Винт

Эта статья о застежке. Чтобы узнать о других значениях, см. Винт (значения) .

Ассортимент винтов и четвертак США для сравнения размеров.

Шуруп по дереву: а) головка; б) хвостовик без резьбы; в) хвостовик резьбовой; г) чаевые

Шесть классических простых машин

Винт которое с наружной винтовой резьбой, представляет собой крепежное изделие можно затягивать или ослаблять скручивающим усилием ( крутящим моментом ) на головке . Винты чаще всего используются для скрепления предметов, и существует множество форм для различных материалов. Винты могут быть вставлены в отверстия собранных деталей или винт может иметь собственную резьбу. Разница между винтом и болтом что последний предназначен для затягивания или ослабления путем затягивания гайки заключается в том , .

Головка винта на одном конце имеет фрезерованную прорезь, для которой обычно требуется инструмент для передачи крутящего усилия. Обычные инструменты для завинчивания шурупов включают отвертки , гаечные ключи , монеты и шестигранные ключи . Головка обычно больше корпуса, что обеспечивает опорную поверхность и не позволяет винту ввинчиваться глубже, чем его длина; исключением является установочный винт (он же установочный винт ). Цилиндрическая часть винта от нижней части головки до кончика называется хвостовиком ; он может иметь полную или частичную резьбу с расстоянием между каждой резьбой, называемым шагом .

Большинство винтов затягиваются вращением по часовой стрелке , что называется правой резьбой . Винты с левой резьбой используются в исключительных случаях, например, когда на винт будет воздействовать против часовой стрелки крутящий момент , что приведет к ослаблению правого винта. По этой причине левая педаль велосипеда имеет левую резьбу .

Винтовой механизм — одна из шести классических простых машин, определенных учеными эпохи Возрождения .

История

Токарный станок 1871 года, оснащенный ходовым винтом и сменными механизмами для одноточечного нарезания винта.

станок & Sharpe Одношпиндельный винтовой Brown

Крепежи получили широкое распространение, включая такие концепции, как дюбели и булавки, клинья, пазы и шипы , ласточкины хвосты , гвозди (со сжатием концов гвоздей или без них), кузнечная сварка и многие виды связывания шнуром из кожи или волокна с использованием многих видов крепежа. узлов ​ . Винт был одной из последних простых машин, которые были изобретены. Впервые он появился в Месопотамии в неоассирийский период (911–609 гг. до н. э.). а затем позже появился в Древнем Египте и Древней Греции. где он был описан греческим математиком Архитом Тарентским (428–350 до н. э.). К I веку до нашей эры деревянные шурупы широко использовались во всем Средиземноморье в винтовых прессах для отжима оливкового масла из оливок и для отжима сока из винограда в виноделии . Первая документация об отвертке содержится в средневековой домовой книге замка Вольфегг , рукописи, написанной где-то между 1475 и 1490 годами. Однако они, вероятно, получили широкое распространение только после 1800 года, когда резьбовые крепления стали обычным явлением.

Металлические винты, используемые в качестве крепежа, были редкостью в Европе до 15 века, если вообще были известны. Металлический винт не стал обычным крепежным элементом до тех пор, пока станки для массового производства в конце 18 века не появились . Это развитие расцвело в 1760-х и 1770-х годах. по двум разным путям, которые вскоре сошлись :

Первый путь был проложен братьями Джобом и Уильямом Уайаттами из Стаффордшира , Великобритания. который запатентовал в 1760 году машину, которую сегодня лучше всего назвать винтовой машиной , раннюю и провидческую. В нем использовался ходовой винт, который направлял фрезу для получения желаемого шага. и паз был прорезан ротационным напильником, пока главный шпиндель оставался неподвижным (предшествовав появлению приводных инструментов на токарных станках 250 лет спустя). Лишь в 1776 году братья Уятт открыли фабрику по производству шурупов. Их предприятие обанкротилось, но новые владельцы вскоре обеспечили ему процветание, и в 1780-х годах они производили 16 000 винтов в день, имея всего 30 сотрудников. — тот тип промышленной производительности и объёма выпуска продукции, который позже станет характерным для современной промышленности, но который был революционным для того времени.

Тем временем английский приборостроитель Джесси Рамсден (1735–1800) работал над инструментальной и приборостроительной частью проблемы резьбонарезания и в 1777 году изобрел первый удовлетворительный токарно-винторезный станок . Британский инженер Генри Модслей (1771–1831) получил известность благодаря популяризации таких токарных станков на своих токарно-винторезных станках 1797 и 1800 годов, содержащих тройку ходового винта, суппорта и зубчатой ​​передачи переключения передач, все в правильных пропорциях для промышленного применения. механическая обработка. В каком-то смысле он объединил пути Уяттов и Рамсденов и сделал для шурупов то, что уже было сделано для шурупов для дерева, то есть значительное облегчение производства, стимулирующее коммерциализацию . Его фирма в течение десятилетий после этого останется лидером в производстве станков. Неверное цитирование Джеймса Нэсмита популяризировало представление о том, что Модслей изобрел опору для слайдов, но это было неверно; однако его токарные станки помогли его популяризировать.

