Болт

Не следует путать с винтом.

Болт (англ. bolt, нем. schraube, фр. boulon) — крепёжное изделие в форме стержня с наружной резьбой на одном конце, с головкой на другом, образующее соединение при помощи гайки или резьбового отверстия в одном из соединяемых изделий. Болт преимущественно используется с гайкой для соединения двух или более деталей, в которых выполняется сквозное отверстие. Основным преимуществом болтового соединения является то, что при нем не требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях; это особенно важно в тех случаях, когда материал детали не может обеспечить достаточную прочность и долговечность резьбы.

Болт в соединении с гайкой

Общие сведения

Первые болты в современном понимании появились в XV веке, но болты без резьбы начали использоваться значительно раньше. Точное место происхождения и время появления болта, как элемента соединения, точно установить невозможно, однако уже в Древнем Риме в дверных устройствах в качестве оси использовались болты, представляющие собой стержень с прорезью, в которую вставлялся клин, препятствующий его смещению.

До Нового времени болтами называли изделия вытянутой цилиндрической формы с усиленным концом (головкой), такие, как самострельный (арбалетный) болт, костыль для стрельбы из пушки. Болт в значении «железный стержень для запирания ставен, дверей» сохранился, например, в литературе:

Скрипя, отворялись ворота, хлопали калитки, гремели болты ставен, не торопясь выходили люди.Максим Горький, Жизнь Матвея Кожемякина

В XV веке появились первые гайки и болты с резьбой, которые изготавливались вручную, и стоимость их была высокой. Отсутствие стабильности в размерах деталей усложняло подбор болта и соответствующей ему гайки, поэтому, когда удавалось найти такую пару, болт и гайку старались хранить соединенными до их использования. Взаимозаменяемость отдельных деталей удалось обеспечить при переходе от кустарного к промышленному производству крепежа на специальном оборудовании — винторезных станках.

В записных книжках Леонардо да Винчи, относящихся к концу XV — началу XVI века, есть наброски проектов нескольких винторезных станков. Однако первый такой станок, получивший практическое применение, был изобретён в 1568 году французским математиком Жаком Бессоном (Jacques Besson). В 1712 году Андрей Нартов, механик Петра I, изобретает оригинальный токарно-копировальный и винторезный станок, в котором автоматизировано перемещение резца вдоль оси детали, а в 1797 году Генри Модсли (Henry Maudslay) создал прототип современного токарного станка для нарезания резьбы с разным шагом.

В настоящее время наиболее распространенным методом изготовления болтов является накатка резьбы, когда её получение обеспечивается за счет пластического деформирования, то есть изменения формы поверхности заготовки без утраты материала под действием давления. Массовое производство болтов общего назначения сосредоточено на специализированных заводах метизов (сокращение от «металлические изделия»).

Классификация

Можно выделить следующие направления классификации:

• по назначению;
• по конструкции;

• по классу прочности;
• по материалу и наличию покрытия.

По назначению выделяют крепёжные болты для создания разборных резьбовых соединений; фундаментные для крепления и фиксации строительных конструкций или оборудования; грузовые рым-болты для подъема, опускания или удержания на весу изделий при монтажных и такелажных работах.

По конструкции выделяют ступенчатый болт, диаметр гладкой части стержня которого превышает номинальный диаметр резьбы; откидной болт, головка которого выполнена в виде подвижной части шарнирного соединения; рым-болт, головка которого имеет форму кольца. У крепежных болтов наиболее распространена шестигранная или квадратная головка, однако могут быть разнообразные формы элементов конструкций, установленные ГОСТ 27017-86.

Классы прочности болтов характеризуют их механические свойства при определенных температурах. Параметром, который определяет, какой класс прочности будет у болтов, является не только марка стали, но и технология, по которой они изготовлены.

Основной материал, из которого изготавливаются болты — сталь различных марок в зависимости от класса прочности. Покрытие, как правило — цинк.

Области применения

Крепёжные болты

Крепёжные болты широко используются в машиностроении, строительстве, мебельном производстве.

И идёт работа всех

прямо в сборочный цех.

Болты, лезьте в дыры ровные,

части вместе сбей огромные.Владимир Маяковский, Кем быть?

