Общие классификации крепежных изделий
Крепежные детали являются фундаментальными компонентами в машиностроении, выполняя важную функцию соединения или скрепления нескольких деталей вместе. Разнообразие технических применений привело к разработке широкого спектра типов крепежных изделий, которые можно систематически классифицировать по нескольким различным критериям.
Классификация по основной функции
Резьбовые крепленияпредставляют собой наиболее распространенную категорию, в которой винтовая резьба создает усилие зажима за счет механического преимущества. В эту группу входят болты, винты, шпильки, гайки и резьбовые вставки. Болты — это крепежные детали с внешней резьбой, предназначенные для вставки через отверстия в собранных деталях, обычно предназначенные для использования с гайкой. Винты похожи по внешнему виду, но обычно входят в зацепление с внутренней резьбой одного из соединяемых компонентов. Шпильки представляют собой стержни с резьбой без головки с резьбой на обоих концах, предназначенные для постоянного ввинчивания в один компонент, при этом на противоположном конце можно принять гайку для сборки.
Не-резьбовые креплениявключают заклепки, штифты, стопорные кольца и ключи. Заклепки создают постоянные соединения за счет пластической деформации конца хвостовика после вставки. Штифты обеспечивают точное расположение и выравнивание компонентов, противодействуя срезающим нагрузкам. Стопорные кольца, включая стопорные кольца и E-зажимы, фиксируют компоненты в осевом направлении на валах или внутри отверстий. Шпонки передают крутящий момент между валами и ступицами в системах механической передачи энергии.
Эластичные застежкииспользовать силу пружины для поддержания целостности сустава или обеспечения функции блокировки. Пружинные шайбы, тарельчатые шайбы и волнистые шайбы компенсируют ослабление, вызванное термоциклированием или вибрацией. Натяжные штифты и пружинные дюбели удерживаются внутри отверстий за счет радиальной упругой силы.
Классификация по механизму привода и сцепления
Метод приложения крутящего момента к крепежу представляет собой еще одну фундаментальную ось классификации. К крепежным элементам с внешним приводом относятся болты и винты с шестигранной головкой, болты с квадратной головкой и двенадцатигранные-болты с фланцами, которые крепятся с помощью гаечных ключей или головок. В крепежных изделиях с внутренним приводом используются выемки внутри головки, включая шестигранные головки (Allen), Torx, Robertson, Phillips, Pozidriv и шлицевые приводы. Каждый тип привода предлагает определенные преимущества в отношении эффективности передачи крутящего момента, сопротивления распредвалу, доступности инструментов и совместимости с системами автоматизации.
Застежки с защитой от несанкционированного доступа-и безопасности имеют специальную геометрию привода, предназначенную для предотвращения несанкционированного снятия, включая трех-крылые, гаечные ключи, одно-винты и варианты со штифтом-в-гнездом.
Классификация по стилю головы
Конфигурация головки определяет зацепление инструмента, характеристики опорной поверхности, а также эстетическую или функциональную интеграцию со собранными компонентами. Головки панорамирования имеют низкий, широкий профиль и плоские опорные поверхности. Потайные головки, в том числе плоские и овальные, располагаются на одном уровне с поверхностью материала или под ней благодаря конической посадке. Круглые головки создают куполообразный открытый профиль. Головки сыра и головки цилиндров имеют высокий цилиндрический профиль для глубокого зацепления в гнездах. Головки пуговиц и ферменные головки имеют широкий, низкий профиль, распределяющий зажимную нагрузку на большую площадь. Специализированные типы головок, такие как фланцевые головки, головки с шайбами и колпачковые головки, соответствуют конкретным требованиям к подшипникам, уплотнениям или зазорам.
Классификация по форме резьбы и стандарту
Геометрия резьбы принципиально отличает семейства крепежных изделий. Метрическая резьба соответствует стандартам ISO 261 и ISO 965, характеризуется углом наклона боковой поверхности 60- градусов и размерами, указанными в миллиметрах. Унифицированные дюймовые резьбы, соответствующие стандарту ANSI/ASME B1.1, аналогично используют профили под углом 60- градусов, но с размерами в дюймах. Резьба Уитворта по британскому стандарту имеет углы боковых сторон 55- градусов и закругленные гребни и основания, что исторически важно, но сейчас в значительной степени вытеснено. Трубные резьбы, в том числе NPT и BSP, имеют конус для герметичного уплотнения. Трапециевидная и вершинная резьба используются в передачах энергии, где высокая эффективность и грузоподъемность перевешивают характеристики самоблокировки стандартной V-образной резьбы.
