Как определить размер болтов, гаек, шпилек, винтов

Человеку, который ничего не знает о метизном ряде, будет сложно разобраться в определении их разновидностей. Особенно если нет должного опыта в замере правильных размеров крепежных элементов. Если начать с простого, то для базового понимания необходимы замеры толщины, длины и диаметра. Однако сталкиваясь с обычными на первый взгляд болтами и гайками многие не знают, как правильно определить размер.

Параметры, по которым можно узнать базовую информацию об изделии – это длина, толщина, диаметр, а также может быть высота.

Чертежными обозначениями принято писать первую букву названия отдельного параметра. Она может быть, как большим шрифтом, так и малым. Получаем следующее:

• «D» от слова «diameter» и соответствует диаметру;
• «L» от слова «lenght» что означает длину;
• «S» от слова «stoutness» определяет толщину;
• «H» от слова «high» по возможности измеряется высота.

Во время измерения того или иного метиза существуют тонкости, которых следует придерживаться, чтоб определить правильный размер.

Правильное измерение болта

Если измеряемый болт с метрическим видом резьбы, тогда в информации о нем делают обозначение MDxPxL.

Данная аббревиатура обозначает следующее:

• M — изделие с метрической резьбой;
• D — значение диаметра метиза;
• P — информация касательно шага резьбы. Может встречаться мелкий, крупный и особо мелкий. Если шаг крупный, то значение не пишут;
• L — длинна изделия.

Показания, которые были замерены, записываются в миллиметрах.

Чтоб безошибочно определить размер болтов и их тип, необходимо разобраться с их разновидностями. Для этого существуют жесткие нормы ГОСТ из советского времени, а по европейским меркам ISO. Могут быть немецкие стандарты с пометкой DIN. Только когда известен тип можно приступать к замерам.

Для проведения замеров необходимы специальные инструменты. Ими могут быть штангенциркуль, микрометр или шаблонная линейка. Для контроля резьбы измерений необходимо пользоваться калибрами «ПР-НЕ». Дословная расшифровка читается как «проходная-непроходная». Где ПР навинчивается без усилий, тогда как НЕ не навинчивается вообще.

Длину измерять лучше линейкой или более точным инструментом — штангенциркулем. Каждый резьбовой метиз имеет свой определённый шаг резьбы. А чтоб его узнать есть инструмент, называемый шагомером. Если такого инструмента нет под рукой, то можно произвести межвитковой замер штангенциркулем.

Такой метод измерения точнее определит шаг, если метиз будет крупного размера. Увы на мелких элементах возможны погрешности в правильности измерений. Чтоб этого не было следует делать замер нескольких витков. К примеру, если отмерять 10 витков и результат поделить на 10 получится необходимый шаг.

Когда метиз перемерен, то соответствующее значение можно отследить в специальной таблице. В случае, когда такого значения нет, возможно вы держите метиз с дюймовым шагом. Данному ряду также соответствует своя таблица. И для правильного определения размера следует прибегнуть к ней.

Болт сам по себе не так прост, как может показаться. Сфера применения болтов необычайно широка, что говорит о разнообразии геометрических форм и размеров для различных задач. Головка болта может быть следующих разновидностей:

• Головка выступает над поверхностью;
• Головка спрятана в материал заподлицо.

Когда производится замер длины метиза с выступающей головкой, она в расчет не берется. Следующие нормы ГОСТ помогут определить вид метиза по его головке:

• Метиз с выступающей головкой шестигранного вида — ГОСТ 7805-70, 7798-70, 15589-70, 10602-94;
• Для некоторых случаев крепление предусматривает уменьшенные шестигранные головки по стандартам ГОСТ 7808-70, 7796-70, 15591-70;
• Если на деталь будет воздействовать нагрузка любого типа, то необходимо применять метизы с высокой прочностью по ГОСТ 22353-77;
• Для скрепления крупных деталей применяют метизы с шестью гранями увеличенного размера ГОСТ Р 52644-2006;
• Болт с шестигранной головкой, который имеет винтовое направление ГОСТ 7811-70, 7795-70, 15590-70;
• Если необходима точность, то применяется уменьшенная головка болта для крепления в отверстиях после прохода развертки ГОСТ 7817-80;
• Для болтов с увеличенной головкой существует ГОСТ 7801-81;
• Для подъемаили крепления деталей в подвешенном состоянии используют рым-болт с петлей отечественного стандарта ГОСТ 4751-73;
• Применяются также головки в виде полукруга больших размеров с квадратным подголовком ГОСТ 7802-81.

