Винт

Ассортимент винтов

Болт (с гайкой ) и винт

Винт и болт (см. Раздел « Различия между болтом и винтом» ниже) - это аналогичные типы крепежа, которые обычно изготавливаются из металла и характеризуются спиральным гребнем, известным как наружная резьба (внешняя резьба). Винты и болты используются для крепления материалов за счет зацепления с винтовой резьбой с подобной внутренней резьбой (внутренняя резьба) в части согласования.

Винты часто бывают самонарезающими (также известными как самонарезающие), где резьба врезается в материал при вращении винта, создавая внутреннюю резьбу, которая помогает стягивать скрепленные материалы вместе и предотвращать выдергивание. Есть много винтов для самых разных материалов; те, которые обычно крепятся винтами, включают дерево, листовой металл и пластик.

Объяснение [ править ]

Винт представляет собой комбинацию простых механизмов - по сути, это наклонная плоскость, обернутая вокруг центрального вала, но наклонная плоскость (резьба) также доходит до острой кромки вокруг внешней стороны, которая действует как клин, проталкиваясь в скрепляемый материал, а вал и спираль также образуют клин в виде острия. Некоторые винтовые резьбы предназначены для сопряжения с дополнительной резьбой, известной как внутренняя резьба (внутренняя резьба), часто в форме гайки или объекта, на котором сформирована внутренняя резьба. Другая винтовая резьба предназначена для нарезания винтовой канавки в более мягком материале при установке винта. Чаще всего винты используются для удержания объектов вместе и их расположения.

Винт обычно имеет головку на одном конце, что позволяет его вращать с помощью инструмента. Общие инструменты для заворачивания винтов включают отвертки и гаечные ключи . Головка обычно больше, чем корпус винта, что предотвращает закручивание винта на глубину, превышающую длину винта, и обеспечивает опорную поверхность . Есть исключения. Болты с квадратным подголовком имеют выпуклую головку, которая не предназначена для вращения. Установочные винты часто имеют головку меньше внешнего диаметра винта. Установочные винты без головки также называют установочными винтами. J-образные болты имеют J-образную головку, которая не предназначена для забивания, а обычно погружается в бетон, что позволяет использовать ее в качестве анкерного болта.. Цилиндрическая часть винта от нижней части головки до кончика называется хвостовиком ; он может быть как с полной, так и с частичной резьбой. ^[1] Расстояние между каждой резьбой называется «шагом». ^[2]

Большинство винтов затягиваются вращением по часовой стрелке , что называется правой резьбой ; ^{[3] [4]} распространенный мнемонический приемпотому что помнить об этом при работе с винтами или болтами - это «туго натянутый, левша расшатанный». Если пальцы правой руки намотаны на правую нить, она будет двигаться в направлении большого пальца при повороте в том же направлении, что и пальцы. Винты с левой резьбой используются в исключительных случаях, когда нагрузки могут привести к ослаблению правого зажима или когда требуется отсутствие взаимозаменяемости с правым зажимом. Например, когда винт будет подвергаться крутящему моменту против часовой стрелки (который сработает, чтобы открутить правую резьбу), винт с левой резьбой будет подходящим выбором. Левая сторона педали из велосипеда имеет левую резьбу.

В более общем смысле, винт может означать любое спиральное устройство, такое как зажим, микрометр , гребной винт корабля или винтовой водяной насос Архимеда .

Различия между болтом и винтом [ править ]

Не существует общепринятого различия между винтом и болтом. Простое различие, которое часто верно, хотя и не всегда, заключается в том, что болт проходит через подложку и захватывает гайку с другой стороны, тогда как винт не требует гайки, потому что он ввинчивается непосредственно в подложку (винт ввинчивается во что-то , болтом скрепляет несколько вещей вместе ). Таким образом, как правило, при покупке пакета «винтов» гайки в комплект не входят, но болты часто продаются с подходящими гайками. Отчасти путаница по этому поводу, вероятно, связана с региональными или диалектическими различиями. В Справочнике по машинному оборудованию это различие описывается следующим образом:

Болт - это крепежный элемент с внешней резьбой, предназначенный для вставки через отверстия в собранных деталях и обычно предназначенный для затягивания или ослабления путем затягивания гайки. Винт представляет собой крепежный элемент с внешней 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 затягивания головки. Крепежный элемент с внешней резьбой, который предотвращается проворачивание во время сборки и который может быть затянут или ослаблен только путем затягивания гайки, представляет собой болт. (Пример: болты с круглой головкой, гусеничные болты, болты для плугов.) Крепежный элемент с внешней резьбой, имеющий форму резьбы, которая запрещает сборку с гайкой, имеющей прямую резьбу с несколькими шагами длины, представляет собой винт. (Пример: шурупы, саморезы.) ^[5]

Это различие согласуется с ASME B18.2.1 и некоторыми словарными определениями для винта ^{[6] [7]} и болта . ^{[8] [9] [10]}

Однако вопрос о том, что такое винт и что такое болт, не полностью решен с помощью разграничения в Руководстве по машинному оборудованию из-за запутанных терминов, неоднозначного характера некоторых частей различия и вариантов использования. ^{[11] [ неудачная проверка ]} Некоторые из этих проблем обсуждаются ниже:

Шурупы [ править ]

