть вставлены в отверстия в собранных деталях, или винт может образовывать собственную резьбу. [1] Разница между винтом и болтом заключается в том, что последний предназначен для затягивания или ослабления путем затягивания гайки .
Головка винта на одном конце имеет фрезерованный паз, который обычно требует инструмента для передачи крутящего усилия. Обычные инструменты для завинчивания винтов включают отвертки , гаечные ключи , монеты и шестигранные ключи . Головка обычно больше, чем тело, что обеспечивает опорную поверхность и не позволяет винту забиваться глубже, чем его длина; исключение составляет установочный винт (он же установочный винт ). Цилиндрическая часть винта от нижней стороны головки до кончика называется стержнем ; он может быть полностью или частично нарезанным с расстоянием между каждым витком резьбы, называемым шагом . [2] [3]
Большинство винтов затягиваются вращением по часовой стрелке , что называется правой резьбой . [4] [5] Винты с левой резьбой используются в исключительных случаях, например, когда винт будет подвергаться крутящему моменту против часовой стрелки , который имел бы тенденцию ослаблять правый винт. По этой причине левая педаль велосипеда имеет левую резьбу . [6]
Винтовой механизм — один из шести классических простых механизмов, определенных учеными эпохи Возрождения . [7] [8] [9]
Широкое распространение получили крепежные элементы, включающие такие концепции, как штифты и штифты, расклинивание, гнезда и шипы , ласточкин хвост , гвозди (с защемлением концов гвоздей или без него), кузнечная сварка и многие виды связывания шнуром из кожи или волокна с использованием многих видов узлов . Винт был одним из последних простых изобретенных механизмов. [10] Впервые он появился в Месопотамии в неоассирийский период (911-609) до н. э., [11] а затем позже появился в Древнем Египте и Древней Греции [12] [13] , где он был описан греческим математиком Архитом из Тарента (428-350 до н. э.). К I веку до н. э. деревянные винты широко использовались по всему Средиземноморью в винтовых прессах для отжима оливкового масла из оливок и для отжима сока из винограда в виноделии . Первое документальное упоминание об отвертке содержится в средневековой Домовой книге замка Вольфегг , рукописи, написанной где-то между 1475 и 1490 годами. [14] Однако они, вероятно, не получили широкого распространения до 1800 года, когда резьбовые крепежи стали товаром. [15]
Металлические винты, используемые в качестве крепежа, были редки в Европе до 15-го века, если вообще были известны. [16] Металлический винт не стал обычным крепежом, пока не появились станки для массового производства к концу 18-го века. Это развитие расцвело в 1760-х и 1770-х годах. [17] по двум отдельным путям, которые вскоре сошлись : [18]
Первый путь был проложен братьями Джобом и Уильямом Уайетт из Стаффордшира , Великобритания, [19], которые запатентовали в 1760 году машину, которую сегодня лучше всего можно было бы назвать винтовой машиной раннего и провидческого типа. Она использовала ходовой винт для направления фрезы для получения желаемого шага, [19] а паз вырезался вращающимся напильником, в то время как главный шпиндель оставался неподвижным (предвещая появление приводных инструментов на токарных станках 250 лет спустя). Только в 1776 году братья Уайетт запустили и запустили фабрику по производству шурупов для дерева. [19] Их предприятие обанкротилось, но новые владельцы вскоре сделали его процветающим, и в 1780-х годах они производили 16 000 шурупов в день, имея всего 30 сотрудников [20] — вид промышленной производительности и объема производства, который позже станет характерным для современной промышленности, но который был революционным в то время.