Болт для крепежа под потайной заход измеряется вместе с резьбовой частью по следующим стандартам:

• Метизы для шин ГОСТ 7787-81;
• Головка под потайной заход с усом по стандарту ГОСТ 7785-81;
• Подголовок квадратный, а внутренняя часть под потайной заход может быть разной по ГОСТ 7786-81.

Чтоб узнать, какого стандарта болт, необходимо знать, какие могут быть разновидности головок. В случае если головка имеет шесть граней, можно воспользоваться ключом. Бывают виды, когда головка цилиндрической формы для потайных мест, тогда градация определяется по диаметру.

Размеры гаечных ключей

Сегодня существуют универсальные варианты ключей, которые отлично подходят для работы с различными диаметрами гайки. Однако случаи бывают различные, и исключать появление необходимости выбора инструмента нельзя. Предлагается несколько вариантов:

• Диаметр резьбы. Сложного в данном случае нет ничего. Можно воспользоваться специальными приспособлениями и инструментами, которые позволяют определить параметры. Или как вариант – посмотреть интересующую информацию в технической документации. Отметим, что если крепеж имеет стандартный диаметр резьбы, то предлагается 2 размера, а именно – нормальный и уменьшенный. Однако этот вариант встречается довольно редко.
• Диаметр головки. В зависимости от размера, расстояние граней будет изменяться: именно его и нужно определить. Для этого подойдет линейка. Если все правильно сделать, то головка болта четко будет ложиться в выбранный ключ. Конечно линейкой не всегда получается точно измерить параметр, поэтому лучше будет использовать штангенциркуль.
• Длина болтов. Высота головки не берется во внимание, рассматривается только стержень. Если необходим болт м16, размеры диаметра резьбы должны быть 16 мм. В маркировке может указываться и иная информация: она показывает условную высоту головки, шаг резьбы. Если у вас автомобильный болт с заостренным кончиком, то рассчитывать его длину необходимо с учетом направляющей.

Определение болта с дюймовой градацией

В ходе ознакомления с документами и стандартами может попадаться сокращенное обозначение D”-NQQQxL, которое имеет следующие значения:

• D” – обозначает диаметр и может быть представлено в виде целого числа. В случае различных размеров могут применяться дроби и номера в случае с небольшим размером;
• N — обозначение количества витков в одном дюйме;
• QQQ — это прямое обозначение дюймовой резьбы, также может встречаться и с четырьмя буквами;
• L — определяет длину, измеряемую в дюймах.

Когда возникла необходимость узнать диаметр резьбы на дюймовом болте, тогда полученные измерения необходимо разделить на 25,4 мм. В итоге получится дюймовое значение, которое необходимо будет найти в подходящей таблице UNC.

Шаг резьбы измеряется тем же образом, как и метрические болты. Но в данном случае измеряются витки на дюймовом расстоянии. Упростить задачу можно при наличии резьбомера с дюймовыми значениями.

Длинна изделия та же, но исчисляется в другой форме. Главное не забывать, что для правильного вычисления размера замер необходимо делить на 25,4 мм. Ориентируясь по таблице можно с легкостью найти подходящее значение.

Как подобрать оптимальный диаметр и размер

Главный конструктивный параметр любого болта — величина резьбы. Это условный диаметр сечения стержня, которым изделие будет воспринимать все нагрузки.

Расчет ведут преимущественно по двум критериям: анализируя растягивающую осевую нагрузку и поперечный сдвиг. Что примечательно, во втором случае любой крепеж работает существенно хуже, чем с осевым растяжением.

При расчете используют:

• точную величину рабочей нагрузки;
• запас прочности;
• величину допустимого сопротивления материала болта растяжению;
• величину допустимого сопротивления материала болта срезу;
• количество и логику распределения болтов.

Следует отметить, что не всегда вся действующая нагрузка распределена между группой крепежа равномерно. Это справедливо только для круглых и квадратных сборок. В остальных случаях одни болты будут нагружены на 15..20% больше остальных, и это нужно учесть в расчете.

Требуемый запас прочности принимают конструктивно, ориентируясь на особенности всего изделия в целом и работы узла в частности. В классическом машиностроении этот параметр не может быть ниже 2,5 — то есть, рассматриваемый крепежный элемент должен выдержать 250% от максимальной рабочей нагрузки. В современной продукции бытового обихода производители закладывают коэффициенты от 1,2 до 1,5, снимая с себя ответственность за поломку механизма, если пользователь перегрузит его выше допустимого предела.

