Слесари, занимающиеся ремонтом и обслуживанием иномарок, часто сталкиваются с дюймовыми болтами и гайками. В случае утраты или неисправности оригинального заводского крепежа необходимо заменить его на полностью аналогичный. Для этого крайне важно точно определить такие параметры, как размеры, материал, класс прочности и стандарт изготовления исполняемого крепежа.
Как определить размер болта и гайки?
Надежность соединения двух и более деталей обязана быть максимальной, поскольку от этого напрямую зависит как срок эксплуатации этих конструкций, так и безопасность людей, которые находятся в них. По этой причине, при выборе крепежных элементов, одним из наиболее актуальных вопросов становится вопрос о том, как правильно определить размеры гайки и болта, которые будут использоваться для соединения различных деталей. Давайте подробно разберем ключевые характеристики, которые влияют на выбор нужных типов крепежа, а также расскажем, как правильно подбирать места для крепления в зависимости от ключей.
Прежде чем перейти к определению размера болта или гайки, необходимо учитывать несколько важных аспектов. В первую очередь, специалисты ориентируются на такие параметры, как диаметр головки, толщина и длина самого изделия. Полный набор обозначений, по которым можно определять тип и назначение образцов крепежа, выглядит следующим образом:
- М – эта буква указывает на то, что крепежное изделие имеет метрическую резьбу;
- Р – данное обозначение означает шаг резьбы, который может быть мелким и крупным, а также особенно мелким и особенно крупным (при этом последние не обозначаются на самом изделии);
- D – это обозначение указывает на размер гайки по ее диаметру;
- L – эта буква указывает на длину крепежного элемента.
Рядом с буквенными обозначениями всегда присутствует цифровой индекс, который обозначает конкретные величины по каждому из вышеупомянутых параметров. Для удобства подбора, все значения указываются в миллиметрах.
Характеристики изделий, созданных согласно различным стандартам, могут незначительно отличаться. Поэтому, определяя нужный компонент, важно учитывать требования тех стандартов, в соответствии с которыми эти изделия были изготовлены. В качестве основных стандартов применяются правила ГОСТ (Россия), ISO (Европа) или DIN (основополагающий нормативный документ, регулирующий производство крепежных изделий в Германии).
Как рассчитать параметры болта и гайки
Наиболее надежный способ определения размера болта по диаметру, резьбе и прочим параметрам – это ознакомление с сопроводительной или технической документацией, которая предоставляется продавцом каждому покупателю. Но по ряду причин это может быть не всегда возможно (например, если документы были утеряны, отсутствуют под рукой, либо искать нужные сведения среди множества бумаг неудобно). В таких случаях необходимо следовать простым правилам, которые позволят быстро и правильно подобрать нужные элементы для конкретного вида крепления.
Основные моменты, которые следует учитывать:
- В большинстве случаев вся необходимая информация о технических характеристиках крепежных изделий указывается на самих метизах. Таким образом, следует просто внимательно осмотреть крепежные элементы со всех сторон. Для этого образцы предварительно нужно очистить от загрязнений и технической смазки.
- Если обозначения параметров не обнаружены на поверхности метизов, определить размер крепежных элементов поможет проведение замеров. Измерять необходимо расстояние между двумя гранями, которые расположены параллельно друг к другу. Диаметр можно без специальных документов узнать, если внимательно осмотреть метиз; данный параметр обозначается буквой D.
- Поскольку измерения должны быть максимально аккуратными, для этого лучше использовать штангенциркуль. Замеры делают между двумя соседними витками резьбы. Полученные значения переносят на линейку для измерений. Такой способ подходит для крепежей больших размеров. В случае мелких метизов лучше измерить расстояние между десятью витками, а затем вычислить шаг между двумя соседними витками, используя простое деление.
- Длину метизов можно измерить, определив расстояние между шляпкой и крайней точкой наконечника.
Если самостоятельно определить параметры необходимых компонентов не удается, то рекомендовано обратиться за помощью к консультантам интернет-магазина или оптового поставщика. Менеджеры смогут помочь в выборе и предложить продукцию, которая подойдет для решения поставленных задач.
Правильное измерение болта
Если измеряемый болт имеет метрический вид резьбы, то информация о нем обозначается MDxPxL.
Данная аббревиатура расшифровывается следующим образом:
- M — изделие с метрической резьбой;
- D — значение диаметра метиза;
- P — информация о шаге резьбы, который может быть мелким, крупным или особенно мелким. Если шаг крупный, то значение в таком случае не указывается;
- L — длина изделия.
Замеры всегда производятся в миллиметрах.