Ранние шурупы по дереву изготавливались вручную с помощью ряда напильников, долот и других режущих инструментов, и их можно было легко обнаружить, заметив неравномерное расстояние и форму резьбы, а также следы напильника, оставшиеся на головке винта. и в области между нитками. Многие из этих шурупов имели тупой конец, и почти у всех современных шурупов по дереву не было острого конуса. ^[12] В конце концов, токарные станки стали использоваться для изготовления шурупов по дереву, а самый ранний патент был зарегистрирован в 1760 году в Англии. ^[12] В 1850-х годах были разработаны инструменты для обжимки , чтобы обеспечить более однородную и последовательную резьбу. Винты, изготовленные с помощью этих инструментов, имеют закругленные выемки с острой и шероховатой резьбой. ^{[13] [14]}Некоторые шурупы по дереву были изготовлены с помощью режущих головок еще в конце 1700-х годов (возможно, даже до 1678 года, когда содержание книги было впервые опубликовано по частям). ^[15]

Когда стали широко использоваться токарно-винторезные станки, большинство имеющихся в продаже шурупов по дереву производились этим методом. Эти шурупы по дереву почти всегда имеют конус, и даже когда конусность хвостовика не очевидна, их можно различить, поскольку резьба не выходит за пределы диаметра хвостовика. Такие шурупы лучше всего устанавливать после просверливания пилотного отверстия коническим сверлом. Большинство современных шурупов по дереву, кроме латунных, изготавливаются на резьбонакатных станках. Эти винты имеют постоянный диаметр, резьбу большего диаметра, чем стержень, и они прочнее, потому что в процессе прокатки не режутся зерна металла.

Машинные винты [ править ]

Стандарты ASME определяют множество «крепежных винтов» ^[16] диаметром до 0,75 дюйма (19,05 мм). Эти крепежные детали часто используются как болты с гайками, но также часто забиваются в резьбовые отверстия (без гаек). Их можно рассматривать как винт или болт в зависимости от различия в Руководстве по машинному оборудованию. На практике они, как правило, доступны в меньших размерах, а меньшие размеры называются винтами или, что менее двусмысленно, крепежными винтами, хотя некоторые виды крепежных винтов могут называться болтами для печки.

Винты с шестигранной головкой [ править ]

Стандарт ASME B18.2.1-1996 определяет винты с шестигранной головкой, размер которых составляет 0,25–3 дюйма (6,35–76,20 мм) в диаметре . Эти крепления очень похожи на болты с шестигранной головкой. Они отличаются в основном тем, что изготавливаются с более жесткими допусками, чем соответствующие болты. В Руководстве по машинному оборудованию эти крепежные детали указаны в скобках как «Готовые болты с шестигранной головкой». ^[17] Разумно, эти крепежные детали могут называться болтами, но на основании документа правительства США, отличающего болты от винтов , правительство США могло бы классифицировать их как винты из-за более жесткого допуска. ^[18] В 1991 г. в ответ на приток поддельных крепежных изделий Конгресс принял PL 101-592 ^[19]«Закон о качестве крепежа» Это привело к переписыванию спецификаций комитетом ASME B18. B18.2.1 ^[20] был переписан, и в результате они устранили «Готовые шестигранные болты» и переименовали их в «Винт с шестигранной головкой» - термин, который существовал в обычном использовании задолго до этого, но теперь также кодируется как официальное название стандарта ASME B18.

Болты проушины и болты головки [ править ]

Эти термины относятся к крепежным деталям, которые предназначены для ввинчивания в резьбовое отверстие, которое является частью сборки, и поэтому, исходя из разграничения в Руководстве по машинному оборудованию, они будут винтами. Здесь общие термины расходятся с различиями в Руководстве по машинному оборудованию . ^{[21] [22]}

Отстающий винт [ править ]

Стягивающие винты (США) или тренерские винты (Великобритания, Австралия и Новая Зеландия) (также называемые стягивающими болтами или тренерскими болтами , хотя это неправильное название ) представляют собой большие шурупы для дерева. Голова обычно представляет собой внешний шестигранник. Винты с метрической головкой и шестигранной головкой защищены стандартом DIN 571. Дюймовые винты с квадратной и шестигранной головкой соответствуют стандарту ASME B18.2.1. Типичный стягивающий винт 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 грубая резьба шурупа по дереву или шурупа по металлу (но большего размера).

Материалы , как правило , стальные подложки углерода с покрытием из цинка гальванизации (для устойчивости к коррозии). Цинковое покрытие может быть ярким (гальваническое), желтым (гальваническое) или тускло-серым, горячеоцинкованным . Стяжные винты используются для крепления деревянных каркасов друг к другу, для крепления опор машин к деревянным полам и для других тяжелых столярных работ. Атрибутивный модификатор лаг возник из-за раннего использования таких застежек: крепления лагов, таких как посохи ствола и другие подобные детали. ^[23]

Эти крепежные элементы являются «винтами» в соответствии с критериями Справочника по машинному оборудованию, а устаревший термин «болт с запаздыванием» был заменен в Справочнике на «винт с запаздыванием» . ^[24] Однако для многих торговцев это «болты», потому что они большие, с шестигранной или квадратной головкой.

