В американском английском установочный винт — это винт , который используется для закрепления объекта посредством давления и/или трения внутри или относительно другого объекта, например, для закрепления шкива или шестерни на валу . [1] [2] Установочный винт обычно используется без гайки (что отличает его от болта ), вместо этого ввинчиваясь в резьбовое отверстие, просверленное только в одном из двух объектов, которые необходимо закрепить. Установочный винт часто не имеет головки и имеет резьбу по всей длине, так что он будет полностью находиться внутри этого отверстия; в этом случае его можно назвать установочным винтом или глухим винтом .
После полного и прочного ввинчивания в первый объект выступающий кончик установочного винта сильно давит на второй объект, действуя как зажим . Второй объект может иметь обработанный фиксатор (углубление), чтобы гарантировать, что он не может скользить под кончиком винта. На валу это может быть просто сплющенная область. У установочного винта может быть любой тип привода , например, шестигранная или квадратная головка, прорезь или утопленный --- крест (Phillips), шестигранник (Allen), звезда (Torx) или квадрат (Robertson).
В Великобритании термин «установочный винт» или «фиксирующий винт» относится просто к болту с полной резьбой, без гладкого стержня; в США его называют винтом с головкой под ключ . [1] [2]
Установочные винты не всегда являются лучшим способом сопротивления крутящему моменту приводных валов. Чтобы уменьшить вероятность проскальзывания и увеличить грузоподъемность, фиксатор (часто называемый «плоской поверхностью») может быть отфрезерован или отшлифован в той части вала, где контактирует точка установочного винта. Однако фиксатор должен быть плотно совмещен с резьбовым отверстием перед затягиванием. Оператор часто может почувствовать, как винт вдавливает плоскую поверхность в окончательное выравнивание, когда он делает последний полуоборот или четверть оборота, который затягивает винт. Установочные винты могут успешно выдерживать приложения с высоким крутящим моментом, если детали правильные. Например, держатели концевых фрез цельного типа обычно используют большие установочные винты, удерживающие плоскости для крепления концевой фрезы, и выдерживают большие нагрузки. Однако небольшие установочные винты без плоских поверхностей склонны к проворачиванию и заеданию при перегрузке. Использование шпонок и шпоночных пазов вместо установочных винтов или в сочетании с ними является обычным для приложений, требующих высокого сопротивления крутящему моменту или передачи. Шлицы обеспечивают еще большую прочность.
Для более длительного срока службы установочные винты обычно изготавливаются из легированной стали и подвергаются закалке . Закаленные установочные винты часто оставляют пластическую деформацию в виде круглой или полукруглой отметки на валу, в который упирается винт. Это имеет как плюсы, так и минусы. С положительной стороны, такая деформация увеличивает удерживающую силу (сопротивление крутящему моменту) соединения, поскольку винт по сути «создает свой собственный фиксатор» в небольшом, но эффективном масштабе. С отрицательной стороны, если кто-то стремится получить безупречную косметическую отделку на детали, в которую упирается, необходимо принять меры для предотвращения круглых отметок. В большинстве случаев применения установочных винтов это соображение не имеет значения. Другим минусом является то, что эта пластическая деформация может вызывать соответствующие высокие точки на валу, окружающие круглую отметку. Это может привести к трудностям во время разборки, если подшипник или другая деталь с жестким допуском должны скользить мимо этой области. Использование плоской поверхности смягчает эту проблему.
Установочные винты имеют различные типы наконечников (точек). Наконечники разной формы обладают различными свойствами, которые могут использовать инженеры. Если инженер должен использовать фиксатор для обеспечения правильной установки винта, он может выбрать винт с коническим наконечником. Часто может потребоваться использовать плоский наконечник, когда винт должен прижиматься к поверхности совершенно плоско. Наиболее распространенным типом является чашечный наконечник. Этот тип хорошо работает, поскольку поверхность закруглена, так что небольшая площадь поверхности находится в контакте, но он не имеет чрезвычайно высокого напряжения в одной точке, как у конического наконечника. Исследования долговечности показывают, что чашечный наконечник обеспечивает превосходную устойчивость к износу, сохраняя при этом прочный захват. [3] Рифленые чашечные наконечники обеспечивают дополнительное преимущество в виде блокирующего действия (аналогичного действию зубчатой стопорной шайбы), которое предотвращает ослабление винтов в условиях высокой вибрации. [4]
Общие моменты включают следующее:
Винты с насечкой обычно используются для закрепления одного объекта в другом. Зубчатый гребень на установочном винте с насечкой помогает уменьшить ослабление из-за вибрации. Насечка сочетает в себе рытье чашечки с запирающими насечками против часовой стрелки, которые имеют храповое запирающее действие, что помогает противостоять ослаблению даже при самых сильных вибрациях. [5] [6]
Винты с насечкой не следует использовать повторно, так как режущие кромки насечек отклоняются при затягивании. Во время снятия режущие кромки рвутся и больше не обладают полной прочностью, чтобы противостоять отвинчиванию. Стандарт ISO для винтов с насечкой и чашкой — ISO 4029.
Установочные винты изготавливаются с различными типами привода , включая следующие:
Концепция установочных винтов насчитывает столетия, опережая металлический винт по крайней мере на несколько сотен лет. Ранние материалы включали дерево, кость, рог, олений рог и слоновую кость.
Безголовочные установочные винты существуют уже давно, причем прямой шлиц является старейшим типом привода (из-за простоты обработки ), но спрос на безголовочные установочные винты значительно возрос в первом и втором десятилетиях 20-го века, когда стремление к лучшей промышленной безопасности, кампания под лозунгом «безопасность прежде всего», [7] охватила промышленно развитые страны Северной Америки и Европы как часть более крупного Прогрессивного движения . Этот всплеск сознания безопасности был ответной реакцией на часто жестокие стандарты промышленной безопасности той эпохи. Х. Т. Холлоуэлл-старший, американский промышленник, чья корпорация была одной из нескольких, кто был пионером в коммерциализации шестигранного привода , отметил в своих мемуарах, что линейные валы , которые были повсеместны в промышленной практике того времени, часто имели головчатые установочные винты (с внешним квадратным приводом ), удерживающие многочисленные шкивы на линейных валах, и воротники, удерживающие валы от осевого перемещения. В то время также были распространены зубчатые передачи с открытыми шестернями, и в них также часто использовались установочные винты с головками, удерживающие шестерни на валах. Главной продукцией его компании в то время были подвески вала и хомуты вала из штампованной стали. «Безумие» создало растущий спрос на установочные винты без головок на шкивах, шестернях и хомутах, чтобы заменить головки, так что одежда и пальцы рабочих были менее склонны цепляться за открытую вращающуюся головку винта. Именно этот повышенный спрос побудил фирму Хэллоуэлла заняться бизнесом по производству винтов и изучить конструкции приводов с головками под торцевой ключ. Поскольку PL Robertson владел новыми патентными правами на практичный в изготовлении привод с квадратным гнездом, фирма вскоре занялась шестигранным приводом.