Тем временем английский инструментальный мастер Джесси Рамсден (1735–1800) работал над инструментальной и инструментальной стороной проблемы нарезания шурупов, и в 1777 году он изобрел первый удовлетворительный токарно-винторезный станок . [21] Британский инженер Генри Модслей (1771–1831) получил известность, популяризировав такие токарные станки своими токарно-винторезными станками 1797 и 1800 годов, содержащими трифекту ходового винта, суппорта скольжения и зубчатой передачи сменного зубчатого колеса, все в правильных пропорциях для промышленной обработки. В некотором смысле он объединил пути Уайетта и Рамсдена и сделал для винтов для станков то, что уже было сделано для винтов для дерева, т. е. значительное упрощение производства, подстегнувшее коммерциализацию . Его фирма оставалась лидером в области станков в течение десятилетий после этого. Неправильное цитирование Джеймса Несмита популяризировало представление о том, что Модслей изобрел суппорт скольжения, но это было неверно; Однако его токарные станки способствовали его популяризации. [ необходима цитата ]
Эти разработки эпохи 1760–1800 годов, с Уайеттами и Модсли как, возможно, наиболее важными движущими силами, привели к значительному увеличению использования резьбовых креплений. Стандартизация форм резьбы началась почти сразу, но она не была быстро завершена; с тех пор это был развивающийся процесс. Дальнейшие усовершенствования массового производства винтов продолжали толкать цены на единицу продукции все ниже и ниже в течение последующих десятилетий, на протяжении всего 19 века. [22] Массовое производство шурупов по дереву (металлических шурупов для крепления дерева) на специализированном, одноцелевом, крупносерийном станке; и малотиражное, инструментальное производство машинных винтов или болтов (V-образная резьба) с легким выбором среди различных шагов (все, что могло понадобиться станочнику в любой конкретный день).
В 1821 году компания Hardman Philips построила первую фабрику по производству винтов в Соединенных Штатах — на ручье Мошэннон, недалеко от Филипсбурга — для производства тупых металлических винтов. Специалист по производству винтов Томас Левер был привезен из Англии, чтобы управлять фабрикой. На фабрике использовалась энергия пара и воды, а в качестве топлива использовался древесный уголь. Винты изготавливались из проволоки, подготовленной «аппаратом для прокатки и волочения проволоки» из железа, произведенного в соседней кузнице. Винтовая фабрика не имела коммерческого успеха; в конечном итоге она потерпела неудачу из-за конкуренции со стороны более дешевых винтов с буравчиком и прекратила работу в 1836 году. [23]
Американское развитие револьверного токарного станка (1840-е годы) и автоматических винтовых станков, полученных из него (1870-е годы), радикально снизило себестоимость единицы резьбовых креплений за счет все большей автоматизации управления станком. Это снижение себестоимости стимулировало все более широкое использование винтов. [ необходима цитата ]
На протяжении всего 19 века наиболее часто используемыми формами головок винтов (то есть типами приводов ) были простые прямые пазы для внутреннего гаечного ключа и квадраты и шестигранники для внешнего гаечного ключа. Они были просты в обработке и адекватно служили большинству приложений. Рыбчинский описывает поток патентов на альтернативные типы приводов в 1860-х - 1890-х годах, [24] но объясняет, что они были запатентованы, но не производились из-за трудностей и дороговизны этого в то время. В 1908 году канадец PL Robertson был первым, кто сделал квадратный привод для внутреннего гаечного ключа практической реальностью, разработав именно правильную конструкцию (небольшие углы конусности и общие пропорции), чтобы головку можно было штамповать легко, но успешно, при этом металл подвергался холодной формовке по желанию, а не срезался или смещался нежелательным образом. [24] Практическое производство шестигранного привода для внутреннего гаечного ключа ( шестигранного гнезда ) вскоре последовало в 1911 году. [25] [26]
В начале 1930-х годов американец Генри Ф. Филлипс популяризировал винты с крестообразной головкой , имеющие крестообразный внутренний привод. [27] Позже были разработаны улучшенные винты с головкой, более совместимые с отвертками не совсем подходящего размера: Pozidriv и Supadriv . Винты и отвертки с крестообразным шлицем в некоторой степени совместимы с таковыми для более новых типов, но с риском повреждения головок плотно закрученных винтов.