Стандарты правительства США [ править ]

Федеральное правительство Соединенных Штатов сделали попытку формализовать разницу между болтом и винтом, потому что разные тарифы применяются к каждому. ^[25] Похоже, что этот документ не оказывает значительного влияния на обычное использование и не устраняет неоднозначную природу различий между винтами и болтами для некоторых резьбовых креплений. Документ также отражает (хотя, вероятно, не возник) значительную путаницу в использовании терминологии, которая различается между юридическим / законодательным / регулирующим сообществом и отраслью крепежа. В юридической / законодательной / нормативной формулировке используются термины «грубый» и «мелкий» для обозначения жесткости допуска.диапазон, относящийся в основном к «высококачественному» или «низкому качеству», но это плохой выбор терминов, потому что эти термины в индустрии крепежа имеют другое значение (относящееся к крутизне шага спирали ).

Исторический вопрос [ править ]

В старых стандартах USS и SAE винты с головкой под ключ определялись как крепежные детали с хвостовиками, навинченными на головку, а болты - как крепежные детали с хвостовиками, на которых не было резьбы. ^[26] Связь этого правила с идеей о том, что болт по определению принимает гайку, очевидна (поскольку предполагалось , что часть стержня без резьбы, называемая рукояткой , будет проходить через подложку, не врезаясь в нее). В настоящее время это устаревшее различие, хотя большие болты по-прежнему часто имеют участки хвостовика без резьбы.

Хотя нет причин считать это определение устаревшим, поскольку далеко не ясно, что «болт по определению требует гайки». На примере тренерского «болта» (а он был «болтом» очень давно). Изначально он не предназначался для установки гайки, но имел хвостовик. Его цель заключалась не в том, чтобы проходить через всю подложку, а только через одну ее часть, в то время как резьбовая часть врезалась в другую, чтобы втягивать и зажимать материалы вместе. Болт с кареткой был получен из этого и использовался больше для ускорения производства, чем для достижения другой функции. Болт с квадратным подголовком проходит через оба куска материала и использует гайку для обеспечения зажимного усилия. Однако оба они по-прежнему остаются болтами.

Контролируемая лексика против естественного языка [ править ]

Вышеуказанные различия закреплены в контролируемом словаре организаций по стандартизации . Тем не менее, иногда есть различия между контролируемой лексикой и естественным языком использования слов машинистами, автомеханиками и другими. Эти различия отражают лингвистическую эволюцию, сформировавшуюся в результате изменения технологий на протяжении веков . Слова болт и винт существовали еще до того, как появилось современное сочетание типов крепежа, и естественное использование этих слов эволюционировало ретронимно.в ответ на технологические изменения. (То есть использование слов в качестве имен для объектов меняется по мере изменения объектов.) Крепежные детали без резьбы преобладали до появления практичного и недорогого нарезания шурупов в начале 19 века. Основное значение слова винт долгое время включало в себя идею винтовой резьбы, но винт Архимеда и канавка (например, штопор) предшествовали крепежу.

Слово « болт» тоже очень старое, и на протяжении веков оно использовалось для обозначения металлических стержней, которые проходили через подложку и закреплялись с другой стороны, часто с помощью безрезьбовых средств (скрепление, кузнечная сварка, закрепление, заклинивание и т. Д.). ). Связь этого чувства с чувством засова двери или засова арбалета очевидна. В 19 веке болты, закрепляемые с помощью винтовой резьбы, часто назывались винтами, в отличие от стяжных болтов .

В обычном использовании различие (не строгое) часто состоит в том, что винты меньше болтов, и что винты обычно имеют коническую форму, а болты - нет. Например, болты головки блока цилиндров называются «болтами» (по крайней мере, в Северной Америке), несмотря на то, что по некоторым определениям их следует называть «винтами». Их размер и их сходство с болтом, в который можно было бы вставить гайку, с лингвистической точки зрения перевешивают любые другие факторы в этой естественной склонности к выбору слов.

Другие отличия [ править ]

Болты были определены как крепежные детали с головкой, имеющие внешнюю резьбу, которая соответствует строгим, однородным спецификациям резьбы болтов (например, метрическая резьба ISO M, MJ, унифицированный стандарт резьбы UN, UNR и UNJ), так что они могут принимать неконусную гайку. . В этом случае винты определяются как крепежные детали с головкой и внешней резьбой, которые не соответствуют приведенному выше определению болтов. ^{[ необходима цитата ]} Эти определения винта и болта устраняют двусмысленность различия в руководстве по машинному оборудованию. Возможно, поэтому некоторые люди их предпочитают. Однако они не соответствуют обычному использованию этих двух слов и формальным спецификациям.

Возможное различие заключается в том, что винт предназначен для нарезания собственной резьбы; он не требует доступа или воздействия на противоположную сторону компонента, к которому крепится. Это определение винта дополнительно подкрепляется рассмотрением разработок крепежных деталей, таких как Tek Screws, с круглой или шестигранной головкой, для кровельного покрытия, самосверлящие и самонарезающие винты для различных креплений по металлу, винты для крепления кровельных планок для усиления. соединение между обрешеткой крыши и стропилами, шурупы для настила и т. д. С другой стороны, болт - это охватываемая часть системы креплений, предназначенная для установки на предварительно оборудованную головку (или гайку) с точно такой же резьбой. ^{[ необходима цитата ]}

Типы шурупов и болтов [ править ]

Крепежные детали с резьбой имеют либо конический стержень, либо стержень без конуса. Крепежные детали с коническими стержнями предназначены для вбивания непосредственно в подложку или в пилотное отверстие в подложке. Ответная резьба формируется в подложке по мере того, как эти крепежные детали забиваются. Крепежные детали с неконусным хвостовиком обычно предназначены для сопряжения с гайкой или для вбивания в резьбовое отверстие.