Эти разработки эпохи 1760–1800 годов, когда Уяттс и Модслей были, пожалуй, наиболее важными движущими силами, привели к значительному увеличению использования резьбовых креплений. Стандартизация форм резьб началась почти сразу, но не была быстро завершена; с тех пор это развивающийся процесс. Дальнейшее совершенствование массового производства винтов продолжало снижать цены за единицу продукции на протяжении десятилетий, на протяжении всего XIX века. Массовое производство шурупов по дереву (имеются в виду металлические шурупы для работы с деревом) на специализированном, одноцелевом, крупносерийном станке; и мелкое винтов (V-образная резьба) в стиле инструментального цеха производство крепежных с легким выбором между различными шагами (все, что понадобится машинисту в тот или иной день).

В 1821 году Хардман Филипс построил первый завод по производству винтов в США – на Мошаннон-Крик, недалеко от Филипсбурга – для производства тупых металлических винтов. Для управления фабрикой из Англии был приглашен эксперт по производству винтов Томас Левер. Мельница использовала пар и воду, а в качестве топлива — древесный уголь. Винты были изготовлены из проволоки, приготовленной с помощью «аппарата для прокатки и волочения проволоки» из железа, изготовленного в соседней кузнице. Коммерческого успеха винтовая мельница не имела. В конечном итоге он потерпел неудачу из-за конкуренции со стороны более дешевых винтов с острым концом и прекратил работу в 1836 году.

Американская разработка револьверного токарного станка (1840-е годы) и производных от него винтовых автоматов (1870-е годы) резко снизила себестоимость единицы резьбовых соединений за счет все большей автоматизации управления станком. Такое снижение затрат стимулировало еще более широкое использование винтов.

На протяжении XIX века наиболее часто используемыми формами головок винтов (то есть типами привода ) были простые прямые прорези с внутренним ключом, а также квадраты и шестиугольники с внешним ключом. Их было легко обрабатывать , и они хорошо подходили для большинства применений. Рыбчинский описывает шквал патентов на альтернативные типы приводов в 1860-1890-х годах: но объясняет, что они были запатентованы, но не произведены из-за трудностей и затрат в то время. В 1908 году канадец П.Л. Робертсон был первым, кто воплотил в жизнь квадратную головку с внутренним ключом, разработав правильную конструкцию (небольшие углы конусности и общие пропорции), позволяющую легко, но успешно штамповать головку холодным металлом. формироваться по желанию, а не сдвигаться или смещаться нежелательным образом. Вскоре в 1911 году последовало практическое производство шестигранного привода с внутренним ключом ( шестигранной головки ).

В начале 1930-х годов американец Генри Ф. Филлипс популяризировал винт с крестообразной головкой.

Стандартизация формы резьбы еще больше улучшилась в конце 1940-х годов, когда были определены метрическая резьба ISO и Единый стандарт резьбы.

Прецизионные винты, предназначенные для управления движением, а не для крепления, были разработаны на рубеже 19-го века и представляли собой одно из центральных технических достижений, наряду с плоскими поверхностями, которые сделали возможным промышленную революцию . Они являются ключевыми компонентами микрометров и токарных станков.

Производство

См. также: Нарезание резьбы (производство)

Изготовление винта состоит из трех этапов: нарезание резьбы , накатка резьбы и покрытие . Винты обычно изготавливаются из проволоки , которая поставляется в больших бухтах, или из круглых прутков для винтов большего размера. Затем проволоку или стержень обрезают до длины, соответствующей типу изготавливаемого винта; эта заготовка называется заготовкой . Затем происходит холодная головка , что представляет собой холодный рабочий процесс. Заголовок определяет головку винта. Форма матрицы в машине определяет, какие элементы вдавливаются в головку винта; например, для винта с плоской головкой используется плоская матрица. Для более сложных форм требуются два процесса обработки головки, чтобы вписать все элементы в головку винта. Этот метод производства используется потому, что заголовок имеет очень высокую производительность и практически не образует отходов. Для винтов со шлицевой головкой требуется дополнительный шаг, чтобы прорезать прорезь в головке; это делается на долбежном станке . Эти станки по сути представляют собой урезанные фрезерные станки, предназначенные для обработки как можно большего количества заготовок.

Затем заготовки полируются. еще раз перед заправкой. Резьбу обычно производят методом накатки резьбы ; однако некоторые из них вырезаны . Затем заготовка обрабатывается в барабане с использованием древесины и кожи для окончательной очистки и полировки. Для предотвращения коррозии на большинство винтов наносится покрытие, например, гальванопокрытие цинком ( оцинковка ) или нанесение черного оксида .

Типы винтов

См. Также: Список типов винтов и болтов.

Резьбовые крепежные детали имеют конический или неконический хвостовик. Крепежные детали с коническими хвостовиками предназначены для ввинчивания либо непосредственно в подложку, либо в направляющее отверстие в подложке, и большинство из них классифицируются как винты. Сопрягаемая резьба образуется в подложке при вкручивании этих крепежных деталей. Крепежные детали с неконическим хвостовиком обычно предназначены для сопряжения с гайкой или для вбивания в резьбовое отверстие, и большинство из них можно отнести к категории болтов , хотя некоторые из них имеют резьбу. -формование (например, таптит ), и некоторые авторитетные специалисты рассматривают некоторые из них как винты, если они используются с крепежом с внутренней резьбой, отличным от гайки.

