Виды болтов по назначению. Типы и применение винтового крепежа Винт для чего используется

Резьбовой крепеж – один из основных, применяющихся в промышленности способов фиксации деталей. По сравнению с неразъёмным крепежом его отличает меньшая трудоемкость, ремонтопригодность, наличие возможности демонтажа и многие другие преимущества.

Наиболее распространенными представителями этого класса являются винты и болты. Технически они мало отличаются дуг от друга, основная разница заключается в способе употребления: винт закручивается в отверстие детали, на стенках которого имеется резьба, а болт дополняется гайкой, которая накручивается на его конец.

Типы винтов

Существует несколько типов винтов отличающихся по своим конструктивным особенностям, каждый из них имеет свою специфику применения. Отличительными признаками может служить форма головки, она может быть следующих видов:

• Цилиндрическая. Она может быть предназначена для работы с плоской отверткой и иметь шлицу на верхней плоскости, или же использоваться совместно с инбусом или шестигранником.

• Потайная. Одним из представителей этого семейства является винт ГОСТ 17474 80 – src=”https://www.volat-spb.ru/krepezh/vinty/gost_17474_80/ , она также может быть рассчитана на работу с разным инструментом и иметь различную поверхность.

• Полукруглая или полуцилиндрическая. Оба этих типа обычно предназначены для работы с крестообразной отверткой и имеют на поверхности шлицу соответствующей формы.

Применение разных типов винтов

Что же касается применения винтов, то оно еще более разнообразно, чем их классификация. Чтобы выбрать подходящий для конкретного соединения тип винта, необходимо знать особенности каждой разновидности и учитывать их при подборе. Имеют значение предназначение данного вида крепежа, величина нагрузки, климатические особенности, влияющие на применение и многое другое.

Винты с цилиндрической головкой применяют при нагрузках средней величины, без динамических и вибрационных воздействий. В особенности это касается тех разновидностей, которые имеют простую шлицу под плоскую отвертку, так как этот инструмент неспособен «намертво» затянуть крепеж. К ним относятся винт ГОСТ 1491-80, ГОСТ 11738-84 и прочие. Сфера применения может быть практически любой – машиностроение, приборостроение, строительство, широко они используются и в быту.

Винты с потайной головкой применяются там, где нежелательно, чтоб эта часть крепежа выступала над поверхностью по соображениям безопасности или эстетики. Отверстие для них должно иметь фаску, куда помещается головка. К такому крепежу относится винт ГОСТ 17474 80, Р 50403-92, 17475-80 и другие. Завинчиваться они могут как плоской отвёрткой, так и крестообразной, варьируется их длина и диаметра. Применяются они в разных отраслях, так, например, винт по ГОСТу 17474 80 используется при производстве мебели, а также для фиксации элементов в некоторых приборах. Отдельной разновидностью считаются конфирматы, использующиеся только для изготовления мебели.

Винты с полукруглыми и полуцилиндрическими головками часто используются для крепления листового металла: конфигурация головки помогает им ослабить напряжение и снизить давление на поверхность. Выглядят при этом они достаточно эстетично. К ним относятся следующие разновидности: винт ГОСТ 17473, ГОСТ 11644 и другие.

Чтобы закрепить различные элементы, принято пользоваться крепежами с резьбой. Наиболее распространенные варианты подобных крепежей – это болт и винт.

Купить винты с полукруглой головкой можно в специализированных магазинах. Но какие же еще бывают разновидности данных изделий?

Самые известные виды винтов

В современном мире можно приобрести различные изделия, каждый из которых предназначен для выполнения определенных функций. Основным отличием разных видов метизов является форма их головки.

• при проворачивании винтов с потайной головкой изделие маскируется в том материале, который был выбран для работы. Если в головке изделия есть шестиугольное отверстие, то вам обеспечен более эффективный результат проделанной работы благодаря тому, что метизы очень прочные и надежные;
• цилиндрическая головка винта остается на поверхности материала, поэтому им не принято пользоваться в сфере изготовления мебели. Вы можете сделать выбор в пользу метиза с наличием шестигранника, расположенного внутри;
• есть винты, головка которых полуцилиндрическая или полукруглая. В таких изделиях тоже может присутствовать специальный шестигранник, однако наиболее часто можно встретить метизы с крестообразным шлицом.

