Резьбовые шпильки

Резьбовые шпильки - универсальный крепёж для соединения разнотипных деталей

Резьбовые шпильки представляют собой цилиндрические стержни с наружной резьбой на одном или обоих концах, предназначенные для создания разъемных резьбовых соединений. В отличие от болтов, шпильки не имеют головки и устанавливаются путем вкручивания одного конца в резьбовое отверстие детали, а на противоположный конец навинчивается гайка для фиксации присоединяемой детали. Шпильки являются незаменимым крепежным элементом в случаях, когда использование болтов невозможно или нецелесообразно: при соединении деталей большой толщины, в условиях ограниченного доступа с одной стороны соединения, при частой разборке-сборке узлов, где многократное ввинчивание болта может повредить резьбу в основной детали.

Классификация по типу концов

Шпильки с ввинчиваемым концом имеют различную длину резьбовой части, предназначенной для установки в деталь. Длина ввинчиваемого конца определяется прочностью материала детали и обозначается как кратное номинальному диаметру резьбы. Шпильки с концом 1d применяются для высокопрочных материалов - закаленных сталей, твердых чугунов, где достаточно минимальной глубины ввинчивания для обеспечения прочности соединения. Шпильки с концом 1.25d являются наиболее универсальными и используются для материалов средней прочности - конструкционных сталей, чугуна, бронзы.

Шпильки с концом 2d предназначены для материалов с пониженной прочностью - алюминиевых и магниевых сплавов, мягких сталей, латуни. Увеличенная длина резьбового зацепления компенсирует недостаточную прочность материала и предотвращает срыв резьбы при затяжке. Шпильки с резьбой по всей длине не имеют выделенного ввинчиваемого конца и используются со сквозными отверстиями, когда с обеих сторон устанавливаются гайки, либо нарезаются на отрезки требуемой длины для нестандартных применений.

Специализированные типы шпилек

Шпильки для фланцевых соединений по DIN 2510 имеют специальную конструкцию с гладкой калиброванной частью между двумя резьбовыми концами. Гладкая часть обеспечивает точное центрирование фланцев и компенсирует температурные расширения при работе трубопроводов под давлением и при высоких температурах. Резьбовые концы одинаковой длины позволяют создать симметричную затяжку, что критически важно для обеспечения герметичности фланцевого соединения с прокладкой.

Анкерные фундаментные шпильки используются для крепления тяжелого оборудования, станков, компрессоров, двигателей к бетонным основаниям. Они имеют увеличенную длину ввинчиваемого конца или специальные анкерные элементы на конце для надежной фиксации в бетоне. Шпильки с защитным покрытием цинк-ламельным или горячего цинкования применяются в агрессивных средах, на открытом воздухе, в морских условиях для обеспечения долговременной коррозионной защиты.

Материалы и классы прочности

Шпильки изготавливаются из различных материалов в зависимости от требований к прочности и условий эксплуатации. Углеродистая конструкционная сталь с классами прочности 4.8 и 5.8 применяется для ненагруженных и среднена груженных соединений общего назначения. Легированная сталь классов прочности 8.8, 10.9 и 12.9 используется в ответственных высоконагруженных узлах машин, станков, где требуется высокая прочность на растяжение и устойчивость к циклическим нагрузкам.

Нержавеющая сталь марок А2 и А4 обеспечивает коррозионную стойкость в химической, пищевой, фармацевтической промышленности, морских условиях. Жаропрочные стали применяются для крепления узлов, работающих при температурах до +600°С - в энергетике, нефтехимии, металлургии. Латунные шпильки используются в сантехнике, судостроении, электротехнике благодаря коррозионной стойкости и немагнитным свойствам.

Резьба и точность изготовления

Метрическая резьба с крупным шагом является стандартной для большинства шпилек и обозначается буквой М с указанием номинального диаметра. Мелкая метрическая резьба применяется в тонкостенных деталях, точных механизмах и для повышения стойкости к вибрациям. Класс точности резьбы 6g обеспечивает нормальную посадку с гарантированным зазором для большинства применений. Прецизионный класс 5g используется в точном машиностроении, где требуется минимальный люфт.

Особенности монтажа и эксплуатации

При установке шпильки ввинчиваемый конец вкручивается в резьбовое отверстие детали на полную глубину резьбы. Для ввинчивания используются специальные воротки для шпилек, струбцины или метод двух гаек, когда две гайки законтриваются друг против друга на выступающем конце шпильки. Момент затяжки при установке шпильки должен быть ниже, чем момент затяжки гайки, чтобы при эксплуатации не происходило выворачивание шпильки из детали.

Глубина резьбового отверстия под шпильку должна быть больше длины ввинчиваемого конца на 2-3 витка резьбы для размещения сбегающей резьбы и предотвращения заклинивания. Резьбовое отверстие должно быть очищено от стружки, масла, герметика. Для предотвращения коррозионного заедания и облегчения демонтажа резьба шпильки перед установкой может смазываться противозадирными составами, графитовой смазкой или специальными резьбовыми герметиками.

Применение в промышленности

Шпильки применяются во всех отраслях машиностроения и строительства. В двигателестроении шпильки используются для крепления головок блока цилиндров, турбин, коллекторов, работающих при высоких температурах и давлениях. В станкостроении - для крепления съемных узлов, требующих периодического обслуживания. В нефтегазовой отрасли - для фланцевых соединений трубопроводов высокого давления. В энергетике - для крепления оборудования турбин, котлов, парогенераторов. В строительстве - для анкерного крепления металлоконструкций, мостовых опор, башенных кранов к фундаментам.