Винты для листового металла не имеют канавок для удаления стружки, как у саморезов. Однако некоторые оптовые продавцы не делают различия между этими двумя видами.

Шуруп по дереву

Ранние шурупы изготавливались вручную с помощью напильников, долот и других режущих инструментов, и их можно было легко обнаружить, отметив неравномерное расстояние и форму резьбы, а также следы от напильника, оставшиеся на головке шурупа. и в области между нитями. У многих из этих шурупов был тупой конец, и почти у всех современных шурупов по дереву отсутствовало острое коническое острие. Некоторые шурупы для дерева изготавливались с помощью режущих штампов еще в конце 1700-х годов (возможно, даже до 1678 года, когда содержание книги было впервые опубликовано по частям). В конце концов, токарные станки стали использоваться для производства шурупов по дереву, причем самый ранний патент был зарегистрирован в 1760 году в Англии. В 1850-х годах были разработаны инструменты для обжатия , обеспечивающие более однородную и последовательную резьбу. Винты, изготовленные с помощью этих инструментов, имеют закругленные впадины с острой и грубой резьбой.

Когда токарно-винторезные станки стали широко использоваться, большинство коммерчески доступных шурупов для дерева производилось этим методом. Эти шурупы для дерева почти всегда имеют коническую форму, и даже если конический хвостовик не заметен, их можно различить, поскольку резьба не выходит за пределы диаметра хвостовика. Такие винты лучше всего устанавливать после просверливания пилотного отверстия коническим сверлом. Большинство современных шурупов по дереву, за исключением латунных, изготавливаются на резьбонакатных станках. Эти винты имеют постоянный диаметр и резьбу большего диаметра, чем хвостовик, и более прочны, поскольку процесс прокатки не разрезает текстуру металла.

Машинный винт

Машинный винт

Стандарты ASME определяют различные крепежные винты (также известные как печные болты). ) диаметром до 0,75 дюйма (19,05 мм).

Механический винт обычно представляет собой крепеж меньшего размера (менее 1 ⁄ . дюйма (6,35 мм) в диаметре) с резьбой по всей длине хвостовика, который обычно имеет утопленный тип привода (шлицевой, крестообразный и т. д.) Винты также изготавливаются с головками под торцевой ключ (см. выше), и в этом случае их можно называть винтами с головкой под торцевой ключ.

Винт с шестигранной головкой

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, реагируя на наплыв контрафактных застежек, Конгресс принял PL 101-592. «Закон о качестве крепежа». В результате комитет ASME B18 переписал B18.2.1, переименование готовых болтов с шестигранной головкой в ​​винт с шестигранной головкой – термин, который широко использовался задолго до этого, но теперь также стал официальным названием стандарта ASME B18.

Болты с проушиной и болты с головкой — это другие термины, которые относятся к крепежным деталям, которые предназначены для ввинчивания в резьбовое отверстие, которое является частью узла, и поэтому, согласно Справочнику по машинному оборудованию, они будут винтами. Здесь общие термины расходятся с различиями, указанными в Справочнике машиностроения .

Запаздывающий винт

Винт с задержкой, также называемый болтом с задержкой

Шурупы с задержкой (США) или шурупы с кареткой (Великобритания, Австралия и Новая Зеландия) (также называемые стяжными болтами или болтами с кареткой , хотя это неправильное название ) или французские шурупы для дерева (Скандинавия) представляют собой большие шурупы для дерева. Шурупы с лагами используются для скрепления деревянных каркасов, крепления опор машин к деревянным полам и для других тяжелых столярных работ. Атрибутивный модификатор lag возник в результате раннего основного использования таких крепежей: крепления лагов, таких как бочкообразные клепки и других подобных деталей. Эти крепежные детали являются «винтами» в соответствии с критериями Справочника по машинному оборудованию , а устаревший термин «болт с задержкой» был заменен в Справочнике «винтом с задержкой» . Однако по 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, головка или специальная насадка.

Головка обычно представляет собой внешний шестигранник. Винты с метрической шестигранной головкой регулируются стандартом DIN 571. Винты с дюймовой квадратной и шестигранной головкой регулируются стандартом ASME B18.2.1. Типичный стяжной винт может иметь диаметр от 4 до 20 мм или от #10 до 1,25 дюйма (от 4,83 до 31,75 мм), а длину от 16 до 200 мм или От 1 ⁄ до 6 дюймов (от 6,35 до 152,40 мм) или больше, с крупной резьбой, напоминающей резьбу шурупа для дерева или шурупа для листового металла (но большего размера). цинковым покрытием Материалы обычно представляют собой подложку из углеродистой стали с гальваническим (для устойчивости к коррозии). Цинковое покрытие может быть ярко-желтым (гальваническое покрытие) или тускло-серым ( горячее цинкование ).

Костный винт

Имплантат, который использовался для фиксации сломанного запястья.