К специальным формам резьбы относятся-самонарезные резьбы для листового металла и пластика, резьбы-формующие конструкции, которые перемещают материал без удаления стружки, а также двойная-резьба, обеспечивающая быстрое зацепление.
Классификация по материалу и механическим свойствам
При выборе материала крепежа учитывается баланс прочности, коррозионной стойкости, температурной устойчивости, веса и стоимости. В общем машиностроении преобладают крепежные детали из углеродистой и легированной стали, которые классифицируются по классам свойств, указывающим предел прочности и предел текучести. Класс прочности 4.8 представляет низко-углеродистую сталь средней прочности, а классы 8.8, 10.9 и 12.9 обозначают постепенно повышающуюся прочность за счет средне-углеродистой и легированной стали с термической обработкой. Марки нержавеющей стали, в первую очередь аустенитные А2 (эквивалент 304) и А4 (эквивалент 316), обеспечивают коррозионную стойкость с классами прочности 50, 70 и 80, указывающими уровни прочности. Мартенситные и дисперсионно-твердеющие марки нержавеющей стали обеспечивают более высокую прочность при пониженной коррозионной стойкости.
Цветные-материалы включают титановые сплавы, обеспечивающие высочайшее соотношение прочности-к-весу и устойчивости к коррозии в морской воде, медные сплавы, обеспечивающие электропроводность и противо-свойства против истирания, алюминиевые сплавы для легких изделий и суперсплавы на основе никеля-, предназначенные для эксплуатации при повышенных температурах.
Классификация по обработке поверхности и покрытию
Обработка поверхности повышает коррозионную стойкость, изменяет характеристики трения или обеспечивает визуальную идентификацию. Гальванический цинк с хроматным конверсионным покрытием, имеющим цветной цинк (желтый переливающийся) или белый/синий цинк (прозрачный), обеспечивает надежную защиту от коррозии. Механическое цинкование и покрытия из чешуек цинка представляют собой альтернативу без риска водородного охрупчивания. Горячее-цинкование погружением позволяет получить толстые слои цинка для-наружного применения в тяжелых условиях. Фосфатные покрытия улучшают адгезию краски и обеспечивают умеренную коррозионную стойкость. Оксидное чернение обеспечивает декоративную отделку с ограниченной защитой. Усовершенствованные покрытия включают дакромет и геомет для обеспечения высокой-стойкости к коррозии, ПТФЭ и ксилан для низкого-трения и химической стойкости, а также химический никель для равномерного покрытия на объектах сложной геометрии.
Классификация по домену приложения
Отраслевые-требования привели к созданию специализированных категорий крепежа. Крепежи из конструкционной стали для строительства и мостов, соответствующие таким стандартам, как EN 14399, предусматривают использование высокопрочных болтов с предварительным натягом-с подобранными системами болтов, гаек и шайб. Крепеж для аэрокосмической отрасли требует исключительного соотношения прочности-к-весу, усталостной прочности и возможности отслеживания посредством сертификации материалов и контроля партий. Автомобильный крепеж сочетает экономическую эффективность с надежностью в условиях вибрации, термоциклирования и агрессивных сред. В морских крепежах приоритет отдается устойчивости к коррозии в морской воде, часто с использованием кремниевой бронзы, монеля или титановых материалов. Крепежи для электроники отличаются миниатюрностью, не-немагнитными свойствами и точным контролем крутящего момента. Пищевые и фармацевтические крепежные детали требуют санитарной конструкции, исключающей щели и облегчающей очистку, часто из нержавеющей стали с полированной поверхностью.
Классификация по специальным функциональным признакам
Запирающие креплениявключать механизмы, предотвращающие само-расшатывание под воздействием вибрации. В преобладающих динамометрических гайках используется деформированная резьба или нейлоновые вставки для создания сопротивления трению. Все-металлические контргайки выполняют схожие функции за счет натяга резьбы или механической деформации. Шайбы с зубчатыми или ребристыми поверхностями увеличивают трение под головкой болта или гайкой. Клейкие резьбовые-фиксирующие составы обеспечивают жидкую фиксацию, наносимую во время сборки.
Уплотнительные крепленияинтегрировать уплотнительные элементы для удержания давления или жидкости. Уплотнительные винты и болты включают уплотнительные кольца, прокладки или герметики для резьбы. Полые крепежные детали подходят для инъекции герметика. Специальная форма резьбы обеспечивает посадку с натягом, обеспечивая уплотнение за счет пластической деформации.
Регулируемые крепленияразрешить изменение натяжения после-сборки. Талрепы регулируют натяжение троса или тяги. Подъемные винты обеспечивают точную позиционную регулировку. Винты с буртиком и крепежные детали с прорезями позволяют изменять силу зажима без полной разборки.