Для того чтобы избежать ошибок в определении размера болтов и их типа, необходимо понимать их разновидности. Для этого существуют строгие нормы ГОСТ, установленной в советское время, а также европейские стандарты ISO и немецкие нормы с пометкой DIN. Определив тип, можно приступать к замерам.
Для проведения замеров требуются специальные инструменты — штангенциркуль, микрометр или шаблонная линейка. Для контроля резьбы необходимо использовать калибры ПР-НЕ, что означает проходная-непроходная. Указанный калибр ПР устанавливается без усилий, тогда как калибр Н не навинчивается вовсе.
Длину лучше измерять с помощью линейки или более точного инструмента — штангенциркуля. Каждый резьбовой метиз имеет свой определенный шаг резьбы. Для его определения также можно использовать специальный инструмент — шагомер. В случае отсутствия такого инструмента также возможно произвести межвитковый замер штангенциркулем.
Данный метод позволяет точнее определить шаг в случае крупных метизов. Однако на мелких элементах могут возникать погрешности в точности измерений. Чтобы этого избежать, рекомендуется делать замер нескольких витков. Например, если измерить десять витков и разделить полученное значение на 10, получится нужный шаг.
Когда метиз измерен, соответствующее значение можно найти в специализированной таблице. Если нужного значения там нет, возможно, вы имеете дело с метизом дюймовой системы. Для данного типа также существует своя таблица. Для правильного определения размера следует воспользоваться ею.
Болт, на первый взгляд, может показаться простой деталью, однако его использование охватывает разнообразные сферы. Это подтверждает широкий спектр геометрических форм и размеров, применяемых для множества задач. Головка болта может быть следующими вариантами:
- Головка, выступающая над поверхностью;
- Головка, утопленная в поверхность на уровень линии заподлицо.
При замере длины метиза с выступающей головкой, она не учитывается в расчетах. Следующие нормы ГОСТ помогут определить вид метиза по типу головки:
- Метиз с выступающей головкой шестигранной формы — ГОСТ 7805-70, 7798-70, 15589-70, 10602-94;
- Для определенных случаев применения допускается использование уменьшенных шестигранных головок согласно ГОСТ 7808-70, 7796-70, 15591-70;
- Если деталь будет подвергаться нагрузкам разной природы, необходимо применять метизы с повышенной прочностью по ГОСТ 22353-77;
- Для соединения крупных компонентов используются метизы с шестью гранями большего размера, регламентированные ГОСТ Р 52644-2006;
- Болты с шестигранной головкой, имеющей винтовое направление, подчиняются ГОСТ 7811-70, 7795-70, 15590-70;
- Когда необходима высокая точность, применяется уменьшенная головка болта для монтажа в прошедших отверстиях, согласно ГОСТ 7817-80;
- Болты с увеличенной головкой определяются по ГОСТ 7801-81;
- Для подъема или крепления элементов в подвешенном состоянии используются рым-болты с петлей, строго по российскому стандарту ГОСТ 4751-73;
- Также используются головки, имеющие форму полукруга и увеличенные размеры с квадратным подголовком по ГОСТ 7802-81.
Определение болта с дюймовой градацией
При ознакомлении с документами и стандартами можно встретить аббревиатуру D”-NQQQxL, которая имеет следующие значения:
- D” – это обозначение диаметра, которое может быть представлено как в виде целого числа, так и дробным в случае различных размеров;
- N – это количество витков, которые помещаются в одном дюйме;
- QQQ – это конкретное обозначение дюймовой резьбы, иногда может иметь и более длинные обозначения;
- L – это длина, которая измеряется в дюймах.
Если возникает необходимость выяснить диаметр резьбы дюймового болта, то полученные измерения нужно разделить на 25,4 мм. В результате получится значение в дюймах, которое следует найти в соответствующей таблице UNC.
| Номинальный диаметр резьбы d=d1 | Шаг резьбы P | S | e | k | d3 | l-l1 | |
| крупный | мелкий | ||||||
| 6 | 1 | 10 | 10,9 | 4,0 | 1,6 | 4,0 | |
| 8 | 1,25 | 1 | 13 | 14,2 | 5,3 | 2,0 | 4,0 |
| 10 | 1,5 | 1,25 | 16 | 17,6 | 6,4 | 2,5 | 4,0 |
| 12 | 1,75 | 1,25 | 18 | 19,9 | 7,5 | 3,2 | 5,0 |
| (14) | 2 | 1,5 | 21 | 22,8 | 8,8 | 3,2 | 5,0 |
| 16 | 2 | 1,5 | 24 | 26,2 | 10,0 | 4,0 | 6,0 |
| (18) | 2,5 | 1,5 | 27 | 29,6 | 12,0 | 4,0 | 6,0 |
| 20 | 2,5 | 1,5 | 30 | 33,0 | 12,5 | 4,0 | 6,0 |
| (22) | 2,5 | 1,5 | 34 | 37,3 | 14,0 | 5,0 | 8,0 |
| 24 | 3 | 2 | 36 | 39,6 | 15,0 | 5,0 | 8,0 |
| (27) | 3 | 2 | 41 | 45,2 | 17,0 | 5,0 | 8,0 |
| 30… | 3,5 | 2 | 46 | 50,9 | 18,7 | 6,3 | 10,0 |
Шаг резьбы измеряется таким же образом, как и для метрических болтов, но в данном случае необходимо измерять витки на дюймовом расстоянии. Упростить задачу можно при наличии резьбомера с дюймовыми значениями.