Крепежные детали с коническим хвостовиком [ править ]

Крепежные детали с неконусным хвостовиком [ править ]

Крепеж со встроенными шайбами [ править ]

Застежка со встроенной шайбой называется SEM или SEMS, сокращение от pre-as SEM bled. ^{[41] [42]} Его можно было установить на конический или неконический хвостовик.

Прочие резьбовые соединения [ править ]

Суперболт или натяжитель с несколькими натяжными болтами [ править ]

Суперболт или натяжитель с несколькими натяжными болтами - это альтернативный тип крепежа, который модернизирует или заменяет существующие гайки, болты или шпильки. Напряжение в болте создается за счет затяжки отдельных нажимных болтов, которые продвигаются через корпус гайки и упираются в закаленную шайбу. Из-за этого величина крутящего момента, необходимого для достижения заданной предварительной нагрузки, уменьшается. Установка и снятие натяжителя любого размера выполняется с помощью ручных инструментов, что может быть полезно при работе с болтовыми соединениями большого диаметра.

Костные винты [ править ]

Набор винтов и другого оборудования для внутренней фиксации внутри корпуса огромен и разнообразен. Подобно протезированию , он объединяет промышленную и медико-хирургическую области, вызывая производственные технологии (такие как обработка , CAD / CAM и 3D-печать).) пересекаться с искусством и наукой медицины. Подобно аэрокосмической и ядерной энергетике, в этой области используются одни из самых высоких технологий для крепежных изделий, а также одни из самых высоких цен по той простой причине, что характеристики, долговечность и качество должны быть превосходными в таких областях применения. Костные винты, как правило, изготавливаются из нержавеющей стали или титана, и они часто имеют высококлассные характеристики, такие как коническая резьба, многозаходная резьба, канюляция (полый сердечник) и патентованные типы винтовых приводов (некоторые из них не используются за пределами этих приложений).

Список сокращений для типов винтов [ править ]

Эти сокращения используются на жаргоне среди специалистов по крепежу (которые, работая со многими типами винтов в течение всего дня, вынуждены сокращать повторяющиеся упоминания). Более мелкие базовые можно перестроить в более длинные; например, зная, что «FH» означает «плоская головка», можно проанализировать остальную часть более длинной аббревиатуры, содержащей «FH».

Эти сокращения не стандартизированы для всех корпораций; каждая корпорация может чеканить свою собственную. Более неясные из них могут не быть здесь перечислены.

Дополнительный интервал между связанными ниже терминами помогает читателю сразу увидеть правильный синтаксический анализ.

Материалы [ править ]

Винты и болты обычно изготавливаются из стали . Там, где требуется высокая устойчивость к погодным условиям или коррозии, например, в очень маленьких винтах или медицинских имплантатах, можно использовать такие материалы, как нержавеющая сталь , латунь , титан , бронза , силиконовая бронза или монель .

Гальваническую коррозию разнородных металлов можно предотвратить (например, используя алюминиевые винты для двойных стеклопакетов) путем тщательного выбора материала. Некоторые типы пластика, такие как нейлон или политетрафторэтилен (ПТФЭ), могут иметь резьбу и использоваться для крепления, требующего умеренной прочности и высокой устойчивости к коррозии, или для электроизоляции .

Часто покрытие поверхности используется для защиты крепежа от коррозии (например, блестящее цинкование для стальных винтов), для придания декоративной отделки (например, японская обработка ) или иного изменения свойств поверхности основного материала.

Критерии выбора материалов винта включают: размер, требуемую прочность, устойчивость к коррозии, материал соединения, стоимость и температуру.

Механические классификации [ править ]

Цифры, нанесенные на головку болта, относятся к классу болта, используемому в определенных приложениях, с прочностью болта. Болты из высокопрочной стали обычно имеют шестигранную головку, на которой нанесен рейтинг прочности по ISO (так называемый класс прочности ). А отсутствие маркировки / номера говорит о более низком классе болта с низкой прочностью. Чаще всего используются классы свойств 5.8, 8.8 и 10.9. Число перед точкой - предел прочности на разрыв в МПа.делится на 100. Число после точки - это множитель отношения предела текучести к пределу прочности на разрыв. Например, болт класса прочности 5.8 имеет номинальный (минимальный) предел прочности при растяжении 500 МПа и предел текучести при растяжении в 0,8 раза превышающий предел прочности при растяжении или 0,8 (500) = 400 МПа.

Предел прочности на разрыв - это растягивающее напряжение, при котором болт выходит из строя. Предел текучести при растяжении - это напряжение, при котором болт будет деформироваться при растяжении по всей его секции и получит постоянную деформацию 0,2% деформации смещения (удлинение, от которого он не восстановится после снятия силы) . Доказанная прочность - это полезная прочность застежки. Испытание болта на растяжение до испытательной нагрузки не должно приводить к остаточной деформации болта и должно проводиться на реальных крепежных элементах, а не рассчитываться. ^[43]Если болт натянут за пределы испытательной нагрузки, он может вести себя пластично из-за деформации резьбы, а предварительная нагрузка при растяжении может быть потеряна из-за постоянных пластических деформаций. При удлинении застежки до достижения предела текучести говорят, что застежка работает в упругой области; тогда как удлинение за пределом текучести называется действием в пластической области материала болта. Если болт нагружен при растяжении, превышающем его предел прочности, податливость в чистой корневой части болта будет продолжаться до тех пор, пока вся часть не начнет деформироваться и она не превысит свой предел текучести. Если натяжение увеличивается, болт ломается до предела прочности.