Если следовать рекомендациям и подходить к вопросу запаса прочности основательно, то следует учесть в первую очередь характер нагрузок: при постоянном цикле назначают от 4 до 6,5, а при переменном нагружении — от 6,5 до 12,5. С таким большим запасом инженера обеспечивают разгрузку крепежа, повышают суммарную надежность и увеличивают срок службы.

Чтобы максимально точно рассчитать все условия работы соединения, придется также расширить расчет до использования параметров самой сборки:

• толщина стянутых деталей;
• модуль упругости материалов деталей;
• диаметр отверстий, в которые установлены болты;
• площадь соприкосновения головки и гайки с торцами деталей.

Если на узел в постоянном или периодическим режиме воздействует нагрев или охлаждение (выше +100С° и ниже −50С°), дополнительно учитывают влияние температур как на материал болта, так и на материалы деталей, поскольку их физико-механические и прочностные характеристики будут меняться. Особенно значимо это проявляется в условиях свыше +300°С, когда нагрев может ослабить болт на 25% от исходной прочности.

Расчет для осевой и сдвиговой нагрузки отличается:

• на растяжение — диаметр болта рассчитывают, опираясь на допустимое сопротивление растяжению;
• на срез — диаметр болта рассчитывают, используя в качестве допустимого сопротивления срезу 20..30% от предела текучести.

В качестве уточняющего параметра в ряде случаев рассчитывают также смятие.

Обратите внимание: в расчетах используют допустимые значения сопротивлений по каждому виду нагружения. Эти параметры нужно подбирать по справочной литературе или путем деления предела текучести материала на принятый запас прочности.

Так для изделия из «сырой» стали 20 собственный предел текучести составит 250 МПа. Допустимое напряжение на растяжение, выбранное по справочнику — 95…140 МПа, срез — 45…85 МПа, смятие — 175…210 МПа. Точное значение будет зависеть от вида нагрузки согласно трем классам опасности. Для поиска нужных величин для любых материалов и условий можно использовать 1 том «Справочника конструктора-машиностроителя» Анурьева В.И.

Результатом расчета станет минимально допустимый диаметр сечения, с которым болт выдержит заданную нагрузку без разрушения и пластической деформации. Этот размер можно сопоставить с внутренним диаметром резьбы. Так, если по расчету вы получаете значение в 11,2 мм, следует ориентироваться на резьбу М14 — поскольку внутренний диаметр для такого типоразмера составляет 11,546 мм. Подобранный болт всегда должен быть однозначно больше расчетной величины.

Указанная выше схема подходит для оценки работы одного изделия. Если рассматривают группу, то суммарную действующую нагрузку делят на общее количество крепежа.

Последняя формула учитывает, что дистанция (плечо) от действующей силы до крепежного элемента оказывает прямое влияние на распределение нагрузки.

В практике используют только четное количество болтов в группе — чтобы облегчить разметку и последующую обработку деталей. Наиболее распространенные числа: 8, 12, 16, 24. В редких случаях, если собирают крупногабаритные изделия, закладывают 36 болтов.

По результатам расчетов следует купить болты по ближайшей большей резьбе или даже через одну. Длину назначают конструктивно — рассчитывая, что как именно он будет установлен в узле: насквозь с фиксацией гайкой или в упор в глухое отверстие. Помните, что при сборке с гайкой резьбовой конец должен выйти из гайки хотя бы на 2 мм, а для крупной резьбы — до 5 мм.

Винт и все о его размерах

Подобно болтам винт имеет метрическую резьбу и обозначается следующей аббревиатурой MDxPxL. Разъяснение похожее, как и для стандартной резьбы:

• M — означает что резьба метрическая;
• D — показывает диаметр изделия;
• P — тип резьбы;
• L — общая длинна метиза.

Замеры следует производить только после выяснения точного ГОСТ, к которому принадлежит изделие. Учтите, что могут быть несколько разновидностей изделия. Для определения диаметра резьбы стоит воспользоваться штангенциркулем, чтоб получить точное значение.

Все крепежные винты имеют 4 разные группы:

• С выступающей верхней головкой;
• С наполовину углубленной головкой;
• Головка углублена целиком;
• Головка на винте отсутствует.