Стандартизация формы резьбы еще больше улучшилась в конце 1940-х годов, когда были определены метрическая резьба ISO и унифицированный стандарт резьбы. [ необходима ссылка ]
Прецизионные винты, предназначенные для управления движением, а не для закрепления, были разработаны на рубеже 19-го века и представляли собой одно из центральных технических достижений, наряду с плоскими поверхностями, которые сделали возможной промышленную революцию . [28] Они являются ключевыми компонентами микрометров и токарных станков.
Изготовление винта состоит из трех этапов: высадка , накатка резьбы и покрытие . Винты обычно изготавливаются из проволоки , которая поставляется в больших катушках, или круглого прутка для больших винтов. Затем проволока или пруток нарезаются на нужную длину для типа изготавливаемого винта; эта заготовка известна как заготовка . Затем она подвергается холодной высадке , что является процессом холодной обработки . Высадка производит головку винта. Форма штампа в машине диктует, какие элементы вдавливаются в головку винта; например, винт с плоской головкой использует плоскую плашку. Для более сложных форм требуются два процесса высадки, чтобы получить все элементы в головке винта. Этот метод производства используется, потому что высадка имеет очень высокую производительность и практически не производит отходов. Винты со шлицевой головкой требуют дополнительного этапа для вырезания паза в головке; это делается на долбежном станке . Эти станки по сути являются разобранными фрезерными станками, предназначенными для обработки как можно большего количества заготовок.
Затем заготовки полируются [ нужна цитата ] снова перед нарезанием резьбы. Резьба обычно нарезается путем накатки резьбы ; однако, некоторые из них нарезаются . Затем заготовка обрабатывается в барабане с использованием древесных и кожаных материалов для окончательной очистки и полировки. [ нужна цитата ] Для большинства винтов наносится покрытие, например, гальваническое цинкование ( гальванизация ) или нанесение черного оксида , для предотвращения коррозии.
Резьбовые крепежи имеют либо конический стержень, либо неконический стержень. Крепежные элементы с коническим стержнем предназначены либо для непосредственного ввинчивания в основание, либо в направляющее отверстие в основании, и большинство из них классифицируются как винты. Сопрягаемая резьба формируется в основании, когда эти крепежи ввинчиваются. Крепежные элементы с неконическим стержнем обычно предназначены для сопряжения с гайкой или для ввинчивания в резьбовое отверстие, и большинство из них классифицируются как болты , хотя некоторые из них являются резьбонарезными (например, taptite ), и некоторые органы будут рассматривать некоторые из них как винты, когда они используются с крепежом с внутренней резьбой, отличным от гайки.
Шурупы для листового металла не имеют канавки для удаления стружки, как у саморезов. Однако некоторые оптовые продавцы не делают различий между этими двумя типами. [29]
Шуруп по дереву — это металлический винт, используемый для крепления дерева, с острым концом и конической резьбой, предназначенной для нарезания собственной резьбы в дереве. Некоторые винты ввинчиваются в неповрежденную древесину; более крупные винты обычно ввинчиваются в отверстие, более узкое, чем резьба винта, и нарезают резьбу в дереве. Ранние винты по дереву изготавливались вручную с помощью ряда напильников, стамесок и других режущих инструментов, и их можно легко обнаружить, отметив неравномерный интервал и форму резьбы, а также следы напильника, остающиеся на головке винта и в области между витками резьбы. Многие из этих винтов имели тупой конец, полностью отсутствующий острый конический конец, как почти у всех современных винтов по дереву. [30] Некоторые винты по дереву изготавливались с помощью вырубных штампов еще в конце 1700-х годов (возможно, даже до 1678 года, когда содержание книги было впервые опубликовано по частям). [31] В конечном итоге для изготовления винтов по дереву использовались токарные станки, причем самый ранний патент был зарегистрирован в 1760 году в Англии. [30] В 1850-х годах были разработаны инструменты для обжима , чтобы обеспечить более равномерную и постоянную резьбу. Винты, изготовленные с помощью этих инструментов, имеют округлые впадины с острой и грубой резьбой. [32] [33]