Болты из низкоуглеродистой стали имеют класс прочности 4.6, что составляет предел прочности 400 МПа и предел текучести 0,6 * 400 = 240 МПа. Болты из высокопрочной стали имеют класс прочности 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 разных материалов. В критических случаях применения с высоким пределом прочности на разрыв низкокачественные болты могут выйти из строя, что приведет к повреждению или травме. На болтах, соответствующих стандарту SAE, на головках нанесен отчетливый рисунок маркировки, позволяющий проверить и подтвердить прочность болта. ^[44] Однако можно найти недорогие поддельные застежки с реальной прочностью, намного меньшей, чем указано на маркировке. Такие некачественные крепежные детали представляют опасность для жизни и имущества при использовании в самолетах, автомобилях, тяжелых грузовиках и подобных критических приложениях. ^[45]

Метрика [ править ]

Международные стандарты для метрических крепежных изделий с внешней резьбой - ISO 898-1 для классов прочности, произведенных из углеродистой стали, и ISO 3506-1 для классов прочности, произведенных из коррозионно-стойких сталей.

Дюйм [ править ]

Существует множество стандартов, регулирующих материал и механические свойства крепежных деталей с внешней резьбой дюймового размера. Некоторые из наиболее распространенных согласованных стандартов для марок, производимых из углеродистой стали, - это ASTM A193, ASTM A307, ASTM A354, ASTM F3125 и SAE J429. Одними из наиболее распространенных согласованных стандартов для марок, производимых из коррозионно-стойких сталей, являются ASTM F593 и ASTM A193.

Формы головок винтов [ править ]

Пан голова

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

Головка кнопки или купола

Цилиндрическая с закругленным верхом.

Круглая голова

Голова куполообразной формы, использованная для украшения. ^[60]

Голова гриба или фермы

Купол с более низким профилем предназначен для предотвращения взлома.

Потайная или плоская головка

Коническая, с плоской внешней поверхностью и сужающейся внутренней стороной, позволяющей ему погружаться в материал. Угол винта измеряется как отверстие конуса .

Овальная или приподнятая голова

Декоративная головка винта с потайной нижней частью и закругленной верхней частью. ^[60] Также известен как «приподнятый потайной» в Великобритании.

Голова горна

Подобно потайной головке, но есть плавный переход от хвостовика к углу головы, похожий на раструб горна.

Сырная голова

Диск с цилиндрическим внешним краем высотой примерно половину диаметра головки.

Голова Филлистера

Цилиндрической формы, но со слегка выпуклой верхней поверхностью. Отношение высоты к диаметру больше, чем у сырной головки.

Головка с фланцем

Головка с фланцем может быть любого из перечисленных выше стилей головок (кроме стилей с потайной головкой) с добавлением интегрированного фланца в основании головки. Это устраняет необходимость в плоской шайбе .

Некоторые разновидности винта изготавливаются с отламывающейся головкой, которая отламывается при приложении соответствующего крутящего момента. Это предотвращает вмешательство, а также обеспечивает легко проверяемое соединение, гарантирующее правильную сборку. Примером этого являются срезные болты, используемые на рулевых колонках транспортного средства для фиксации замка зажигания .

Типы винтового привода сек [ править ]

Современные винты используют самые разные конструкции приводов, каждая из которых требует различных инструментов для вбивания или извлечения их. Наиболее распространенные винтовые передачи - шлицевые и крестообразные в США; 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 домашним мастером.

Инструменты [ править ]

Ручной инструмент, используемый для ввинчивания большинства винтов, называется отверткой . Электроинструмент, выполняющий ту же работу, - отвертка ; электрические дрели могут также использоваться с насадками для завинчивания шурупов. Если сила удержания резьбового соединения является критической, используются отвертки для измерения крутящего момента и ограничения крутящего момента , чтобы обеспечить достаточное, но не чрезмерное усилие, создаваемое винтом. Ручной инструмент для приведения в шестигранной головке с резьбой крепежных деталей является гаечным ключом (UK использование) или ключ (использование США), в то время как гайка сеттер используется с водителем степенного винта.

Стандарты резьбы [ править ]

Эта статья противоречит статье Винтовая резьба . См. Обсуждение на связанной странице обсуждения . ( Февраль 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Существует множество систем для определения размеров винтов, но в большинстве стран мира предпочтительная серия с метрической резьбой ISO вытеснила многие старые системы. Другие относительно распространенные системы включают Британский стандарт Уитворта , систему BA (Британская ассоциация) и унифицированный стандарт резьбы .

Метрическая резьба ISO [ править ]

Основные принципы метрической винтовой 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 используемым значением шага для каждого диаметра является крупный шаг . Для некоторых диаметров также указаны один или два дополнительных варианта с мелким шагом , 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 поток не использует нормальныйкрупный шаг (например, 1,25 мм в случае M8), то к шагу в миллиметрах также добавляется знак умножения (например, «M8 × 1», если винтовая резьба имеет внешний диаметр 8 мм и продвигается на 1 мм на 360 ° вращения).