Согласно уже имеющимся советским стандартам определяется подходящий вариант крепежа:

• Крепежный элемент с цилиндрической верхней головкой под внутренний шестигранный ключ соответствует ГОСТ 11738-84;
• Если изделия выполнены в виде полукруглого элемента, к ним применяется ГОСТ 17473-80;
• Когда головка скрывается наполовину в материале — это ГОСТ 17474-80;
• В случае, когда крепёжная головка скрывается полностью — это ГОСТ 17475-80;
• Если метиз оборудован прямым шлицом, ему соответствуют несколько стандартов ГОСТ 1476-93, 1477-93, 1478-93, 1479-93;
• Если в метизе присутствует шестигранник, то крепеж соответствует ГОСТ 8878-93, 11074-93, 11075-93;
• Редко пользующиеся спросом крепежи с квадратной головкой делают по следующим стандартам ГОСТ 1482-84, 1485-84.

Что важно знать?

При проектировании и монтаже сборных конструкций нужно закладывать использование таких крепежных элементов, которые могут выдержать нагрузку, равную 2-3-кратной величине предельной нагрузке для этой конструкции. То есть если при проектировании конструкции расчетные нагрузки на резьбовое соединение составляют порядка 400 МПа, то в нем необходимо использовать высокопрочные болты класса 8.8 и выше.

В можно приобрести как обычные болты классов 4.6-5.8, так и высокопрочные болты классов 8.8-12.9. Кроме того, для монтажа в агрессивных средах есть болты и гайки из нержавеющей стали А2 и А4. Вся продукция сертифицирована, соответствует стандартам ГОСТ и DIN. Не испытывайте на прочность свою судьбу – используйте крепёж соответствующей прочности!

Как правильно определить размер шпильки

Основная резьба, применяемая на шпильках, это метрическая. Ей соответствует следующее обозначение в виде MDxPxL. Нового здесь ничего нет, замеры такие же, как и в предыдущих вариантах:

M — метиз с метрической резьбой;

D — диаметр изделия;

P — шаг, измеряемый в миллиметрах;

L — длинна части которая будет задействована в работе.

Беря за ориентир соответствующий стандарт ГОСТ, производятся измерения согласно типу шпильки. Чтоб разобраться, с какой целью будет использоваться метиз, их делят на 2 группы:

• Конструкция метиза, который будет ввинчиваться в гладкие отверстия;
• Конец с элементом для крепежа для вкручивания в отверстие.

Первый тип использует для крепления всю резьбу по длине. Тогда как на втором варианте резьба нарезана только в конце.

Производство шпилек соответствует следующим стандартам:

• Резьбовые шпильки DIN 975;
• Размерный вариант DIN 976-1;
• Используются при ввинчивании на гладких участках ГОСТ 22042-76, 22043-76;
• Если необходимо скрепить фланцы, тогда стоит использовать метизы следующего стандарта — ГОСТ 9066-75.

Могут попадаться и прочие разновидности, на которые распространяются отдельные нормативы стандартов ГОСТ.

Маркировка класса прочности болтов

Долгое время в нашей стране все метизы производились по ГОСТу 22353-77, но сегодня его правила больше не актуальны. Все технические характеристики болтов соответствуют ГОСТу Р 52644-2006. Однако в закромах дедушкиных балконов, а также на складах и в мастерских по-прежнему встречаются болты со старой маркировкой. И встречаются порой в промышленных масштабах. Поэтому скажем пару слов о советском ГОСТе и о том, что значила старая маркировка.

Она представлена двумя частями: буквы в верхней части и цифры внизу. Буквами обозначено клеймо завода, на которым был изготовлен метиз, например, WT, Ч, L, OC, D и другие. Следом обычно идут цифры, отражающие временное сопротивление метиза в МПа, поделенное на десять. Дальше снова буквы, по которым мы можем определить уровень сопротивления крепежа агрессивным условиям окружающей среды. Например, ХЛ будет обозначать, что болт предназначен для холодных климатических условий. Цифры внизу обозначают номер плавки.

Иногда на болтах можно встретить стрелку, указывающую в направлении «против часовой». Это значит, что у вас в руках метиз с левой резьбой. Если резьба правая, то обозначение просто отсутствует.

Определение размера заклепки

Заклепка представляет собой полнотелый метиз, с головкой который монтируется на изделие при помощи молотка. По документальной составляющей имеет следующее обозначение DxL. Обозначение говорит о следующем:

D — диаметр заклепочного тела;

L — общая длинна заклепки.