После того, как токарные станки стали широко использоваться, большинство имеющихся в продаже шурупов по дереву изготавливались этим методом. Эти нарезанные шурупы по дереву почти всегда имеют коническую форму, и даже когда конический стержень не очевиден, их можно различить, поскольку резьба не выходит за пределы диаметра стержня. Такие шурупы лучше всего устанавливать после сверления пилотного отверстия коническим сверлом. Большинство современных шурупов по дереву, за исключением тех, что сделаны из латуни, изготавливаются на резьбонакатных станках. Эти шурупы имеют постоянный диаметр и резьбу большего диаметра, чем стержень, и они прочнее, поскольку процесс прокатки не разрезает волокна металла. [ необходима цитата ]
Саморез предназначен для нарезания собственной резьбы, обычно в достаточно мягком металле или пластике, так же, как и шуруп по дереву (шурупы по дереву на самом деле являются саморезами, но таковыми не называются).
Стандарты ASME определяют различные крепежные винты (также известные как болты для печей [ необходима ссылка ] ) [34] диаметром до 0,75 дюйма (19,05 мм).
Крепежный винт или болт — это обычно меньший крепеж (менее 1 ⁄ 4 дюйма (6,35 мм) в диаметре), имеющий резьбу по всей длине стержня, который обычно имеет утопленный тип привода (шлицевой, Phillips и т. д.), обычно предназначенный для ввинчивания в предварительно сформированную резьбу, либо в гайку, либо в резьбовое (резьбовое) отверстие, в отличие от шурупа по дереву или самореза. Крепежные винты также изготавливаются с головками с углублением под ключ (см. выше), часто называемые винтами с углублением под ключ.
Стандарт ASME B18.2.1-1996 определяет винты с шестигранной головкой, диапазон размеров которых составляет 0,25–3 дюйма (6,35–76,20 мм) в диаметре . В 1991 году, в ответ на наплыв поддельных крепежных изделий, Конгресс принял PL 101-592, [35] «Закон о качестве крепежных изделий». В результате комитет ASME B18 переписал B18.2.1, [36] переименовав готовые шестигранные болты в винты с шестигранной головкой — термин, который существовал в общем употреблении задолго до этого, но теперь также был кодифицирован как официальное название стандарта ASME B18.
Болты с проушиной и болты с головкой — это другие термины, которые относятся к крепежным деталям, предназначенным для ввинчивания в резьбовое отверстие, являющееся частью сборки, и поэтому, основываясь на различии Machinery's Handbook, они будут винтами. Здесь общие термины расходятся с различием Machinery's Handbook . [37] [38]
.jpg/1280px-Lag_screw_(05).jpg)
Шурупы с закладной головкой (США) или шурупы с закладной головкой (Великобритания, Австралия и Новая Зеландия) (также называемые болтами с закладной головкой или болтами с закладной головкой , хотя это неправильное название ) или французский шуруп по дереву (Скандинавия) — это большие шурупы по дереву. Шурупы с закладной головкой используются для скрепления деревянных каркасов, для крепления ножек машин к деревянным полам и для других тяжелых столярных работ. Атрибутивный модификатор lag произошел от раннего основного использования таких крепежей: крепления лагов, таких как бочкообразные клепки и другие подобные детали. Эти крепежи являются «винтами» в соответствии с критериями Справочника по машиностроению , и устаревший термин «болт с закладной головкой» был заменен на «шуруп с закладной головкой» в Справочнике . [39] Однако, основываясь на традиции, многие торговцы продолжают называть их «болтами», потому что, как и болты с головкой, они большие, с шестигранными или квадратными головками, для поворота которых требуется гаечный ключ, гнездо или специальная насадка.