Эти виды винтов наиболее часто встречаются в современных магазинах. Вы можете выбрать один из них в зависимости от тех заданий, которые вам нужно выполнить.

Особенности применения винтов

Чтобы выбрать подходящий вид винта, необходимо принимать во внимание многие факторы. Разобраться с ними поможет консультант магазина.

Если на элементы конструкции воздействует не слишком сильная нагрузка, то стоит делать выбор в пользу винтов с головкой цилиндрической формы. Дело в том, что отвертка плоской формы не сможет справиться с закрепления таких метизов.

Винты, головка у которых потайная, наиболее часто применяются в процессе изготовления мебели, потому что готовое изделие выглядит привлекательно и эстетично. Эти же метизы нашли свое применение в области ЖКХ.

Чтобы надежно зафиксировать листы металла, необходимо пользоваться винтами с полуцилиндрической или полукруглой головкой. Также такие метизы позволяют закрепить изделия в строительной сфере деятельности.

Это основные особенности применения различных видов винтов. Если вы сможете правильно определиться с теми заданиями, которые нужно выполнить, то метизы будут качественно и эффективно выполнять свои основные функции.

А кто не знает, чем винт отличается от болта, предлагаем посмотреть это видео:

Судовые гребные винты изготавливают из антикоррозионных материалов, поскольку они работают в морской воде, являющейся катализатором коррозии. Материалами, используемыми для изготовления гребных винтов, являются алюминиевые сплавы и нержавеющая сталь. Другие используемые материалы - это сплавы никеля, бронзы и алюминия, которые на 10-15% легче других материалов и имеют более высокую прочность.

Процесс изготовления гребных винтов включает крепление определенного числа лопастей на ступице с помощью сварки, или же винт изготавливается из единой поковки. Кованые лопасти более надежны и обладают большей прочностью, но являются более дорогостоящими, по сравнению со сварными лопастями. При вращении в водной среде, за счет разности давлений на кромках лопастей, гребной винт создает упор, движущий судно.

Такой вид движителей, как гребные винты, постоянно развивается и усовершенствуется. Но сначала рассмотрим классификацию традиционных гребных винтов. Классификацию гребных винтов можно представить в следующем виде.

Типы гребных винтов

Гребные винты классифицируются по ряду факторов.

А) Классификация по количеству лопастей:

Количество лопастей гребного винта может варьироваться от трех до четырех и иногда даже до пяти. Однако наиболее частым случаем является наличие у винта трех или четырех лопастей.

Теоретически, наивысшей эффективностью обладал бы винт с двумя лопастями. Но из соображений прочности и необходимости выдерживать высокие нагрузки на судах не используются двухлопастные гребные винты.

Трехлопастной гребной винт

Стоимость изготовления ниже, чем у других типов гребных винтов

Обычно изготавливаются из алюминиевого сплава

Обеспечивают высокую скорость хода судна

Ускорение более высокое, чем у других типов винтов

Э ффективность на малых скоростях хода низкая

Четырехлопастной гребной винт

Стоимость изготовления выше, чем у трехлопастных винтов

И зготавливаются из сплавов нержавеющей стали

И меют более высокую прочность и выносливость

Хорошо работают и при малых скоростях хода

Обеспечивают большую экономию топлива, чем винты других типов

Пятилопастной гребной винт

Стоимость изготовления самая высокая из всех типов гребных винтов

Уровень вибраций самый минимальный из всех типов гребных винтов

Шестилопастной гребной винт

Стоимость изготовления высокая

У шестилопастных винтов область индуцированного давления над винтом меньше

У крупных контейнеровозов, как правило, пяти- и шестилопастные гребные винты

B) Классификация по шагу винта:

Шаг гребного винта можно определить как перемещение, вызванное каждым круговым поворотом винта на 360 градусов.