Основная статья: внутренняя фиксация

Подобно аэрокосмической и атомной энергетике, медицина использует одни из самых передовых технологий изготовления крепежных изделий, где производительность, долговечность и качество отражаются на цене. Костные винты, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали или титана и часто имеют высококачественные функции, такие как коническая резьба, многозаходная резьба, канюляция (полый стержень) и фирменные типы винтовых приводов (некоторые из которых не встречаются за пределами этих применений).

Головки винтов

а — кастрюля
б — купол (кнопка)
в — круглый
г — ферма (гриб)
е — плоский (потайной)
е — овал (приподнятая голова)

Комбинированный винт с шестигранной головкой и крестообразным шлицем, используемый в компьютерах.

Существуют различные формы головок винтов. Некоторые разновидности винтов изготавливаются со срывной головкой, которая отрывается при приложении достаточного крутящего момента. Это предотвращает вмешательство.

Пан-головка

Низкий диск с закругленным высоким внешним краем и большой площадью поверхности.

Кнопка или куполообразная головка (BH)

Цилиндрическая форма с закругленной вершиной.

Круглая голова

Голова куполообразной формы, используемая для украшения.

Головка фермы

Низкопрофильный купол предназначен для предотвращения несанкционированного доступа.

Плоская голова

Коническая, с плоской внешней поверхностью и сужающейся внутренней поверхностью, обеспечивающей возможность утопления в материал. Угол апертура винта измеряется как конуса .

Овал или поднятая голова

Декоративная головка винта с потайной нижней частью и закругленной верхней частью. Также известен в Великобритании как «приподнятая потайная головка» или «головка инструмента».

Головка горна

Похож на потайную, но имеется плавный переход от стержня к углу головки, напоминающий раструб горна .

Сырная голова

Цилиндрический.

Голова Филлистера

Цилиндрическая, но со слегка выпуклой верхней поверхностью.

Фланцевая головка

Головка с фланцем может представлять собой любой из вышеуказанных типов головок (кроме потайных моделей) с добавлением встроенного фланца в основании головки. Это устраняет необходимость в плоской шайбе .

Шестигранная головка

Шестигранная форма, похожая на головку шестигранного болта. Иногда фланцевые.

Метрика

Дополнительная информация: ISO 898 и ASTM A325M.

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 коррозионностойких сталей.

showМаркировка и свойства головок винтов с метрической шестигранной головкой
Head marking	Grade, material and condition	Nominal size range (mm)	Proof strength		Yield strength, min.		Tensile strength, min.		Core hardness (Rockwell)
			MPa	ksi	MPa	ksi	MPa	ksi
	Class 3.6	1.6–36	180	26	190	28	330	48	B52–95
	Class 4.6 Low or medium carbon steel	5–100	225	32.6	240	35	400	58	B67–95
	Class 4.8 Low or medium carbon steel; fully or partially annealed	1.6–16	310	45	340	49	420	61	B71–95
	Class 5.8 Low or medium carbon steel; cold worked	5–24	380	55	420	61	520	75	B82–95
	Class 8.8 Medium carbon steel; quench and tempered	Under 16 (inc.)	580	84	640	93	800	120
		17–72	600	87	660	96	830	120	C23–34
	Class 8.8 low carbon Low carbon boron steel; quench and tempered
	Class 8.8.3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered
	ASTM A325M - Type 1 Medium carbon steel; quench and tempered	12–36
	ASTM A325M - Type 3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered
	Class 9.8 Medium carbon steel; quench and tempered	1.6–16	650	94	720	104	900	130	C27–36
	Class 9.8 low carbon Low carbon boron steel; quench and tempered
	Class 10.9 Alloy steel; quench and tempered	5–100	830	120	940	136	1,040	151	C33–39
	Class 10.9 low carbon Low carbon boron steel; quench and tempered
	Class 10.9.3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered
	ASTM A490M - Type 1 Alloy steel; quench and tempered	12–36
	ASTM A490M - Type 3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered
	Class 12.9 Alloy steel; quench and tempered	1.6–100	970	141	1,100	160	1,220	177	C38–44
	A2 Stainless steel with 17–19% chromium and 8–13% nickel	up to 20			210 minimum 450 typical	30 minimum 65 typical	500 minimum 700 typical	73 minimum 100 typical
	ISO 3506-1 A2-50 304 stainless steel-class 50 (annealed)				210	30	500	73
	ISO 3506-1 A2-70 304 stainless steel-class 70 (cold worked)				450	65	700	100
	ISO 3506-1 A2-80 304 stainless steel-class 80				600	87	800	120

Дюйм

Существует множество стандартов, регулирующих материалы и механические свойства крепежных изделий с внешней резьбой дюймового размера. Некоторые из наиболее распространенных стандартов для марок, производимых из углеродистых сталей, — это ASTM A193, ASTM A307, ASTM A354, ASTM F3125 и SAE J429. Некоторые из наиболее распространенных стандартов для марок, изготовленных из коррозионностойких сталей, — это ASTM F593 и ASTM A193.