Применяют для создания разборных резьбовых соединений в следующих случаях:

Болтовое соединение двух деталей с гайкой и пружинной шайбой

• для скрепления деталей не очень большой толщины, типа пластин, фланцев — длина стержня болта подбирается так, чтобы суммарная толщина соединяемых деталей позволяла вывести часть болта с резьбой наружу для использования гайки;
• при необходимости частого завинчивания и отвинчивания деталей, материал которых не обеспечивает достаточную прочность и долговечность резьбы.

К недостаткам болтового соединения можно отнести следующее:

• обе соединяемые детали должны иметь места для расположения гайки или головки винта;
• при завинчивании и отвинчивании гайки необходимо удерживать головку винта от проворачивания;
• по сравнению с винтовым болтовое соединение несколько увеличивает массу изделия и больше искажает его внешние очертания.

Для удобства сборки и разборки минимальное расстояние между болтами должно быть не менее (5…6)d, где d — диаметр резьбы при пользовании накладными ключами и не менее (3…5)d при пользовании торцовыми. Для обеспечения нормальной затяжки болтов и гаек используются специальные гаечные ключи и приспособления. В тех же случаях, когда к соединению крепёжных деталей предъявляются особо жесткие требования (с точки зрения обеспечения высокой надёжности и безопасности), их затяжка осуществляется с использованием электронных устройств автоматического управления, которые получают все более широкое практическое применение.

Контролирование степени затяжки часто позволяет применить более мелкие или относящиеся к более низкому классификационному классу крепёжные детали, что может обеспечить экономию до 10 % на каждую деталь. Кроме того, если учесть, что после установки более надежного болтового соединения снизится возврат некачественной продукции для ремонта, то экономия будет еще больше.

В целях предотвращения проворачивания болта во время затяжки гайки на опорной поверхности головки может быть выполнен специальный выступ (шип болта), иногда переходящий на стержень (ус болта). Кроме того, для стопорения или предохранения от самоотвинчивания гайки, что совершенно необходимо при вибрациях, переменных и ударных нагрузках, используются различные методы, такие как постановка контргайки, стопорных, пружинных шайб или шплинтов.

В мебельном производстве необходимы метизы, которых или совсем не видно, или которые видны, но не портят вид и безопасны, поэтому часто используют так называемые мебельные болты с полукруглой головкой по DIN 603 и квадратным подголовком. При сборке изделия из дерева квадратный подголовник вдавливается в поверхность соединяемой детали и надёжно фиксируется от возможного прокручивания болта.

Для ускорения сборки — разборки соединения, например, в зажимных механизмах станочных приспособлений, широко используются специальные откидные болты. Они позволяют быстро зажимать и освобождать соединяемые детали, не снимая гайку со стержня болта. Соединяемые детали снабжают вместо отверстий прорезями; достаточно несколько отпустить (отвернуть) гайку, ослабив прижим, и откинуть винты.

Фундаментные болты

Фундаментные болты служат для закрепления конструкций на фундаменте и выполняются в форме длинных стержней с резьбой на конце. Болты для оборудования, не подлежащего перестановке, заливают цементным раствором или зачеканивают сырым цементным порошком. Ранее преимущественно применяли болты с отогнутым концом для лучшего сцепления с фундаментом. В настоящее время рекомендуют применять прямые болты из арматуры периодического профиля и конические болты.

Для переставляемого оборудования при больших динамических нагрузках применяют анкерные болты (от anker — якорь), которые допускают возможность их выемки без разрушения фундамента, а также болты с цангами. Анкер удерживается в конструкции за счёт силы трения, возникающей в результате распора своих стенок в момент его установки в подготовленное отверстие в несущем материале. В настоящее время существует множество разнообразных конструкций болтов со сходным функционалом, в которых стержень дополнен конструктивным элементом (анкерная пластина, разжимные цанги, конические втулки и тому подобное), обеспечивающим лучшее зацепление болта с материалом.

Грузовые болты

Грузовые болты относятся к специальным болтам и имеют головку с проушиной в форме петли или кольца (рым-болты, от ring — кольцо) для захвата крюком подъёмно-транспортного устройства при подъёме, опускании или перемещении изделий.