Винт фиксированного шага (ВФШ)

Лопасти ВФШ стационарно закреплены на ступице. Гребные винты фиксированного шага литые, и позиция лопастей, а значит и шаг винта постоянны и не могут быть изменены в процессе эксплуатации винта. Такие винты обычно изготавливают из медных сплавов.

ВФШ прочны и надежны, поскольку не содержат механических деталей и гидравлики, в отличие от винтов регулируемого шага (ВРШ). Стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации значительно ниже, чем у ВРШ. Однако маневренность судна с ВФШ ниже, чем у судна с ВРШ. Винты данного типа устанавливают на судах, не требующих высокой маневренности.

Винт регулируемого шага (ВРШ)

У ВРШ возможно менять шаг гребного винта за счет поворота лопасти вокруг вертикальной оси с использованием механических компонентов и гидравлики. Это позволяет избавиться от оборудования, необходимого для реверса. Повышается маневренность судна и эффективность работы двигателя.

Недостатком является возможность протечек гидравлики и загрязнения водной среды маслом. Кроме того, такой гребной винт сложен в изготовлении и монтаже на судне, а также требует особого внимания при эксплуатации судна.

Эффективность ВРШ несколько ниже, чем у ВФШ тех же размеров из-за большей ступицы, в которой нужно размещать механизм поворота лопастей и гидравлику. А гребные винты, как правило, более эффективны с увеличением их диаметра.

Для повышения эффективности работы гребные винты снабжают специальными насадками. Такие винты включают помимо самого винта кольцевую насадку, внутри которой размещается гребной винт. Винты с насадками успешно используются при необходимости создания дополнительного упора на малых скоростях хода. Обычно винты этого типа используются на буксирах-якорезаводчиках, на рыболовных траулерах, где за счет насадок обеспечивается от 40 до 50% упора винта при малых и близких к нулю скоростях хода. Иногда насадки делают поворотными. Но все это устройства, повышающие эффективность работы традиционных гребных винтов.

Усовершенствования в конструкциях винто-рулевого комплекса

Эффективность работы винто-рулевого комплекса может повышаться за счет добавления деталей как перед винтом, так и позади гребного винта. Добавление таких деталей в виде плавников или ребер является одним из способов снижения потерь мощности и экономии топлива. Большинство подобных устройств проходят предварительные испытания на моделях с тщательным замером всех характеристик и параметров перед установкой их на гребные винты коммерческих судов. Потери мощности винта, как правило, связаны с образованием спутных вихрей, устранить которые, и пытаются с помощью добавления таких деталей. Целью подобных инноваций является создание наиболее благоприятных условий для работы гребного винта. Насадки, плавники, сопла, бульбы и другие устройства используются для снижения требуемой мощности и повышения скорости судна.

Кольцевые насадки являются наиболее старым видом устройств, повышающих эффективность работы гребного винта. Такие насадки были изобретены немецким инженером Людвигом Кортом в 1930-е гг. и называются насадками Корта или кольцевыми насадками. В наши дни подобные насадки также продолжают использоваться на судах, где при малых скоростях хода требуется повышенный упор гребного винта.

Насадка Мьюиса (Mewis Duct) и полупреднасадка проф. Шнееклюта (Wake Equalizing Duct - WED)

Насадка Мьюиса и полупреднасадка проф. Шнееклюта являются двумя примерами устройств, устанавливаемых перед гребным винтом, использование которых основано на опыте, полученном при исследованиях и эксплуатации насадок Корта. Эти устройства используются на крупных коммерческих судах. Со времени ввода на рынок в 2010 г. насадка Мьюиса привлекла внимание как судовладельцев, так и судостроителей. Насадкой на настоящий момент оснащены 62 судна, и еще для 250 судов заказана установка данного устройства. Устройство используется на танкерах, балкерах и фидерных контейнеровозах.