showМаркировка и свойства головок винтов с шестигранной головкой дюймовой системы
Head marking	Grade, material and condition	Nominal size range (in)	Proof strength		Yield strength, min.		Tensile strength, min.		Core hardness (Rockwell)
			ksi	MPa	ksi	MPa	ksi	MPa
	SAE Grade 0	Strength and hardness is not specified
	SAE grade 1 ASTM A307 Low carbon steel	1⁄4–1+1⁄2	33	230			60	410	B70–100
	ASTM A307 - Grade B Low or medium carbon steel	1⁄4–4					60 minimum 100 maximum	410 minimum 690 maximum	B69–95
	SAE grade 2 Low or medium carbon steel	1⁄4–3⁄4	55	380	57	390	74	510	B80–100
		Greater than 3⁄4	33	230	36	250	60	410	B70–100
	SAE grade 4 Medium carbon steel; cold worked	1⁄4–1+1⁄2			100	690	115	790
	SAE grade 3 Medium carbon steel; cold worked	1⁄4–1	85	590			100	690	B70–100
	SAE grade 5 Medium carbon steel; quench and tempered	1⁄4–1 (inc.)	85	590	92	630	120	830	C25–34
		1–1+1⁄2	74	510	81	560	105	720	C19–30
	ASTM A449 - Type 1 Medium carbon steel; quench and tempered	1–1+1⁄2 (inc.)	74	510			105	720	C19–30
		1+1⁄2–3	55	380			90	620	Brinell 183–235
	SAE grade 5.1 Low or medium carbon steel; quench and tempered	No. 6–1⁄2	85	590			120	830	C25–40
	SAE grade 5.2 Low carbon martensitic steel; quench and tempered	1⁄4–1	85	590			120	830	C26–36
	ASTM A449 - Type 2 Low carbon martensitic steel; quench and tempered								C25–34
or	ASTM A325 - Type 1 Medium carbon steel; quench and tempered	1⁄2–1 (inc.)	85	590	92	630	120	830	C24–35
		1–1+1⁄2	74	510	82	570	105	720	C19–31
	ASTM A325 - Type 3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered	1⁄2–1	85	590	92	630	120	830	C24–35
		1–1+1⁄2	74	510	82	570	105	720	C19–31
	ASTM A354 - Grade BC Medium carbon alloy steel; quench and tempered	1⁄4–2+1⁄2 (inc.)	105	720	109	750	125	860	C26–36
		2+1⁄2–4	95	660	99	680	115	790	C22–33
	SAE grade 7 Medium carbon alloy steel; quench and tempered	1⁄4–1+1⁄2	105	720	115	790	133	920
	SAE grade 8 Medium carbon alloy steel; quench and tempered	1⁄4–1+1⁄2	120	830	130	900	150	1,000	C32–38
	ASTM A354 - Grade BD	1⁄4–2+1⁄2 (inc.)	120	830	130	900	150	1,000	C33–39
		2+1⁄2–4	105	720	115	790	140	970	C31–39
	SAE grade 8.2 Medium carbon boron martensitic steel; fully kilned, fine grain, quench and tempered	1⁄4–1	120	830			150	1,000	C33–39
	ASTM A490 - Type 1 Medium carbon alloy steel; quench and tempered	1⁄2–1+1⁄2	120	830	130	900	150 minimum 170 maximum	1,000 minimum 1,200 maximum	C33–38
	ASTM A490 - Type 3 Atmospheric corrosion resistant steel; quench and tempered
	18/8 Stainless Stainless steel with 17–19% chromium and 8–13% nickel	1⁄4–5⁄8 (inc.)			40 minimum 80–90 typical	280 minimum 550–620 typical	100–125 typical	690–860 typical
		5⁄8–1 (inc.)			40 minimum 45–70 typical	280 minimum 310–480 typical	100 typical	690 typical
		over 1					80–90 typical	550–620 typical

Инструменты

Продолжительность: 40 секунд. 0:40

Электроотвертка вкручивает саморез с крестообразным шлицем в дерево.

Ручной инструмент, используемый для завинчивания большинства винтов, называется отверткой . Электроинструмент, выполняющий ту же работу, — это электроотвертка ; Электродрели также можно использовать с насадками для завинчивания винтов. Там, где удерживающая способность резьбового соединения имеет решающее значение, используются отвертки для измерения и ограничения крутящего момента , чтобы обеспечить достаточное, но не чрезмерное усилие, развиваемое винтом. Ручной инструмент для завинчивания крепежных изделий с шестигранной головкой представляет собой гаечный ключ (используется в Великобритании) или гаечный ключ (используется в США), а гайковерт используется с механической отверткой.

В современных винтах используется большое разнообразие конструкций винтовых приводов , каждая из которых требует своего рода инструмента для их вкручивания или извлечения. В США наиболее распространены винтовые приводы со шлицем и крестообразной головкой; hex, Robertson и Torx также распространены в некоторых приложениях, а Pozidriv почти полностью заменил Phillips в Европе. Некоторые типы приводов предназначены для автоматической сборки при серийном производстве таких изделий, как автомобили. Более экзотические типы винтовых приводов могут использоваться в ситуациях, когда вмешательство нежелательно, например, в электронных приборах, которые не должны обслуживаться специалистом по ремонту на дому.