Головка обычно представляет собой внешний шестигранник. Метрические шестигранные шурупы с квадратной и шестигранной головкой покрываются стандартом DIN 571. Дюймовые квадратные и шестигранные шурупы с квадратной и шестигранной головкой покрываются стандартом ASME B18.2.1. Типичный шуруп с квадратной головкой может иметь диаметр от 4 до 20 мм или от #10 до 1,25 дюйма (от 4,83 до 31,75 мм) и длину от 16 до 200 мм или от 1 ⁄ 4 до 6 дюймов (от 6,35 до 152,40 мм) или больше, с крупной резьбой шурупа по дереву или шурупа по листовому металлу (но большего размера). Материалы обычно представляют собой основу из углеродистой стали с покрытием из цинка (для коррозионной стойкости). Цинковое покрытие может быть ярко-желтым ( гальваническое ) или матово-серым ( горячеоцинкованное ).
Костные винты используются в медицине для фиксации сломанных костей у живых людей и животных. Как и в случае с аэрокосмической и ядерной энергетикой, медицинское использование подразумевает использование некоторых из самых высоких технологий для крепежей; требуются превосходные характеристики, долговечность и качество, что отражается в ценах. Костные винты часто изготавливаются из относительно нереактивной нержавеющей стали или титана, и они часто имеют передовые характеристики, такие как коническая резьба, многозаходная резьба, канюляция (полый сердечник) и фирменные типы приводов винтов , некоторые из которых не встречаются за пределами этих областей применения.
Существует множество форм головок винтов. Некоторые разновидности винтов производятся с отламывающейся головкой, которая отламывается при приложении соответствующего крутящего момента, чтобы предотвратить ее удаление после установки, часто для предотвращения несанкционированного вмешательства.
Международными стандартами для крепежных изделий с метрической наружной резьбой являются ISO 898-1 для классов прочности, изготовленных из углеродистых сталей, и ISO 3506-1 для классов прочности, изготовленных из коррозионно-стойких сталей.
Существует множество стандартов, регулирующих материал и механические свойства крепежных деталей с наружной резьбой имперского размера. Некоторые из наиболее распространенных консенсусных стандартов для марок, производимых из углеродистых сталей, — это ASTM A193, ASTM A307, ASTM A354, ASTM F3125 и SAE J429. Некоторые из наиболее распространенных консенсусных стандартов для марок, производимых из коррозионно-стойких сталей, — это ASTM F593 и ASTM A193.
Ручной инструмент, используемый для закручивания большинства винтов, называется отверткой . Электроинструмент, который выполняет ту же работу, называется электрической отверткой ; электрические дрели также могут использоваться с насадками для закручивания шурупов. Когда удерживающая сила винтового соединения имеет решающее значение, используются отвертки с измерением крутящего момента и ограничением крутящего момента, чтобы гарантировать, что винт развивает достаточное, но не чрезмерное усилие. Ручным инструментом для закручивания шестигранных резьбовых крепежных элементов является гаечный ключ (в Великобритании) или гаечный ключ (в США), в то время как гайковерт используется с электрической отверткой.
Современные винты используют самые разные конструкции винтовых приводов , для каждого из которых требуется свой тип инструмента для их вкручивания или извлечения. Наиболее распространенными винтовыми приводами являются шлицевые и крестовые в США; шестигранные, Robertson и Torx также распространены в некоторых приложениях, а Pozidriv почти полностью заменили крестовые в Европе. [ необходима цитата ] Некоторые типы приводов предназначены для автоматической сборки при массовом производстве таких изделий, как автомобили. Более экзотические типы винтовых приводов могут использоваться в ситуациях, когда несанкционированное вмешательство нежелательно, например, в электронных приборах, которые не должны обслуживаться домашним ремонтником.