Длина изделия также измеряется аналогично, но с учетом другой единицы измерения. Главное при этом помнить, что для верного вычисления размера измерение необходимо делить на 25,4 мм. Следуя таблице, можно легко найти подходящее значение.
Как определить размер под ключ?
Если у вас нет под рукой табличных данных по гайкам, самый удобный способ – это измерить линейкой расстояние между противоположными гранями гайки. Поскольку гайка обычно имеет шестигранную форму, это не составит большого труда – размер зазора ключа также отмечен в миллиметрах и не обозначается значениями в дюймах.
Для повышения точности измерения мелких гаек лучше использовать микрометр, который укажет на возможные погрешности, допущенные при массовом производстве данной группы продуктов.
Используйте гайки и болты одинаковой прочности и материала
Совместимость болтов и гаек по прочности и материалу является важным фактором, влияющим на надежность и долговечность соединения. Гайка должна быть равной или даже более прочной, чем болт. То есть, если гайка более прочная, ее можно применять с менее прочным болтом, но не наоборот. Например, гайка 8-го класса приемлема для использования с болтом 5-го и 8-го класса.
Классы прочности дюймовых гаек
Механические характеристики дюймовых шестигранных гаек представлены в стандарте SAE J995, который охватывает материалы, методы производства, механические свойства и требования к испытаниям. Прочность таких гаек измеряется в psi (фунт-сила на квадратный дюйм).
Для перевода величин используют следующие значения:
- 1000 psi (Ibf/in²) = 6,8948 МПа;
- 1 МПа = 145,038 psi (Ibf/in²).
Например, термически обработанные высокопрочные болты, изготовленные из среднеуглеродистой стали, обычно имеют прочность около 120000 psi или 827 МПа. При их использовании необходимо применять гайки с пределом прочности не менее 120000 psi или на 20% выше.
Если болт окажется прочным, разрушение резьбового соединения при превышении момента затяжки произойдет не по его стержню, а за счет срыва резьбы более слабой гайки. Если разрыв ножки происходит внезапно и легко заметен, то разрушение резьбы труднее заметить, и частично разрушенное соединение может впоследствии рано или поздно выйти из строя.
Не следует игнорировать твердость шайб. Использование термически необработанных шайб с высокопрочными крепежными изделиями может привести к потере момента затяжки, так как их шестигранный профиль под воздействием нагрузки может продавить шайбу.
Класс прочности стальной дюймовой гайки можно идентифицировать по маркировке, которая располагается на ее торцевой поверхности. Требования к маркировке обозначены в SAE J995 и визуально представлены на иллюстрации ниже:
| SAE классы | Маркировка |
| 2 | Не маркируется |
| 5 | Две окружные линии, расположенные на расстоянии 120° |
| 8 | Две окружные линии, расположенные на расстоянии 60° |
Класс 2 (Grade 2) – это самые распространенные гайки общего назначения, обычно изготовленные из низкоуглеродистой или среднеуглеродистой метизной стали, например, С1010. Они характеризуются невысокой прочностью и доступной ценой. По аналогии соответствуют изделиям ISO/DIN класса прочности 4 или 5.
Класс 5 (Grade 5) – гайки средней прочности, сделанные из среднеуглеродистой стали (С1020, С1035, С1045), которые могут быть закалены для достижения требуемых прочностных свойств. По аналогии, соответствует продукции ISO/DIN класса прочности 8.
Класс 8 (Grade 8) – высокопрочные гайки из легированной стали (4140, Cr42Mo), предназначенные для ответственных строительных проектов и тяжелых нагрузок. В процессе своего изготовления они обязательно проходят термическую обработку. Соответствует аналогам ISO/DIN класса прочности 10.