Полупреднасадка проф. Шнееклюта была изобретена в 1980-х гг. С тех пор устройство применялось на 1500 судах океанского плавания. Это устройство идеально подходит для судов с полными обводами, таких как танкеры и контейнеровозы, эксплуатируемые при средней скорости хода 19 узлов. Проф. Шнееклют анонсировал экономию топлива в размере 12%, но на практике результаты были более скромными, хотя и значительными. Годовая экономия топлива в размере всего 3,5% на деле для контейнеровоза грузовместимостью 2500 ДФЭ означает ежегодную экономию 550 т топлива, а это представляет весьма существенную экономию для транспортной компании.

Инновации в конструкции винто-рулевого комплекса

Статор с лопатками на ступице гребного винта

Для повышения эффективности насадки могут монтироваться впереди гребного винта. Корпорация DSME разработала статор с лопатками на ступице гребного винта, который является альтернативой установке кольцевых насадок и тоннелей.

Разработка устройства, представляющего из себя ряд лопаток статор,а закрепленных в кормовой части корпуса перед гребным винтом, велась в течение десяти лет, и его установка создает дополнительное сопротивление движению судна. Однако создаваемый лопастями несимметричный поток создает более благоприятные условия для вращения винта и, таким образом, повышает его эффективность.

Так же, как и в случае насадок, данное устройство наиболее эффективно при установке на крупных судах, таких как танкеры и контейнеровозы. Установка первого устройства на крупнотоннажный танкер 3 класса дедвейтом 320000 т, принадлежавший компании Kristen Tankers, позднее переименованной в Maran, показала снижение потребления топлива на 4% и небольшое увеличение скорости. Крупная европейская судоходная компания заказала установку этих систем на 10 принадлежащих ей судов класса "Post-panamax" и сообщила об уменьшении потребления топлива и сокращении выбросов в результате этого.

Настолько же эффективны и доступны в установке и эксплуатации, устройства размещаемые за гребным винтом. Два из этих устройств - крыльчатая наделка с прямыми лопастями на ступице гребного винта (Propeller Boss Cap Fin - PBCF) и крыльчатая наделка с изогнутыми лопастями на ступице гребного винта (Propeller Cap Turbine - PCT) могут заменять обычный обтекатель гребного винта. Оба устройства используют вихревые потоки, образующиеся при вращении винта, для повышения его эффективности.

Рис.7. Внешний вид крыльчатой наделки с прямыми лопастями на ступице гребного винта (Boss Cap Fins).

Крыльчатая наделка с прямыми лопастями на ступице гребного винта представляет собой закрепленные на обтекателе винта прямые лопасти, а в крыльчатой наделке с изогнутыми лопастями на обтекателе устанавливаются искривленные лопасти.

Впервые устройство PBCF было изготовлено в конце 80-х гг. и с тех пор было установлено более 2000 устройств, которые, по заявлениям экспертов, обеспечивают экономию в 3-5%. Однако на малых скоростях эффективность данных устройств снижается.

Так же как и системы, размещаемые перед гребным винтом, PBCF и PCT являются относительно недорогими и несложными системами, которые могут монтироваться в дополнение к уже установленной пропульсивной системе. А, по утверждениям экспертов, окупаемость инвестиций в PBCF составляет один год, при том, что установка устройства на винт может быть произведена в течение двух дней без захода судна в сухой док.

Таким образом, за счет установки этих простых легко монтируемых устройств может достигаться экономия топлива. А поскольку стоимость топлива растет, то эти системы обеспечивают быструю окупаемость, заняв за счет этого свою долю рынка.

Системы, размещаемые в дополнение к гребным винтам, старых и новых типов позволяют уменьшить расходы судовладельцев и судовых операторов без необходимости сдавать на слом старые суда и инвестировать в новые экологичные проекты.

Жизнь современного человеческого общества трудно представить без элементов соединения - болтов, гаек, шурупов, винтов и тому подобного. Все эти, казалось бы, незначительные детали окружают нас повсеместно, даже в бытовой сфере, не говоря уже о промышленности и строительстве. Практически во всём - от мебели до компьютера, используются те или иные соединительные детали. Но всё же наиболее распространёнными элементами соединения считаются болты.