Номинальный диаметр метрического винта - это внешний диаметр резьбы. Резьбовое отверстие (или гайка), в которое входит винт, имеет внутренний диаметр, равный размеру винта за вычетом шага резьбы. Таким образом, винт M6 с шагом 1 мм изготавливается путем нарезания резьбы на хвостовике 6 мм, а отверстие для гайки или резьбы выполняется путем нарезания резьбы в отверстие диаметром 5 мм (6 мм - 1 мм).

Болты с шестигранной головкой, винты и гайки с метрической резьбой указаны, например, в международных стандартах ISO 4014, ISO 4017 и ISO 4032. В следующей таблице перечислены отношения, приведенные в этих стандартах, между размером резьбы и максимальной шириной по шестиугольным граням (гаечный ключ размер):

Кроме того, указаны следующие нежелательные промежуточные размеры:

Имейте в виду, что это всего лишь примеры, и ширина по плоскости различается для конструкционных болтов, фланцевых болтов, а также варьируется в зависимости от организации по стандартизации.

Витворт [ править ]

Первым, кто создал эталон (примерно в 1841 году), был английский инженер сэр Джозеф Уитворт . Размеры винтов Витворта по-прежнему используются как для ремонта старого оборудования, так и там, где требуется более грубая резьба, чем метрическая резьба крепежа. Whitworth стал британским стандартом 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 приложений. Угол резьбысоставляла 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 между плоскостями головки винта.

Наиболее распространенное использование поля Уитворта в настоящее время - во всех строительных лесах Великобритании . Кроме того, стандартная резьба штатива для фотокамер составляет 1/4 дюйма по Уитворту (20 точек на дюйм), а для камер среднего / большого формата - 3/8 дюйма по Уитворту (16 точек на дюйм). Он также используется для микрофонных стоек и соответствующих зажимов, опять же в обоих размерах, вместе с «резьбовыми переходниками», позволяющими прикреплять меньший размер к предметам, требующим большей резьбы. Обратите внимание, что, хотя болты 1/4 " UNC подходят для втулок штатива 1/4" BSW, предел текучести снижается из-за различных углов резьбы 60 ° и 55 ° соответственно.

Резьба Британской ассоциации [ править ]

Резьба Британской ассоциации (BA), названная в честь Британской ассоциации развития науки, была разработана в 1884 году и стандартизирована в 1903 году. Винты были описаны как «2BA», «4BA» и т. Д., Нечетные числа использовались редко, за исключением оборудование, изготовленное до 1970-х годов для телефонных станций в Великобритании. В этом оборудовании широко использовались винты BA с нечетными номерами, чтобы, как можно предположить, уменьшить количество краж. Резьба BA определяется Британским стандартом BS 93: 1951 «Спецификация для винтовой резьбы Британской ассоциации (BA) с допусками для размеров от 0 BA до 16 BA».

Хотя это не относится к метрическим винтам ISO, размеры были фактически определены в метрических терминах, резьба 0BA имела диаметр 6 мм и шаг 1 мм. Остальные резьбы серии BA относятся к 0BA в геометрической серии 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, резьба имеет другую форму и несовместима.${\ displaystyle \ scriptstyle p = 0,9 ^ {4}}$${\ displaystyle \ scriptstyle 6p ^ {1.2}}$

Потоки BA по-прежнему распространены в некоторых нишевых приложениях. Некоторые 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 тех, которые производились в Соединенном Королевстве. Определение размеров BA по-прежнему используется в железнодорожной сигнализации, в основном для оконечной нагрузки электрического оборудования и кабелей.

Резьба BA широко используется в модельном проектировании, где меньшие размеры шестигранной головки упрощают представление креплений шкалы. В результате многие британские поставщики модельного инжиниринга все еще имеют запасы крепежа BA до 8BA и 10BA. 5BA также широко используется, так как его можно навинтить на стержень 1/8 дюйма. ^[61]

Единый стандарт потока [ править ]

Стандарт Unified Thread Standard (UTS) чаще всего используется в Соединенных Штатах , но также широко используется в Канаде и иногда в других странах. Размер винта UTS описывается в следующем формате: XY , где X - номинальный размер (размер отверстия или паза в стандартной производственной практике, через которую можно легко протолкнуть хвостовик винта), а Y - количество резьбы на дюйм. (TPI). Для размеров ¹ / ₄ дюйма и большего размера задаются в виде дроби; для размеров меньше этого целое числоиспользуется в диапазоне от 0 до 16. Целочисленные 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 винты размером меньше "0" (нулевой или точный). Размеры 00, 000, 0000, которые обычно обозначаются как две, три и четыре. У большинства очков дужки прикручены к оправе с помощью винтов размера 00-72 (произносится как двойной размер - семьдесят два). Чтобы вычислить наибольший диаметр винтов «должного» размера, посчитайте количество нулей, умножьте это число на 0,013 и вычтите из 0,060. Например, наибольший диаметр винтовой резьбы 000-72 составляет 0,060 - (3 x 0,013) = 0,060 - 0,039 = 0,021 дюйма. Для винтов большинства размеров доступно несколько TPI,при этом наиболее распространенными являются унифицированная грубая резьба (UNC или UN) и унифицированная тонкая резьба (UNF или UF). Примечание. В странах, отличных от США и Канады, сегодня в основном используется метрическая система 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 примерно 60% резьбовых соединений, используемых в Соединенных Штатах, по-прежнему имеют дюймовые размеры.Подсчитано, что примерно 60% резьбовых соединений, используемых в Соединенных Штатах, по-прежнему имеют дюймовые размеры.Подсчитано, что примерно 60% резьбовых соединений, используемых в Соединенных Штатах, по-прежнему имеют дюймовые размеры.^[62]

