Как выбрать соединительные элементы для разъёмного узла по прочности и условиям работы
На головке болта выбито «8.8», и по этим цифрам решают, выдержит ли узел рабочую нагрузку. Но прочность не единственный параметр, по которому выбирают соединительные элементы для разборной конструкции. Не меньше значат материал основания, вибрация, температура и частота разборки узла.
Подробнее о разъёмных соединительных элементах, в том числе подвижных, можно узнать здесь: https://promdetali.com.ua/g151828458-zyednuvalni-elementi. Дальше разобраны критерии выбора по условиям работы узла.
Основные типы разъёмных соединений
Разъёмным называют соединение, которое можно разобрать без разрушения деталей, в отличие от сварки, пайки и клёпки. Таких типов пять, и у каждого своя задача.
Вот как они различаются:
- Резьбовые: болты, гайки, винты и шпильки, самый распространённый вариант с многократной сборкой.
- Шпоночные и шлицевые. Передают крутящий момент от вала к ступице шкива или зубчатого колеса. Колесо при ремонте можно снять, не трогая вал.
- Штифтовые фиксируют взаимное положение деталей и берут на себя поперечную нагрузку, не давая им сдвинуться.
- Клиновые создают натяг за счёт скоса клина. Посадку подстраивают прямо при сборке узла.
- Стопорные элементы удерживают детали от смещения и самоотвинчивания. К ним относятся стопорные кольца и пружинные шайбы.
Плюсы и минусы разъёмных соединений
Главное достоинство в том, что узел можно разбирать и собирать заново много раз без потери прочности. Это упрощает ремонт, а кроме того, позволяет регулировать зазор или натяжение ремней и цепей.
Основных недостатков два. Незастопоренные гайки склонны самоотвинчиваться, а выступающие головки болтов иногда мешают. Ослабление корпуса из-за отверстий под крепёж обычно всерьёз не рассматривают.
Как читать классы прочности болтов
Класс прочности записан двумя числами через точку, например 8.8. Первое число, умноженное на 100, даёт предел прочности в мегапаскалях, то есть 800 МПа. Второе, умноженное на 10, показывает предел текучести в процентах от предела прочности, поэтому для 8.8 он равен 80 % от 800 МПа, то есть 640 МПа.
Классы 4.6–4.8 считают лёгкими, они подходят для ненагруженных узлов. Классы 5.8–8.8 относятся к средним, их применяют в большинстве узлов в промышленности, строительстве и машиностроении, а 10.9–12.9 рассчитаны на большие и очень большие нагрузки. Болты маркируют по ISO 898-1, гайки — по ISO 898-2, и у гайки класс обозначают одним числом.
Крепление к дереву, листовым материалам, бетону и металлу
В дерево лучше ставить шурупы, заранее просверлив отверстия, а гвозди держат слабее. В фанере и ДСП выручает дюбель «бабочка», который распределяет нагрузку на большую площадь.
В кирпич и бетон забивают дюбель-гвозди или нейлоновые дюбели с шурупами, а ещё используют металлические анкеры. К металлу крепят болтами с гайками или винтами. Болт держит лучше, но для сквозного крепления ему нужна гайка, а винт закручивают прямо в материал, и головку можно утопить вровень с поверхностью.
Вибрация, температура и агрессивная среда
При вибрации незастопоренная гайка постепенно откручивается, поэтому ставят стопорные или пружинные шайбы и самоконтрящиеся гайки. В жару или в агрессивной среде болты и гайки берут из титана или нержавеющей стали либо с защитным покрытием. Если нужна точная соосность валов и втулок, применяют конические штифты.
Прежде чем подбирать соединительные элементы, стоит записать ожидаемую нагрузку, частоту разборки, материал основания и условия работы. По этим данным уже можно определить класс прочности, тип крепления и способ защиты от самоотвинчивания.