Винтовые резьбы

Основная статья: Винтовая резьба

Существует множество систем для определения размеров винтов, но в большинстве стран мира предпочтительные серии винтовых резьб с метрической резьбой ISO вытеснили многие старые системы. Другие относительно распространенные системы включают британский стандарт Уитворта , систему BA (Британская ассоциация) и унифицированный стандарт резьбы .

Метрическая резьба ISO

Основная статья: метрическая резьба ISO

Основные принципы метрической винтовой резьбы ISO определены в международном стандарте ISO 68-1 , а предпочтительные комбинации диаметра и шага перечислены в ISO 261. Меньший набор комбинаций диаметра и шага, обычно используемых в винтах, гайках и болтах, приведен в ИСО 262 . Наиболее часто используемым значением шага для каждого диаметра является крупный шаг . Для некоторых диаметров также предусмотрены один или два дополнительных варианта с мелким шагом для особых применений, таких как резьба в тонкостенных трубах. Метрическая резьба ISO обозначается буквой M, за которой следует большой диаметр резьбы в миллиметрах (например, M8 ). Если в резьбе не используется обычный крупный шаг (например, 1,25 мм в случае М8), то к шагу в миллиметрах также добавляется знак умножения (например, «М8×1», если винтовая резьба имеет наружный диаметр 8). мм и продвигается на 1 мм за поворот на 360°).

Номинальный диаметр метрического винта равен внешнему диаметру резьбы. Резьбовое отверстие (или гайка), в которое вставляется винт, имеет внутренний диаметр, равный размеру винта минус шаг резьбы. Так, винт М6, имеющий шаг 1 мм, изготавливается путем нарезания резьбы на хвостовик 6 мм, а гайка или резьбовое отверстие - путем нарезания резьбы в отверстие диаметром 5 мм (6 мм - 1 мм).

Болты, винты и гайки с метрической шестигранной головкой указаны, например, в международных стандартах ISO 4014, ISO 4017 и ISO 4032. В следующей таблице приведены приведенные в этих стандартах соотношения между размером резьбы и максимальной шириной шестигранных лысок (гаечный ключ размер):

Метрическая резьба ISO	М1.6	М2	М2,5	M3	М4	М5	М6	М8	М10	М12	М16	М20	М24	М30	М36	М42	М48	М56	М64
Размер ключа (мм)	3.2	4	5	5.5	7	8	10	13	16 или 17	19	24	30	36	46	55	65	75	85	95

Кроме того, указаны следующие непредпочтительные промежуточные размеры:

Метрическая резьба ISO	M3.5	М14	М18	М22	М27	М33	М39	М45	М52	М60
Размер ключа (мм)	6	21	27	34	41	50	60	70	80	90

Имейте в виду, что это всего лишь примеры, а ширина под лыской различна для конструкционных болтов и болтов с фланцами, а также зависит от организации по стандартизации.

Уитворт

Основная статья: Британский стандарт Уитворта

Первым человеком, создавшим стандарт (примерно в 1841 году), был английский инженер сэр Джозеф Уитворт . Размеры винтов Whitworth до сих пор используются как для ремонта старого оборудования, так и там, где требуется более грубая резьба, чем метрическая резьба крепежа. Резьба Whitworth стала British Standard Whitworth , сокращенно BSW (BS 84:1956), а резьба British Standard Fine (BSF) была введена в 1908 году, поскольку резьба Whitworth была слишком грубой для некоторых применений. Угол резьбы составлял 55°, а глубина и шаг менялись в зависимости от диаметра резьбы (т. е. чем больше болт, тем грубее резьба). На гаечных ключах для болтов Whitworth указан размер болта, а не расстояние по лыскам головки винта.

В настоящее время смола Уитворта чаще всего используется во всех строительных лесах Великобритании . Кроме того, стандартная резьба для фотографического штатива : для небольших камер — 1/4 дюйма Whitworth (20 точек на дюйм), а для камер среднего/большого формата — 3/8 дюйма Whitworth (16 точек на дюйм). Он также используется для подставок для микрофонов и соответствующих зажимов, опять же в обоих размерах, вместе с «резьбовыми адаптерами», позволяющими прикреплять меньшие размеры к предметам, требующим резьбы большего размера. 1/4 дюйма UNC Обратите внимание, что хотя болты подходят к втулкам штатива камеры 1/4 дюйма BSW, предел текучести снижается из-за различных углов резьбы 60° и 55° соответственно.

Винтовая резьба Британской ассоциации

Основная статья: Винтовые резьбы Британской ассоциации

Винтовые резьбы Британской ассоциации (BA), названные в честь Британской ассоциации развития науки, были изобретены в 1884 году и стандартизированы в 1903 году. Винты обозначались как «2BA», «4BA» и т. д., нечетные числа использовались редко, за исключением оборудование, произведенное до 1970-х годов для телефонных станций в Великобритании. В этом оборудовании широко использовались винты BA с нечетными номерами, чтобы — как можно заподозрить — уменьшить количество краж. Резьба BA соответствует Британскому стандарту BS 93:1951 «Спецификация винтовой резьбы Британской ассоциации (BA) с допусками для размеров от 0 BA до 16 BA».