Таблица 3. Стойкость к нагрузке и требования к твердости гаек (HEX NUTS)
| SAE классы | 5 | 8 | |||
| Резьба | UNC | UNF | UNC | UNF | |
| Контрольная нагрузка (psi) | 120.000 | 109.000 | 150.000 | 150.000 | |
| Твердость (HRC) | 32 MAX | 32 MAX | 26-34 | 26-34 | |
| Размер гайки, дюйм | 5/8 | 27.100 | 27.900 | 33.900 | 38.400 |
| 3/4 | 40.100 | 40.700 | 50.100 | 56.000 | |
| 7/8 | 55.400 | 55.500 | 69.300 | 76.400 | |
| 1 | 72.700 | 74.000 | 90.900 | 101.900 | |
Подбор по шагу резьбы
Чтобы правильно определить шаг для крепежных элементов, следуйте следующему плану действий:
- Определите, используете ли вы метрический или дюймовый стандарт.
- Для метрического стандарта посмотрите диаметр в миллиметрах (например, М10, М12), для дюймового — количество ниток на дюйм (например, 1/4″, 1/2″).
- Выберите подходящий шаг резьбы для данного диаметра.
Например, если D болта равен М12, то шаг ответной части составит 1,75 мм. Если размер составляет 1/2 дюйма, то ответная часть будет иметь 13 ниток на дюйм.
Для каждого стандартного резьбового D существует значение, указанное в таблицах. Правильный выбор типоразмера гарантирует надежную посадку крепежных элементов и долговечность всего соединения или конструкции. Ниже приведена таблица соответствия D и шага дюймовой резьбы UNC и UNF.
| Номинальный диаметр резьбы | Внутренний диаметр гайки, мм | Наружный диаметр болта | ||
| UNC | UNF | мм | дюймы | |
| #1 | 1,5 | 1,55 | 1,854 | 0,073 |
| #2 | 1,5 | 1,9 | 2,184 | 0,068 |
| #3 | 2,1 | 2,15 | 2,515 | 0,099 |
| #4 | 2,35 | 2,4 | 2,845 | 0,112 |
| #5 | 2,65 | 2,7 | 3,175 | 0,125 |
| #6 | 2,85 | 2,95 | 3,505 | 0,138 |
| #8 | 3,5 | 3,5 | 4,166 | 0,164 |
| #10 | 4 | 4,1 | 4,826 | 0,19 |
| #12 | 4,65 | 4,7 | 5,486 | 0,216 |
| 1/4″ | 5,35 | 5,5 | 6,35 | 0,25 |
| 5/16 | 6,8 | 6,8 | 7,938 | 0,313 |
| 3/8″ | 8,25 | 8,5 | 9,525 | 0,375 |
| 7/16″ | 9,65 | 9,9 | 11,112 | 0,438 |
| 1/2″ | 11,15 | 11,5 | 12,7 | 0,5 |
| 9/16″ | 12,6 | 12,9 | 14,288 | 0,563 |
| 5/8″ | 14,05 | 14,5 | 15,875 | 0,625 |
| 3/4″ | 17 | 17,5 | 19,05 | 0,75 |
| 7/8″ | 20 | 20,4 | 22,225 | 0,875 |
| 1″ | 22,25 | 23,25 | 25,4 | 1 |
| 1 1/8″ | 25,65 | 26,5 | 28,575 | 1,125 |
| 1 1/4 | 28,85 | 29,5 | 31,75 | 1,25 |
| 1 3/8″ | 31,55 | 32,75 | 34,925 | 1,375 |
| 1 1/2″ | 34,7 | 36 | 38,1 | 1,5 |
| 1 3/4″ | 40,4 | — | 44,45 | 1,75 |
| 2″ | 46,3 | — | 50,8 | 2 |
| 2 1/4″ | 52,65 | — | 57,15 | 2,25 |
| 2 1/2″ | 58,5 | — | 63,5 | 2,5 |
| 2 3/4″ | 64,75 | — | 69,85 | 2,75 |
| 3″ | 71,7 | — | 76,2 | 3 |
Подбор по классу прочности и материалу
Дюймовые гайки сортируются по классам прочности в соответствии со стандартами SAE/ISO (США). В Российской Федерации доступен крепеж следующих классов:
- 2, с минимальным разрушающим усилием – 55000 фунт/дюйм2.
- 5, с разрушающим усилием 90000 фунт/дюйм2.
- 8, обладающий высокой прочностью с разрушающим усилием на уровне 150000 фунт/дюйм2.
Чем выше номер класса, тем прочнее крепежный элемент. Материал крепежа должен совпадать или быть совместимым. Учитывая это, подбирать гайку под болт значительно проще. Например, для стали в качестве материала могут использоваться алюминий, латунь или сплавы на основе железа низкой прочности.