Производство [ править ]

Изготовление винта состоит из трех этапов: головки , накатки резьбы и покрытия . Винты обычно изготавливаются из проволоки , которая поставляется в больших бухтах, или из круглого стержня для больших винтов. Затем проволоку или пруток отрезают до длины, соответствующей типу изготавливаемого винта; эта заготовка называется заготовкой . Затем это холодная голова , что является холодным рабочим процессом. Заголовок производит головувинта. Форма штампа в машине определяет, какие элементы впрессовываются в головку винта; например, для винта с плоской головкой используется плоская матрица. Для более сложных форм требуются два процесса заголовка, чтобы все элементы вошли в головку винта. Этот метод производства используется потому, что заголовок имеет очень высокую производительность и практически не дает отходов. Винты со шлицевой головкой требуют дополнительного шага, чтобы прорезать прорезь в головке; это делается на долбежном станке . По сути, эти станки представляют собой урезанные фрезерные станки, предназначенные для обработки как можно большего количества заготовок.

Затем заготовки снова полируются ^{[ требуется ссылка ]} перед нарезанием резьбы. Резьба обычно изготавливается методом накатки резьбы ; однако некоторые из них сокращены . Затем заготовка обрабатывается в барабане с использованием древесных и кожаных материалов для окончательной очистки и полировки. ^{[ необходима цитата ]} Для предотвращения коррозии на большинство винтов наносится покрытие, такое как гальваника цинком ( гальванизация ) или нанесение черного оксида .

История [ править ]

Хотя в последнее время гипотезы всех атрибутов , винт Архимеда к Sennacherib , король Ассирия , археологические находки и изобразительные доказательства появляются только в период эллинизма и стандартный вид имеет устройство , чтобы быть греком изобретения, скорее всего , по 3 веку до н.э. эрудитом Архимеда . ^{[63] [ сомнительно - обсудить ]} Хотя это и напоминает винт, это не винт в обычном понимании этого слова.

Ранее винт был описан греческим математиком Архитасом Тарентским (428–350 гг. До н.э.). К I веку до нашей эры деревянные шурупы широко использовались во всем Средиземноморском мире в винтовых прессах для отжима оливкового масла из оливок и сока из винограда в виноделии . Металлические винты, используемые в качестве крепежа, были редкостью в Европе до 15 века, если вообще были известны. ^[64]

Рыбчинский показал ^[65], что ручные отвертки (ранее называвшиеся «поворачивающими винтами» на английском языке, в более прямом соответствии с их первоначальным французским названием, tournevis ^[66] ) существовали со времен средневековья (самое позднее с 1580-х годов), хотя, вероятно, они существовали. не стали по-настоящему широко распространенными до 1800 года, когда резьбовые соединения стали товаром, как подробно описано ниже.

До того, как резьбовые соединения стали широко распространены, использовалось множество форм крепления. Они, как правило, были связаны с плотницкими и кузнечными работами, а не с механической обработкой, и они включали такие концепции, как дюбели и штифты, клинья, пазы и шипы , ласточкин хвост , забивание гвоздей (с или без сжимания концов гвоздей), кузнечная сварка и многие виды связывания шнуром. из кожи или волокна, с использованием многих видов узлов . До середины XIX века в судостроении использовались шплинты или шплинты , а также «клинковые болты» (теперь называемые заклепками ). Клеи также существовали, хотя и не в том изобилии, которое мы видели сегодня.

Металлический винт не стал обычным крепежом, пока в конце 18 века не были разработаны станки для его массового производства . Это развитие процветало в 1760-х и 1770-х ^[67] по двум отдельным направлениям, которые вскоре сошлись : ^[68] массовое производство шурупов по дереву (то есть шурупов из металла для использования по дереву) в специализированном, одноцелевом, высокомощном станк массового производства; а также производство машинных винтов (V-образная резьба) с небольшим количеством инструментов в стиле инструментального цеха с легким выбором между различными шагами (независимо от того, что машинисту понадобилось бы в любой конкретный день).

Первый путь был открыт братьями Джобом и Уильямом Уайеттами из Стаффордшира , Великобритания ^[69], которые запатентовали в 1760 году машину, которую сегодня лучше всего назвать винтовой машиной раннего и дальновидного типа. В нем использовался ходовой винт, чтобы направлять фрезу для достижения желаемого шага ^[69], а паз был вырезан ротационным напильником, в то время как главный шпиндель оставался неподвижным (предварительная обработка живых инструментов на токарных станках 250 лет спустя). Лишь в 1776 году братья Вятт открыли завод по производству шурупов по дереву. ^[69] Их предприятие обанкротилось, но вскоре новые владельцы сделали его процветающим, и в 1780-х годах они производили 16 000 винтов в день, имея всего 30 сотрудников ^[70].- производительность и объем производства в промышленности, которые позже будут характерны для современной промышленности, но в то время были революционными.

