Болт — это крепежная деталь с внешней винтовой резьбой , которую можно затягивать или ослаблять с помощью крутящего усилия ( крутящего момента ) к соответствующей гайке . Болт имеет внешнюю наружную резьбу, требующую соответствующей гайки с предварительно сформированной внутренней резьбой. [1]
Гайки и болты изначально изготавливались вручную, так что каждая гайка подходила к своему болту, но они не были взаимозаменяемыми. Это делало практически невозможным замену утерянных или поврежденных фиксаторов, поскольку все они были разными. Джозеф Уитворт в 1841 году предложил установить стандарт, но это произошло не сразу.
В 1851 году в Гайд-парке, Лондон, Англия, должна была состояться Великая выставка промышленных работ всех наций , и было решено построить Хрустальный дворец как ее часть; это должно было быть сделано за 190 дней и по разумной цене. Исследование остатков разрушенного здания в 2024 году выявило важное новшество, которое сделало это возможным. Строительная фирма, ответственная за это, Fox Henderson, решила использовать гайки и болты, но использовать стандартизированные размеры, что было революционным методом в то время. Это позволило завершить строительство вовремя. Использование взаимозаменяемых гаек и болтов оказалось настолько успешным, что стандарт Уитворта был широко принят. Британский стандарт не был официально принят до 1905 года. [2]
Различие между болтом и винтом определено плохо. Академическое различие, согласно Machinery's Handbook [3] , заключается в их предполагаемом назначении: болты предназначены для прохождения через нерезьбовое отверстие в компоненте и закрепления с помощью гайки . Винты, напротив, используются в компонентах, которые содержат собственную резьбу, или для нарезания в них собственной внутренней резьбы. Это определение допускает двусмысленность в описании крепежа в зависимости от области применения, для которой он фактически используется, и термины винт и болт широко используются разными людьми или в разных странах для применения к одному и тому же или разному крепежу. В британской терминологии винт с головкой — это болт, который имеет резьбу по всей длине до головки.
Болты часто используются для создания болтового соединения . Это комбинация гайки, прикладывающей осевое зажимное усилие, и стержня болта, действующего как штифт , фиксируя соединение против боковых сдвигающих сил . По этой причине многие болты имеют простой нерезьбовой стержень (называемыйдлина захвата ), так как это делает дюбель лучше, прочнее. Наличие нерезьбового стержня часто приводилось как характеристика болтов по сравнению с винтами, [4] [ требуется проверка ] но это является побочным эффектом его использования, а не определением. [ требуется цитата ]
Когда крепеж образует собственную резьбу в закрепляемом компоненте, он называется винтом. [3] Это наиболее очевидно, когда резьба коническая (т. е. традиционные шурупы по дереву ), что исключает использование гайки, [3] или когда используется винт для листового металла или другой винт, формирующий резьбу. Для сборки соединения винт всегда необходимо поворачивать. Многие болты удерживаются на месте во время сборки либо инструментом, либо конструкцией невращающегося болта, например, болта с кареткой , и поворачивается только соответствующая гайка. [3]
Болты используют самые разные конструкции головок, как и винты. Они предназначены для взаимодействия с инструментом, используемым для их затягивания. Некоторые головки болтов вместо этого фиксируют болт на месте, так что он не двигается, и инструмент нужен только для конца гайки.
Обычные головки болтов включают шестигранные, прорезные шестигранные шайбы и крышки с углублением под ключ.
Первые болты имели квадратные головки, сформированные ковкой . Они все еще встречаются, хотя гораздо более распространенной сегодня является шестигранная головка. Они удерживаются и поворачиваются гаечным ключом или гнездом , которые имеют множество форм. Большинство удерживаются сбоку, некоторые — на одной линии с болтом. Другие болты имеют Т-образные головки и прорезные головки. [5]
Многие болты используют головку отвертки, а не внешний гаечный ключ. Отвертки применяются в линию с крепежом, а не сбоку. Они меньше, чем большинство головок гаечных ключей, и обычно не могут прикладывать тот же крутящий момент . Иногда предполагается, что головки отвертки подразумевают винт, а гаечные ключи подразумевают болт, хотя это неверно. Например, шурупы-шурупы или шурупы с квадратной головкой — это большие квадратные винты с конической резьбой для дерева , используемые для крепления металлических конструкций к древесине. Конструкции головок, которые перекрывают оба болта, и включают головки Allen , Torx , шестигранные и шлицевые. Эти современные конструкции охватывают большой диапазон размеров и могут выдерживать значительный крутящий момент. Резьбовые крепежи с головками в виде отвертки часто называют крепежными винтами, независимо от того, используются ли они с гайкой или нет. [6]
В зависимости от требуемой прочности и обстоятельств для крепежа можно использовать несколько типов материалов. [7]
В целом, сталь является наиболее часто используемым материалом для всех крепежных деталей: 90% и более. [8]
В 13-м издании Руководства по стальному проектированию Американского института стальных конструкций ( AISC ) в разделе 16.1 главы J-3 указаны требования к болтовым структурным соединениям. [9] Структурные болты заменили заклепки из-за снижения стоимости и повышения прочности структурных болтов в 20 веке. Соединения образуются с помощью двух типов соединений: соединения, критические по скольжению, и подшипниковые соединения. В соединениях, критических по скольжению, перемещение соединенных частей является условием работоспособности, и болты затягиваются до минимально необходимого предварительного натяжения. Скольжение предотвращается за счет трения «сопрягаемой» поверхности, то есть плоскости сдвига для болта и места контакта двух элементов. Поскольку трение пропорционально нормальной силе , соединения должны быть рассчитаны на болты, многочисленные и достаточно большие, чтобы обеспечить требуемую грузоподъемность . Однако это значительно снижает сдвиговую способность каждого болта в соединении. Второй (и более распространенный тип) соединения — это подшипниковое соединение. В этом типе соединения болты несут нагрузку через сдвиг и затягиваются только до «плотной посадки». Эти соединения требуют меньше болтов, чем соединения, критические по скольжению, и поэтому являются менее дорогой альтернативой. Соединения, критические по скольжению, чаще встречаются на фланцевых пластинах для стыков балок и колонн, а также соединениях, критических по моменту. Соединения подшипникового типа используются в легких конструкциях и в соединениях элементов, где скольжение не важно, а ограничением конструкции является предотвращение разрушения конструкции . Обычные соединения подшипникового типа включают: сдвиговые пластины, опоры балок , косынки в фермах . [ требуется ссылка ]
стандарт винта sae uss.