Когда осуществляется замер, можно ошибиться, так как нормативы ГОСТ используют несколько групп из-за различий в длине:

• Головка, выступающая над плоскостью;
• Метиз с потайным креплением;
• Возможность неполного потайного крепления.

Во время производства производители придерживаются следующих стандартов:

• Если головка метиза цилиндрической формы — ГОСТ 10303-80;
• Производство крепежа с потайной головкой по ГОСТ 10300-80;
• Вариант, когда головка полукруглого сечения — ГОСТ 10299-80;
• Когда головка метиза скрывается не полностью — ГОСТ 10301-80.

Можно использовать заклепки отрывного типа. Их принцип заключается в вытаскивании стержня, который уплотняет заклепку между двумя материалами.

У данных метизов отдельные стандарты производства:

• Заклепки отрывные с цилиндрической головкой по стандарту DIN 7337, ISO 15977, ISO 15979, ISO 15981, ISO 15983, ISO 16582;
• Заклепка с выпуклостью и потайным креплением соответствует DIN 7337, ISO 15978, ISO 15980, ISO 15984.

Размерные разновидности шплинтов

Шплинтов существует три варианта, и измеряются все они по-разному.

Разводные шплинты характеризуются дополнительным значением размера условного диаметра. Этот относительный диаметр касается отверстия под монтаж шплинта. Условный диаметр всегда будет больше, чем реальный. Разница в диаметрах отображена в ГОСТ 397-79.

Чтоб определится какой длины шплинт, следует сделать следующее. Все разводные шплинты оканчиваются длинным и коротким концом. Так вот правильная длинна метиза — от изгиба головки до конца короткого края.

В случае с игольчатым шплинтом здесь размер фиксирован и контролируется по нормативу DIN 11024. Размер метиза определяется по его диаметру.

Шплинты быстросъёмны, имеют кольцо, и длинна у них всегда фиксированная. В большинстве случаев применяются изделия по нормативу DIN 11024. Размер шплинта определяется по значению его диаметра.

Произведение замеров гайки

Основная часть гаек с метрической резьбой. Чтоб понять с каким диаметром предстоит иметь дело, необходимо будет произвести дополнительные замеры. Правильное значение всегда дает винт или болт от гайки. Такие измерения будут считаться наиболее точными.

Когда выполнен замер резьбы внутри гайки, мы получаем внутренний диаметр d вн.

Для более точного определения результата метрической резьбы необходимо знать соответствие d вн диаметру такого же болта. Для простоты подсчетов используйте таблицу.

Если применять калибры, можно точно определить необходимую резьбу. Методика калибра «проходная-непроходная» основана на свободном соединении одного края и отсутствию соединения другого края.

Вид гаек так же отличается, даже невооруженным взглядом можно заметить разницу. Для определения стандарта метиза необходимо измерять высоту. Так как есть несколько разновидностей высоких, низких, сверх высоких и прочих гаек метизного ряда.

Гайка так же, как и болт использует габариты «под ключ». В данном случае есть различие между метизами.

Точный размер шага резьбы можно замерять, воспользовавшись методом замера шага резьбы на болте. Для замеров необходим будет инструмент резьбомер или если его нет, то необходимо сосчитать количество витков на промежутке метиза.

Маркировка болтов и винтов

Чаще всего болты маркируются на торцевой поверхности головки, под клеймом завода-изготовителя. Цифры могут быть выпуклыми либо углублёнными. Иногда точку между цифрами не ставят, например 10.9 пишется как 109. Если обозначение подчёркнуто (вот так: 10.9 или 109 ), это означает, что болт изготовлен из низкоуглеродистой мартенситной стали. Некоторые заводы маркируют болты специальными символами – точкой и штрихом (циферблатная маркировка). Точка служит для ориентира и располагается на «12 часов», а положение одинарного или двойного штриха указывает на класс прочности: Если маркировка отсутствует, то болт имеет класс прочности 6.8 или ниже.

Шайба и ее размеры

Шайба имеет свое собственное обозначение, которое записывается как буква D. В прилагаемой документации такая расшифровка гласит, что это диаметр с метрической резьбой метизного изделия, применимого вместе с крепёжным элементом.

Для точности измерения шайб следует воспользоваться штангенциркулем. Полученный результат всегда будет немного больше, чем в обозначении. Такое свойство метиза обуславливается в связи со свободным ходом шайбы при монтаже ее на изделие. Таким образом такой зазор помогает без проблем надеть шайбу.