Тем временем английский инструментальный мастер Джесси Рамсден (1735–1800) работал над инструментальной и инструментальной стороной проблемы резьбонарезания и в 1777 году изобрел первый удовлетворительный токарно-винторезный станок . ^[62] Британский инженер Генри Модслей (1771–1831) получил известность благодаря популяризации таких токарных станков с помощью своих токарно-винторезных станков 1797 и 1800 годов, в состав которых входили ходовой винт, скользящая опора и зубчатая передача с переключением передач. пропорции для промышленной обработки. В некотором смысле он объединил пути Вяттов и Рамсдена и сделал для шурупов то, что уже было сделано для шурупов по дереву, т. Е. Значительно облегчил производство.коммодификация . Его фирма оставалась лидером в производстве станков еще несколько десятилетий после этого. Неправильное цитирование Джеймса Нэсмита популяризировало идею о том, что Модслей изобрел опору для слайдов, но это было неверно; однако его токарные станки способствовали его популяризации.

Эти разработки эпохи 1760–1800 годов, когда Wyatts и Maudslay, возможно, были наиболее важными драйверами, привели к значительному увеличению использования резьбовых креплений. Стандартизация резьбовых форм началась почти сразу, но не была завершена быстро; С тех пор это был развивающийся процесс. Дальнейшие усовершенствования массового производства винтов продолжали толкать цены на единицу продукции все ниже и ниже на протяжении десятилетий, на протяжении всего XIX века. ^[71]

В 1821 году Хардман Филипс построил первый завод по производству винтов в США на Мошаннон-Крик, недалеко от Филипсбурга, для производства металлических винтов с тупым концом. Томас Левер, специалист по производству винтов, был переведен из Англии, чтобы управлять заводом. Мельница работала за счет пара и воды, а в качестве топлива использовался древесный уголь. Винты были изготовлены из проволоки, изготовленной на «аппарате для прокатки и волочения проволоки» из железа, произведенного в соседней кузнице. Винтовая мельница не имела коммерческого успеха. В конечном итоге он потерпел неудачу из-за конкуренции со стороны более дешевого, остроконечного винта и прекратил работу в 1836 году. ^[72]

Американская разработка револьверно-токарного станка (1840-е годы) и автоматических винтовых станков на его основе (1870-е годы) резко снизила удельную стоимость резьбовых крепежных изделий за счет все большей автоматизации управления станком. Это снижение затрат привело к еще большему использованию винтов.

На протяжении 19 века наиболее часто используемыми формами головок винтов (то есть типами приводов ) были простые прямые пазы с внутренним ключом, квадраты и шестиугольники с внешним ключом. Их было легко обрабатывать, и они адекватно обслуживали большинство приложений. Рыбчинский описывает шквал патентов на альтернативные типы приводов в период с 1860-х по 1890-е гг. ^[73], но объясняет, что они были запатентованы, но не изготовлены из-за сложностей и затрат на то, чтобы сделать это в то время. В 1908 г. канадский П.Л. Робертсонбыл первым, кто претворил квадратный торцевой ключ с внутренним ключом в практическую реальность, разработав правильный дизайн (небольшие углы конуса и общие пропорции), позволяющий штамповать головку легко, но успешно, с холодной штамповкой металла по желанию, а не срезанные или смещенные нежелательным образом. ^[73] Практическое производство шестигранной передачи с внутренним ключом ( шестигранник ) вскоре последовало в 1911 году. ^{[74] [75]}

В начале 1930-х годов винт с крестообразным шлицем популяризировал американец Генри Ф. Филлипс . ^[76]

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

Прецизионные винты, предназначенные для управления движением, а не крепления, разработанные на рубеже 19-го века, были одним из центральных технических достижений, наряду с плоскими поверхностями, которые сделали возможной промышленную революцию. ^[77] Они являются ключевыми компонентами микрометров и токарных станков.

Другие способы крепления [ править ]

Альтернативные способы крепления:

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

• Бикфорд, Джон Х .; Нассар, Сайед (1998), Справочник по болтам и болтовым соединениям , CRC Press, ISBN 978-0-8247-9977-9.
• Колвин, Фред Герберт ; Стэнли, Фрэнк Артур (1914), Справочник американских машинистов и Словарь торговых терминов (2-е изд.), McGraw-Hill.
• Хэллоуэлл, Говард Томас-старший (1951), Как мальчик с фермы построил успешную корпорацию: автобиография , Дженкинтаун, Пенсильвания, США: Standard Pressed Steel Company, LCCN  52001275 , OCLC  521866 .
• Хут, Марк В. (2003), Основные принципы строительства , Cengage Learning, ISBN 1-4018-3837-5.
• Оберг, Эрик; Джонс, Франклин Д .; Horton, Holbrook L .; Райффель, Генри Х. (2000), Справочник по машинному оборудованию (26-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press Inc., ISBN 0-8311-2635-3.
• Рыбчинский, Витольд (2000), One Good Turn: 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.).
• Ryffel, Генри H .; и другие. (1988), Справочник по машинному оборудованию (23-е изд.), Нью-Йорк: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-1200-4.
• Смит, Кэрролл (1990), Руководство Кэрролла Смита по гайкам, болтам, крепежам и сантехнике , MotorBooks / MBI Publishing Company, ISBN 0-87938-406-9.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Винт .

В Wikisource есть текст статьи из Британской энциклопедии (9-е изд.) Винт .

• Как мир облажался
• Руководство по проектированию крепежа NASA-RP-1228
• Сравнение британских / метрических размеров креплений
• «Держите все», февраль 1946 г., научно-популярная статья, посвященная винтам и технологии их крепления, разработанной во время Второй мировой войны.
• Как подавать шурупы и дюбеля