Основні види кріпильних деталей та дрібних конструкцій

Кріпи́льні ви́роби (дета́лі) (кріплення) — стандартизовані^[1] вироби різноманітної номенклатури промислового або широкого призначення для утворення нерухомого з'єднання^[2] елементів конструкцій і машин.

Розрізняють кріпильні вироби (деталі):

• нарізні із зовнішньою наріззю — гвинти, болти, шурупи, шпильки;
  
  
  

Кріпильні гвинти  — основна деталь рознімного гвинтового з'єднання, має вигляд стрижня з наріззю (гвинтом) на одному кінці і голівкою на іншому. Кріпильний гвинт по металу та інших твердих матеріалах найчастіше має циліндричний гвинт трикутного профілю. Невідповідальні кріпильні гвинти малого діаметра (до 8 мм) виконуються самонарізними з конічною ділянкою різьблення неповного профілю на кінці. Такий гвинт при загвинчуванні у гладкий отвір видавлює (у м'яких металах) або нарізує (у пластмасах і твердих металах) гвинтову різьбу. Кріпильний гвинт для дерев'яних деталей, або шуруп (шруб), має на кінці конічну ділянку гвинта. Голівка гвинта призначена для притискання деталей, що сполучаються, і взаємодії з інструментом (викруткою, гайковим ключем) для прикладання обертального моменту. Поширені стандартні кріпильні гвинти з шестигранною, квадратною й іншими голівками.

Головка гвинта служить для притиснення з'єднуваних деталей і захоплення гвинта викруткою, гайковим ключем, імбусовим ключем або іншим інструментом. Набули поширення кріпильні гвинти з круглою, шестигранною, квадратною та іншими головками.

• нарізні із внутрішньою наріззю — гайки, вкладиші;
• гладкі — заклепки, шплінти, штифти, цвяхи тощо.
  
  
  

При встановленні заклепки (нюти) її стрижень вставляється в заздалегідь підготовлений (свердлінням чи штампуванням) отвір (нютовий) у деталях, що підлягають з'єднанню, після чого з витичного кінця заклепки утворюється друга замикальна головка. Процес утворення замикальної головоки називається клепанням або нютуванням. При застосуванні сталевих заклепок діаметром до 10 мм і заклепок з кольорових металів клепку роблять холодним способом, а при застосуванні заклепок більшого діаметра — гарячим (кінець заклепки нагрівають до 1000…1100°С). З'єднання деталей машини чи споруди, здійснене групою заклепок, називається заклепковим або нютовим швом.

Є також допоміжні кріпильні деталі, наприклад шайби, гайкові замки, прокладки, що їх встановлюють під гайки або головки болтів. Вони запобігають зминанню поверхонь, їхньому пошкоджуванню при загвинчуванні, саморозгвинчуванню при вібрації й ударах, перекривають зазори між стрижнями болтів і отворами в елементі конструкції тощо.

Стандартизації також підлягає інструмент для виготовлення кріпильних виробів (плашки, мітчики тощо) та для роботи з кріпильними виробами (гайкові ключі, викрутки, степлери, дюбельні пістолети тощо).

До кріпильних виробів також умовно відносять шпагат, в'язальний дріт, костилі, нагелі, шканти, скоби та інше.

В залежності від області використання поділяються на вироби для бетонних, сталевих, дерев'яних конструкцій тощо.

Вибір кріпильних виробів виконується за результатами розрахунку на силу та вид навантаження (осьове, поперечне, тангенціальне, змішане)^[3].

Кріпильні вироби виготовляють зі сталей різних марок, мідних та алюмінієвих сплавів, пластмас (наприклад, капрону, нейлону), а також гуми або картону (допоміжні деталі). їх застосовують у нарізевих з'єднаннях, заклепкових та у з'єднаннях з натягом.

 Для з'єднання деталей використовують болти (гвинти з гайками), гвинти або шпильки (рис. 11.2, а-в).

Використання болтів для з'єднання деталей не вимагає нарізування в цих деталях різьби. Це особливо важливо в тих випадках, коли матеріал деталі не може забезпечити достатню міцність різьби. Однак у з'єднанні болтом повинен бути передбачений простір для головки гвинта та гайки, а також має місце деяка незручність виконан­ня складальних операцій, бо при загвинчуванні або відгвинчуванні гайки треба утримувати головку гвинта від прокручування. Болтове з'єднання дещо збільшує масу виробу і в деякій мірі спотворює його зовнішній вигляд.

Гвинти та шпильки треба використовувати в тих випадках, коли за конструкцією з'єднання застосування болтів неможливе або нераціональне. Гвинти та шпильки вимагають певної глибини загвинчування в одну із деталей з'єднання. Якщо при експлуатації з'єднання виникає потреба у багатократному з'єднуванні та роз'єднуванні деталей, то для запобігання можливому руйнуванню різьби деталі перевага надається з'єднанню шпилькою або болтовому з'єднанню.

У деяких випадках (рис. 11.2,а) під гайку або головку гвинта ставлять плоску круглу шайбу. Постановка такої шайби зменшує пошкодження та зминання гайкою поверхні деталі (якщо деталь виготовлена з м'якого матеріалу – алюмінію, пластмаси, дерева) при загвинчуванні гайки чи гвинта. Плоскі круглі шайби використовують також у випадку збільшеного діаметра отвору під болт або гвинт або коли отвір не має круглої форми.

Геометричні форми та розміри гвинтів, гайок, шпильок дуже різноманітні і достатньо описані у відповідних довідниках та стандартах різьбових кріпильних деталей. Деякі види широко застосовуваних гвинтів, що відрізняються конструкцією головок, показані на рис. 11.3,а різні форми гайок – на рис. 11.4.

Для виготовлення кріпильних різьбових деталей використовують сталі: вуглецеві звичайної якості, якісні конструкційні та леговані конструкційні. Механічні властивості сталевих кріпильних деталей нормуються за ГОСТ 1759.4-87, згідно з яким болти, гвинти та шпильки поділяють на 12 класів міцності, а гайки – на 7 класів.