Существует множество систем для указания размеров винтов, но в большинстве стран мира предпочтительная серия метрической резьбы ISO вытеснила многие старые системы. Другие относительно распространенные системы включают British Standard Whitworth , систему BA (Британская ассоциация) и Unified Thread Standard .
Основные принципы метрической резьбы ISO определены в международном стандарте ISO 68-1 , а предпочтительные комбинации диаметра и шага перечислены в ISO 261. Меньшее подмножество комбинаций диаметра и шага, обычно используемых в винтах, гайках и болтах, приведено в ISO 262. Наиболее часто используемое значение шага для каждого диаметра — крупный шаг . Для некоторых диаметров также указаны один или два дополнительных варианта мелкого шага для специальных применений, таких как резьба в тонкостенных трубах. Метрическая резьба ISO обозначается буквой M, за которой следует основной диаметр резьбы в миллиметрах (например, M8 ). Если резьба не использует обычный крупный шаг (например, 1,25 мм в случае M8), то шаг в миллиметрах также добавляется со знаком умножения (например, «M8×1», если резьба винта имеет внешний диаметр 8 мм и увеличивается на 1 мм за поворот на 360°).
Номинальный диаметр метрического винта — это наружный диаметр резьбы. Резьбовое отверстие (или гайка), в которое вставляется винт, имеет внутренний диаметр, который равен размеру винта за вычетом шага резьбы. Таким образом, винт М6 с шагом 1 мм изготавливается путем нарезания резьбы на стержне диаметром 6 мм, а гайка или резьбовое отверстие изготавливается путем нарезания резьбы в отверстии диаметром 5 мм (6 мм − 1 мм).
Метрические шестигранные болты, винты и гайки указаны, например, в международных стандартах ISO 4014, ISO 4017 и ISO 4032. В следующей таблице приведена зависимость, указанная в этих стандартах между размером резьбы и максимальной шириной шестигранных граней (размер гаечного ключа):
Кроме того, указаны следующие непредпочтительные промежуточные размеры:
Имейте в виду, что это всего лишь примеры, и ширина под ключ различна для структурных болтов, фланцевых болтов, а также варьируется в зависимости от организации, разрабатывающей стандарты.
Первым человеком, создавшим стандарт (примерно в 1841 году), был английский инженер сэр Джозеф Уитворт . Размеры винтов Уитворта до сих пор используются как для ремонта старой техники, так и там, где требуется более крупная резьба, чем метрическая резьба крепежа. Уитворт стал британским стандартом Уитворта , сокращенно BSW (BS 84:1956), а британский стандарт мелкой резьбы (BSF) был введен в 1908 году, поскольку резьба Уитворта была слишком крупной для некоторых применений. Угол резьбы составлял 55°, а глубина и шаг менялись в зависимости от диаметра резьбы (т. е. чем больше болт, тем крупнее резьба). Гаечные ключи для болтов Уитворта маркируются размером болта, а не расстоянием между гранями головки винта.
В настоящее время наиболее распространенным применением шага Уитворта является монтаж всех строительных лесов в Великобритании . Кроме того, стандартная резьба для фотоштатива , которая для небольших камер составляет 1/4" Уитворта (20 tpi), а для камер среднего/большого формата — 3/8" Уитворта (16 tpi). Она также используется для микрофонных стоек и соответствующих им зажимов, опять же в обоих размерах, вместе с «резьбовыми адаптерами», позволяющими прикреплять меньший размер к предметам, требующим большей резьбы. Обратите внимание, что хотя болты 1/4" UNC подходят к втулкам штатива камеры 1/4" BSW, предел текучести снижается из-за разных углов резьбы 60° и 55° соответственно.
Резьба Британской ассоциации (BA), названная в честь Британской ассоциации содействия развитию науки, была разработана в 1884 году и стандартизирована в 1903 году. Винты описывались как «2BA», «4BA» и т. д., нечетные номера использовались редко, за исключением оборудования, изготовленного до 1970-х годов для телефонных станций в Великобритании. Это оборудование широко использовало винты BA с нечетными номерами, чтобы — как можно предположить — уменьшить кражу. Резьба BA указана в Британском стандарте BS 93:1951 «Спецификация резьбы Британской ассоциации (BA) с допусками для размеров от 0 BA до 16 BA».