Хотя размеры не связаны с метрическими винтами ISO, на самом деле размеры были определены в метрических единицах: резьба 0BA имела диаметр 6 мм и шаг 1 мм. Остальные резьбы серии ВА относятся к 0ВА в геометрическом ряду с общими коэффициентами 0,9 и 1,2. Например, резьба 4BA имеет шаг $\scriptstyle p=0.9^{4}$ мм (0,65 мм) и диаметр $\scriptstyle 6p^{1.2}$ мм (3,62 мм). Хотя 0BA имеет тот же диаметр и шаг, что и ISO M6, резьба имеет другую форму и несовместима.

Потоки BA по-прежнему распространены в некоторых нишевых приложениях. Определенные типы точного оборудования, такие как счетчики с подвижной катушкой и часы, обычно имеют резьбу BA, где бы они ни производились. Размеры BA также широко использовались в самолетах, особенно производимых в Соединенном Королевстве. Размеры BA до сих пор используются в железнодорожной сигнализации, в основном для оконцевания электрооборудования и кабелей.

Резьба BA широко используется в моделировании, где меньшие размеры шестигранных головок облегчают представление креплений масштаба. В результате многие поставщики модельного машиностроения в Великобритании по-прежнему имеют запасы крепежных изделий BA обычно до 8BA и 10BA. Также широко используется 5BA, поскольку его можно навинчивать на стержень 1/8.

Единый стандарт резьбы

Основная статья: Единый стандарт резьбы

Унифицированный стандарт резьбы (UTS) чаще всего используется в США , но также широко используется в Канаде , а иногда и в других странах. Размер винта UTS описывается в следующем формате: XY , где X — номинальный размер (размер отверстия или паза в стандартной производственной практике, через который можно легко протолкнуть хвостовик винта), а Y — число витков резьбы на дюйм. (ТПИ). Для размеров 1 ⁄ дюйма и более размер указывается в виде дроби; для размеров меньше этого используется целое число от 0 до 16. Целочисленные размеры можно преобразовать в фактический диаметр по формуле 0,060 + (0,013 × число). Например, винт № 4 имеет диаметр 0,060 + (0,013 × 4) = 0,060 + 0,052 = 0,112 дюйма. Существуют также винты размером меньше «0» (ноль или должен). Размеры: 00, 000, 0000, которые обычно обозначаются как два, три и четыре. У большинства очков дужки привинчены к оправе с помощью винтов размера 00-72 (произносится как «двойное должно» — семьдесят два). Чтобы рассчитать основной диаметр винтов «должного» размера, подсчитайте количество нулей, умножьте это число на 0,013 и вычтите из 0,060. Например, основной диаметр резьбы 000-72 составляет 0,060 – (3 x 0,013) = 0,060 – 0,039 = 0,021 дюйма. Для винтов большинства размеров доступно несколько типов TPI, наиболее распространенными из которых являются унифицированная крупная резьба (UNC или UN) и унифицированная мелкая резьба (UNF или UF). Примечание. В других странах, кроме США и Канады, сегодня в основном используется система метрической винтовой резьбы ISO. В отличие от большинства других стран, США и Канада по-прежнему используют унифицированную (дюймовую) систему резьбы. Однако оба переходят на метрическую систему ISO. Подсчитано, что около 60% винтовой резьбы, используемой в США, по-прежнему имеют дюймовую резьбу.

Механические классификации

Числа, выбитые на головке болта, относятся к классу болта, используемому в определенных случаях применения, с учетом прочности болта. Болты из высокопрочной стали обычно имеют шестиугольную головку с указанием класса прочности ISO (так называемого класса прочности ), нанесенного на головку. А отсутствие маркировки/номера указывает на болт более низкого класса с низкой прочностью. Чаще всего используются классы свойств 5.8, 8.8 и 10.9. Число перед точкой представляет собой предел прочности при растяжении в МПа, разделенный на 100. Число после точки представляет собой множитель отношения предела текучести к пределу прочности при растяжении. Например, болт класса прочности 5,8 имеет номинальный (минимальный) предел прочности при растяжении 500 МПа, а предел текучести при растяжении равен 0,8 предела прочности или 0,8 (500) = 400 МПа.

Предел прочности на растяжение – это растягивающее напряжение, при котором болт выходит из строя. Предел текучести при растяжении — это напряжение, при котором болт будет поддаваться растяжению по всему сечению болта и получать постоянную усадку (удлинение, после которого он не восстановится при снятии силы) в размере 0,2% деформации смещения . Условная прочность – это полезная прочность крепежа. Испытание болта на растяжение до испытательной нагрузки не должно вызывать постоянной деформации болта и должно проводиться на реальных крепежных элементах, а не на расчетных. Если болт натянут сверх допустимой нагрузки, он может вести себя пластично из-за текучести резьбы, а предварительный натяг растяжения может быть потерян из-за остаточных пластических деформаций. При удлинении крепежной детали до достижения предела текучести говорят, что крепежная деталь работает в упругой области; тогда как удлинение сверх предела текучести называется действием в пластической области материала болта. Если болт нагружен растяжением, превышающим его предел прочности, текучесть в чистой корневой части болта будет продолжаться до тех пор, пока вся секция не начнет поддаваться и не превысит предел текучести. Если напряжение увеличивается, болт ломается при достижении предельной прочности.

