Приложение А (справочное). Принципы конструирования гаек

Приложение А
(справочное)

Принципы конструирования гаек

А.1 Основные принципы конструирования гаек

Болтовое соединение в основном состоит из двух изделий, соединенных между собой наружной резьбовой частью (болта или винта) с одной стороны и внутренней резьбовой частью или гайкой с другой стороны.

Оптимальное болтовое соединение состоит из болта, винта или шпильки классов прочности, представленных в ISO 898-1, в сборке с гайкой нормальной или высокой сопряженных классов прочности согласно настоящему стандарту, способное обеспечить максимальную предварительную затяжку с использованием полной прочности болта. В случае чрезмерной затяжки происходит разрыв в нагруженной резьбовой части болта, который является признаком неправильного способа затяжки.

При растягивающей нагрузке характер разрушения сборки болта и гайки соответствует наименьшему значению из следующих трех нагрузок:

a) нагрузка среза резьбы гайки;

b) нагрузка среза резьбы болта, винта или шпильки;

c) разрушающая нагрузка болта, винта или шпильки (разрушение болта - желательный характер разрушения в сборке болта и гайки в случае перегрузки).

Эти три нагрузки во многом зависят от:

- твердости, высоты, действительной длины полной резьбы, диаметра, шага и поля допуска резьбы гайки;

- твердости, диаметра, шага и поля допуска резьбы болта.

Кроме того, эти три нагрузки взаимосвязаны между собой. Например, увеличение твердости болта может вызвать увеличение нагрузки среза резьбы гайки. Твердость также определяет функциональную прочность гайки, и поэтому верхний предел твердости установлен для каждого класса прочности.

Аналитическая основа для расчета различных разрушающих нагрузок была разработана в публикациях Александера [14]. Теория Александера подтверждена практическими результатами многочисленных экспериментальных испытаний. Современные исследования, включая расчеты методом конечных элементов, подтверждают теорию Александера [15].

Три типа гаек (см. 4.1) отличаются своей высотой. Это дает возможность выбора изготовителю для определенных классов прочности применять процесс закалки и отпуска с использованием меньшего объема материала для достижения требуемых свойств или использовать больший объем материала без дополнительной термической обработки.

Таблица А.1 - Минимальная высота шестигранных гаек

Резьба, D	Размер под ключ, s мм	Минимальная высота шестигранных гаек
		Нормальная гайка (тип 1)		Высокая гайка (тип 2)
		мм	/D	мм	/D
М5	8	4,40	0,88	4,80	0,96
М6	10	4,90	0,82	5,40	0,90
М7	11	6,14	0,88	6,84	0,98
М8	13	6,44	0,81	7,14	0,90
М10	16	8,04	0,80	8,94	0,89
М12	18	10,37	0,86	11,57	0,96
М14	21	12,10	0,86	13,40	0,96
М16	24	14,10	0,88	15,70	0,98
М18	27	15,10	0,84	16,90	0,94
М20	30	16,90	0,85	19,00	0,95
М22	34	18,10	0,82	20,50	0,93
М24	36	20,20	0,84	22,60	0,94
М27	41	22,50	0,83	25,40	0,94
М30	46	24,30	0,81	27,30	0,91
М33	50	27,40	0,83	30,90	0,94
М36	55	29,40	0,82	33,10	0,92
М39	60	31,80	0,82	35,90	0,92

Подробную техническую информацию о принципе конструирования гаек см. в ISO/TR 16224.

А.2 Гайки с диаметром D < М5 и D > М39

Механические свойства сборки болта и гайки были оптимизированы для крепежных изделий с резьбой от М5 до М39 включительно на основе размеров шестигранных гаек, установленных в ISO 4032 (нормальные гайки, тип 1) и ISO 4033 (высокие гайки, тип 2). В общем для сборки болта и гайки малого диаметра необходимы пониженная твердость гайки и (или) уменьшенная относительная высота гайки (m/D) вследствие большего отношения P/D.

Гайки с D < М5, установленные в ISO 4032, имеют минимальную высоту, , меньше чем 0,8D, которая является слишком низкой в соответствии с этим принципом конструирования. Это означает, что для таких гаек необходимо более высокое значение твердости, чтобы избежать характера разрушения - среза резьбы (см. таблицу А.2).

Таблица А.2 - Примерная минимальная твердость по Виккерсу для нормальных гаек (тип 1) с D < M5

Резьба, D	Минимальная твердость гаек по Виккерсу, HV
	Классы прочности
	5	6	8	10	12
М3	151	178	233	284	347
М3,5	157	184	240	294	357
М4	147	174	228	277	337

Гайки с D > М39, приведенные в ISO 4032, имеют минимальную высоту гайки, , меньше чем 0,8D, которая является слишком низкой в соответствии с этим принципом конструирования. Таким образом, механические свойства этих гаек не определены в настоящем стандарте и классы прочности не установлены в ISO 4032 (механические свойства по соглашению между заказчиком и поставщиком).