Хотя они не связаны с метрическими винтами ISO, размеры фактически были определены в метрических терминах, резьба 0BA имеет диаметр 6 мм и шаг 1 мм. Другие резьбы в серии BA связаны с 0BA геометрическим рядом с общими множителями 0,9 и 1,2. Например, резьба 4BA имеет шаг мм (0,65 мм) и диаметр мм (3,62 мм). Хотя 0BA имеет тот же диаметр и шаг, что и ISO M6, резьбы имеют разные формы и несовместимы.
Резьба BA все еще распространена в некоторых узкоспециализированных приложениях. Определенные типы точных машин, такие как счетчики с подвижной катушкой и часы, как правило, имеют резьбу BA, где бы они ни производились. Размеры BA также широко использовались в самолетах, особенно тех, которые производились в Соединенном Королевстве. Размеры BA все еще используются в железнодорожной сигнализации, в основном для концевой заделки электрооборудования и кабелей.
Резьба BA широко используется в моделировании, где меньшие размеры шестигранной головки облегчают представление масштабных креплений. В результате многие поставщики британского модельного проектирования по-прежнему имеют запасы креплений BA, обычно до 8BA и 10BA. 5BA также широко используется, поскольку ее можно нарезать на стержень 1/8. [55]
Унифицированный стандарт резьбы (UTS) чаще всего используется в Соединенных Штатах , но также широко используется в Канаде и иногда в других странах. Размер винта UTS описывается с использованием следующего формата: XY , где X — номинальный размер (размер отверстия или паза в стандартной производственной практике, через который можно легко протолкнуть стержень винта), а Y — количество ниток на дюйм (TPI). Для размеров 1 ⁄ 4 дюйма и больше размер указывается в виде дроби; для размеров меньше этого используется целое число в диапазоне от 0 до 16. Целые размеры можно преобразовать в фактический диаметр с помощью формулы 0,060 + (0,013 × число). Например, винт № 4 имеет диаметр 0,060 + (0,013 × 4) = 0,060 + 0,052 = 0,112 дюйма. Существуют также размеры винтов меньше «0» (ноль или должно быть). Размеры — 00, 000, 0000, которые обычно называются two ought, three ought и four ought. Большинство очков имеют дужки, прикрученные к оправе винтами размера 00-72 (произносится как double ought — семьдесят два). Чтобы вычислить основной диаметр винтов размера «ought», посчитайте количество нулей и умножьте это число на 0,013 и вычтите из 0,060. Например, основной диаметр резьбы винта 000-72 составляет .060 – (3 x .013) = 0,060 − 0,039 = .021 дюйма. Для большинства винтов размера доступно несколько TPI, наиболее распространенными из которых являются Unified Coarse Thread (UNC или UN) и Unified Fine Thread (UNF или UF). Примечание: в странах, отличных от США и Канады, в настоящее время в основном используется метрическая система резьбы ISO. В отличие от большинства других стран, США и Канада по-прежнему используют унифицированную (дюймовую) систему резьбы. Однако обе страны переходят на метрическую систему ISO. [ требуется ссылка ] По оценкам, около 60% резьбы, используемой в США, по-прежнему имеют дюймовую систему. [21]
Цифры, выбитые на головке болта, относятся к классу болта, используемого в определенном применении с прочностью болта. Болты из высокопрочной стали обычно имеют шестигранную головку с рейтингом прочности ISO (называемым классом прочности ), выбитым на головке. А отсутствие маркировки/номера указывает на болт более низкого класса с низкой прочностью. Наиболее часто используемые классы прочности - 5.8, 8.8 и 10.9. Число перед точкой - это предел прочности на растяжение в МПа, деленный на 100. Число после точки - это множитель отношения предела текучести к пределу прочности на растяжение. Например, болт класса прочности 5.8 имеет номинальный (минимальный) предел прочности на растяжение 500 МПа и предел текучести на растяжение, равный 0,8 от предела прочности на растяжение или 0,8 (500) = 400 МПа.