Болты из мягкой стали имеют класс прочности 4,6, что соответствует пределу прочности 400 МПа и пределу текучести 0,6*400=240 МПа. Болты из высокопрочной стали имеют класс прочности 8,8, что соответствует пределу прочности 800 МПа и пределу текучести 0,8*800=640 МПа или выше.

Один и тот же тип винта или болта может быть изготовлен из разных материалов. В критически важных приложениях с высокой прочностью на растяжение болты низкого качества могут выйти из строя, что приведет к повреждению или травме. На болтах стандарта SAE на головках наносится характерная маркировка, позволяющая проверить и подтвердить прочность болта. Однако можно встретить недорогие поддельные крепежные детали с фактической прочностью, значительно меньшей, чем указано на маркировке. Такие некачественные крепления представляют опасность для жизни и имущества при использовании в самолетах, автомобилях, тяжелых грузовиках и аналогичных критически важных устройствах.

Разница между болтом и винтом

В « Справочнике машиностроения» различие между болтами и винтами описывается следующим образом:

Болт представляет собой крепеж с внешней резьбой, предназначенный для вставки через отверстия в собранных деталях и обычно предназначенный для затягивания или ослабления путем затягивания гайки. Винт — это крепежное изделие с внешней резьбой, способное вставляться в отверстия собранных деталей, сопрягаться с предварительно отформованной внутренней резьбой или образовывать собственную резьбу, а также затягиваться или ослабляться путем затягивания головки. Крепеж с внешней резьбой, который предотвращается от проворачивания во время сборки и который можно затянуть или ослабить только путем затягивания гайки, представляет собой болт. (Пример: болты с круглой головкой, гусеничные болты, болты плуга.) Крепеж с внешней резьбой, имеющий форму резьбы, которая запрещает сборку с гайкой, имеющей прямую резьбу с разной длиной шага, представляет собой винт. (Пример: шурупы для дерева, саморезы.)

Это различие согласуется с ASME B18.2.1 и некоторыми словарными определениями винта. и болт .

Старые стандарты USS и SAE определяли винты с головкой как крепежные детали с хвостовиками, имеющими резьбу на головке, а болты - как крепежные детали с хвостовиками, у которых частично нет резьбы. Федеральное правительство США предприняло попытку формализовать разницу между болтом и винтом, поскольку к каждому из них применяются разные тарифы .

См. также

• Синдесмотический винт – Тип винта
• Нарезай и умри – инструменты для создания резьбы.
• Резьбовой стержень - стержень с обернутыми вокруг него выступами.
• Нарезание резьбы (производство) - Процесс создания винтовой резьбы.
• Дюбель – Вставка для шурупов

Ссылки

Общие и цитируемые ссылки

• Бикфорд, Джон Х.; Нассар, Сайед (1998). Справочник по болтам и болтовым соединениям . ЦРК Пресс. ISBN  978-0-8247-9977-9 .
• Колвин, Фред Герберт ; Стэнли, Фрэнк Артур (1914). Справочник американских машинистов и словарь цеховых терминов (2-е изд.). МакГроу-Хилл.
• Хэллоуэлл, Говард Томас старший (1951). Как фермерский мальчик построил успешную корпорацию: автобиография . Дженкинтаун, Пенсильвания, США: Standard Pressed Steel Company. LCCN   52001275 . OCLC   521866 .
• Хут, Марк В. (2003). Основные принципы строительства . Cengage Обучение. ISBN  1-4018-3837-5 .
• Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д.; Хортон, Холбрук Л.; Райффель, Генри Х. (2000). Справочник по машинам (26-е изд.). Industrial Press Inc. Нью-Йорк: ISBN  0-8311-2635-3 .
• Рыбчинский, Витольд (2000), Один хороший поворот: естественная история отвертки и винта , Scribner, ISBN  978-0-684-86729-8 , LCCN   00036988 , OCLC   462234518 . Различные переиздания (мягкая обложка, электронная книга, шрифт Брайля и т. д.).
• Райффель, Генри Х.; и др. (1988). Справочник по машинам (23-е изд.). Нью-Йорк: Промышленная пресса. ISBN  978-0-8311-1200-4 .
• Смит, Кэрролл (1990). Справочник Кэрролла Смита по гайкам, болтам, крепежу и сантехнике . Издательская компания MotorBooks/MBI. ISBN  0-87938-406-9 .

Внешние ссылки

• Как мир облажался
• Руководство по проектированию крепежных изделий NASA-RP-1228
• Сравнение британских и метрических размеров крепежа
• «Держи все» , февраль 1946 г., раздел научно-популярных статей о винтах и ​​технологии винтовых застежек, разработанных во время Второй мировой войны.
• Как подавать шурупы и дюбели
• Таблица размеров винтов в США — крепеж TPOHH