Болт представляет собой крепёжную резьбовую деталь, имеющую вид цилиндрического стержня. Некоторая часть болта имеет наружную резьбу, предназначенную для накручивания одной или более гаек. С одной из сторон этот стержень снабжён головкой, обычно имеющей шестигранную форму, подходящую под гаечный ключ. Как правило, применяют болты при сборке разборных конструкций. Преимуществом такого вида соединения является то, что его легко можно заменить в том случае, если болты по какой-либо причине вышли из строя, либо возникла такая необходимость.

Все виды болтов условно можно разделить на две категории: чёрные и оцинкованные.

Также болты, будь то с покрытием или без, имеют между собой визуальные различия. Рассмотрим основные из них.

Виды болтов по размеру и форме головки

У некоторых болтов он полукруглой формы, также встречаются болты, имеющие круглую головку с отверстием внутри. Есть болты и с потаённой головкой, например, для сборки мебели.

Виды болтов по форме стержня

Виды болтов по типу и шагу резьбы

Виды болтов по варианту исполнения

Виды болтов по классу точности, прочности и материалу

Разница в диаметрах между болтом и отверстием не превышает 0,25 - 0,30 миллиметров. Более всего распространён класс точности «B». Такие болты применяют в отверстиях, диаметр которых больше, чем диаметр стержня болта на 1 - 1,5 миллиметра. Для болтов с классом точности «C» допускается значительное несоответствие между самим стержнем и отверстием. Так, стержень болта здесь может быть меньше отверстия в размере до трёх миллиметров. Такие болты используют для малоответственных соединений.

Исходя из потенциального назначения болтов, при их изготовлении используются различные марки стали. Следовательно, разные виды болтов имеют и разную прочность. При их производстве используют следующие материалы: сталь обычного качества; качественная конструкционная углеродистая сталь; нержавеющая, стойкая к коррозии, обыкновенная сталь; нержавеющая, стойкая к коррозии, жаропрочная сталь; конструкционная легированная углеродистая сталь; сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций; жаропрочная релаксационностойкая сталь; технический титан; сплав титановый деформируемый; медь; латунь.

Иные виды болтов

Машиностроительные болты. Отличительная особенность таких видов болтов - это повышенная прочность. Обычно их выпускают с шестигранными формами головок. Резьба, как правило, наносится метрическая. Предназначены они прежде всего для соединений, которые подвержены большим нагрузкам. Сфера использования - машиностроение, приборостроение, промышленное оборудование, а также сборка различных механизмов. Соединяют с их помощью в основном стальные и чугунные детали.

Строительные болты. В их производстве также используются высокопрочные материалы. Выпускаются они обычно с увеличенными головками. Такие болты находят своё применение на строительстве различных зданий, как гражданских, так и промышленных. Например, их используют при сборке строительных конструкций. Применяются они и при строительстве мостов, тоннелей, метрополитенов и других важных объектов.

Дорожные болты. Класс прочности таких болтов варьируется от низкого до более высокого, в зависимости от места применения. Изготавливают их с полукруглой головкой и квадратным подголовком - благодаря этому их можно закручивать без вспомогательного монтажного ключа. Применяются они при сборке металлических дорожных заграждений. Зачастую такие болты покрывают оцинковкой, чтобы уберечь от воздействия погодных факторов.

Железнодорожные болты. Производят такие крепёжные соединения в небольших количествах, поскольку сфера их использования довольно невелика. Используют эти виды болтов при монтаже железнодорожного полотна и вспомогательных к нему конструкций. В свою очередь, железнодорожные болты подразделяются на стыковые (или путевые), закладные и клеммные. Стыковые (путевые) болты используют вместе с рельсовыми накладками. Выпускаются они с закруглёнными головками. Закладные болты предназначены для соединения шпал с подкладками. А с помощью клеммных болтов прокладка крепится к рельсам. Изготавливают железнодорожные болты из углеродистой стали высокой прочности.