Предел прочности на растяжение — это растягивающее напряжение, при котором болт выходит из строя. Предел текучести на растяжение — это напряжение, при котором болт будет уступать при растяжении по всему сечению болта и получит постоянную усадку (удлинение, от которого он не восстановится после снятия силы) в 0,2% деформации смещения . Предел прочности — это полезная прочность крепежа. Испытание на растяжение болта до испытательной нагрузки не должно вызывать постоянную усадку болта и должно проводиться на реальных крепежах, а не рассчитываться. [56] Если болт натянут сверх испытательной нагрузки, он может вести себя пластично из-за текучести в резьбе, а предварительная нагрузка натяжения может быть потеряна из-за постоянных пластических деформаций. При удлинении крепежа до достижения предела текучести говорят, что крепеж работает в упругой области; тогда как удлинение за пределом текучести называется работой в пластической области материала болта. Если болт нагружен на растяжение сверх его предельной прочности, текучесть в чистом корневом сечении болта будет продолжаться до тех пор, пока все сечение не начнет течь и не превысит свой предел текучести. Если растяжение увеличивается, болт ломается при своей предельной прочности.
Болты из мягкой стали имеют класс свойств 4.6, что составляет предел прочности 400 МПа и предел текучести 0,6*400=240 МПа. Болты из высокопрочной стали имеют класс свойств 8.8, что составляет предел прочности 800 МПа и предел текучести 0,8*800=640 МПа или выше.
Один и тот же тип винта или болта может быть изготовлен из многих различных сортов материала. Для критических высокопрочных применений низкосортные болты могут выйти из строя, что приведет к повреждению или травме. На болтах стандарта SAE на головках отпечатан отличительный рисунок маркировки, позволяющий осмотреть и подтвердить прочность болта. [57] Однако можно найти недорогие поддельные крепежи с фактической прочностью, намного меньшей, чем указано в маркировке. Такие низкосортные крепежи представляют опасность для жизни и имущества при использовании в самолетах, автомобилях, тяжелых грузовиках и аналогичных критических применениях. [58]
В Справочнике по машинному оборудованию описываетсяРазличие между болтами и винтами следующее:
Болт — это крепеж с наружной резьбой, предназначенный для вставки через отверстия в собранных деталях, и обычно предназначенный для затягивания или ослабления путем закручивания гайки. Винт — это крепеж с наружной резьбой, который можно вставлять в отверстия в собранных деталях, сопрягать с предварительно сформированной внутренней резьбой или образовывать собственную резьбу, а также затягивать или ослаблять путем закручивания головки. Крепежный элемент с наружной резьбой, который не может быть повернут во время сборки и который можно затянуть или ослабить только путем закручивания гайки, называется болтом. (Пример: болты с круглой головкой, болты для рельсов, болты для плуга.) Крепежный элемент с наружной резьбой, имеющий форму резьбы, которая не позволяет производить сборку с гайкой, имеющей прямую резьбу с несколькими шагами, называется винтом. (Пример: шурупы для дерева, саморезы.) [59]
Это различие соответствует ASME B18.2.1 и некоторым словарным определениям для винта [60] [61] и болта . [62] [63] [64]
Старые стандарты USS и SAE определяли винты с головкой как крепежные элементы с стержнями, имеющими резьбу на головке, а болты как крепежные элементы с стержнями, имеющими частичную резьбу. [65] Федеральное правительство Соединенных Штатов предприняло попытку формализовать разницу между болтом и винтом, поскольку к каждому из них применяются разные тарифы . [66]
винт.