Транспортные (норийные) болты. Иногда их ещё называют элеваторными болтами. Они предназначены для прикрепления норийного ковша или другого подающего элемента к транспортировочной ленте. Изготавливают их из углеродистой стали как с цинковым покрытием, так и без него. Свою особенность в таких болтах имеет головка. С торца она плоская, а со стороны стержня выполнена в виде полусферы. На полусфере находятся два шипа, которые предотвращают поворот болта вокруг своей оси.

Лемешные болты. Как и железнодорожные, такие болты выпускают в ограниченных количествах. Сфера их использования - сельскохозяйственные машины. Лемешными болтами крепят навесное оборудование, это могут быть как металлические, так и деревянные элементы. Изготавливают их с потайными головками, причём по классу точности лемешные болты выпускаются даже с классом «C». Предусмотрен в них также и квадратный подголовок, который фиксирует болт в одном положении и не позволяет ему вращаться.

Мебельные болты. Как правило, такие болты выпускают с полукруглыми либо потайными головками. Мебельные болты дешевле по стоимости, чем, скажем, машиностроительные. Применяют их не только при сборке мебели, но и в изготовлении других деревянных конструкций, например стропил или каркасных домов. Нередко они используются и в других назначениях в неответственных соединениях. Уровень прочности мебельных болтов обычно средний. Практически все мебельные виды болтов выпускают с оцинкованным покрытием из эстетических соображений.

Несмотря на столь незначительный размер и довольно простой на первый взгляд принцип работы, пользу винтовой резьбы для человечества сложно определить. Именно винт стал тем фактором, который дал толчок развитию науки и техники, и многие открытия, сделанные человеком, были бы недоступны без этого такого простого, то в тоже время такого нужного и гениального изобретения.

Немного истории и классификация

Конструкция винта была известна еще в Древней Греции, однако в то время это изобретение использовалось с целью подачи воды, поскольку его лопасти помогали поднимать воду на определенную высоту. Также подобный механизм применялся в качестве прессов для вина и масла. В виде элемента крепежа винтовой механизм появился в 16 столетии, однако распространение он получил только в 19 веке. В это время болт использовался в качестве крепежного элемента в строительстве, а также в разных видах ремесел. Высокую популярность болты получили в эпоху массового изготовления различных механизмов. С момента появления первых автомобилей болты стали неотъемлемым атрибутом строительства, который делал конструкции более прочными и надежными.

Различают несколько видов деталей:

• Крепежные. Самый распространенный вид, который применяется для соединения деталей с возможностью их разъема. Конструкция состоит из стержня с резьбой на одном конце которого размещена головка. Головка используется для захвата винта при помощи отвертки или другим инструментом и последующего зажатия детали. Форма головки может быть самой разной: круглой, квадратной, многогранной и др. С целью невозможности открутить крепеж создаются головки с уникальной формой, для которой нужен специальный инструмент.
• Установочные. Такой вариант используется для фиксации компонентов взаимным способом. Для этой цели на концах болта расположены углубления или выступы для более высокого качества фиксации. Концы подобных деталей могут иметь разную форму: плоскую, конусную, ступенчатую, цилиндрическую, шариковую, рельефную и др.

Сфера применения

Винты широко используются в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и в других сферах. Для разных элементов применяются разные варианты, что позволяет добиться конкретных целей:

• Детали с конической резьбой используются при отверстиях сквозного и глухого типа. Подобные варианты не рекомендовано использовать при высоких показателях динамических нагрузок, поскольку в таком случае возможна деформация внутренней резьбы.
• Болты с плоским концом также могут быть использованы в сквозных и глухих вариантах креплениях. При этом плоскость вкручивания должна быть перпендикулярной по отношению к оси резьбы.
• Детали с цилиндрической цапфой. Такой вариант используется только в глухих отверстиях, поскольку это предполагает меньшее действие.

Подбор варианта зависит от нескольких факторов, в частности от температуры осуществления работ, показателя вибрации, нагрузки и др.