Как удлинить шпильку с резьбой

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ШПИЛЬКОНАТЯЖИТЕЛЕЙ И ИНФОРМАЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Натяжение болтов [шпилек) с помощью шпилько­натяжителей позволяет получить равномерное прижатие соединяемых элементов, исключить возможность перекоса и повреждения прокладки, при равномерном растягивании болта (шпильки) в холодном состоянии с помощью гидравлического давления. Удлинение, выполненное в болтах (шпиль­ках), соответствует расчетной нагрузке необходи­мой для обжатия фланцевого соединения.

Во время растягивания болтов (шпилек) гайки можно легко открутить или закрутить вручную. Когда гидравлическое давление снижается, фак­тически все растяжение болта сохраняется по всей активной длине между гайками и достигает­ся требуемая нагрузка болта.

Инструмент для натяжения навинчивается на резьбу болта, поэтому болт должен иметь допол­нительную длину резьбы, выступающую из шес­тигранной гайки размером примерно в 1- 1,5 раза превышающим диаметр болта. После завершения процедуры натяжения удлиненная резьба должна быть защищена от коррозии и повреждений, чтобы обеспечить последующее отвинчивание гаек. Для этой цели рекомендуется использовать резиновые или пластмассовые колпачки, заполненные консистентной смазкой. Во время процедуры ослабления болты растяги­вают снова, и гайки, легко отвинченные, имеют защищенную резьбу.

Гидравлическое давление обеспечивается гидрав­лическим насосом с пневмо-приводом через коль­цевую магистраль распространения ко многим шпильконатяжителям. Количество использован­ных шпильконатяжителей зависит от применения или общего количества затягиваемых болтов.

Примечание: Если нельзя получить 100% натяжение при прикреплении шпилько­натяжителей к одной стороне фланца из-за ограниченности про­странства, то можно поочередно устанавливать натяжители на противоположной стороне.

Натяжение
Для того чтобы применить равномерно распределенную нагрузку к болтовому соединению, следует соблюдать последо­вательность, в которой гидравлические натяжные устройства применяются для соединения. Порядок выполнения последо­вательности зависит от количества болтов в соединении и от количества устройств для натяжения болтов.
ШаМ
Убедитесь, что резьба (болта или шпильки) достаточно высту­пает над фланцем. Необходимо, чтобы минимальная высота выступающей части болта была равна min 1 диаметру резьбы болта или шпильки. Например, для размера болта МЗО необхо­дим минимальный выступ резьбы — 30 мм.
Шаг 2
Если в шестигранных гайках не просверлены отверстия, используйте шестигранные вставки и вороток для закручива­ния гаек на затягиваемом болтовом соединении. Затяните все гайки на фланце с помощью шестигранной вставки и воротка, входящей в комплект поставки натяжного оборудования. Убедитесь, что гайки плотно затянуты.
ШагЗ
Установите нагрузочный элемент (домкрат] и мост на те болто­вые соединения, которые необходимо затянуть. Установите окно моста таким образом, чтобы обеспечить удобный доступ, как к шестигранной вставке, так и к шестигранной гайке. Окно моста обычно обращено по кругу наружу из центра круго­вого фланцевого соединения. Произведите осмотр вокруг окружности основания моста, чтобы убедиться, что он установ­лен ровно по отношению к поверхности фланца. Мост можно отрегулировать по отношению к нагрузочному элементу (дом­крату) с помощью 3-х установочных винтов, размещенных вокруг основания домкрата.
Шаг 4
Убедитесь, что все резьбовые вставки и резьба на затягивае­мых болтовых соединениях имеют одинаковые характеристики [диаметр, форму резьбы и шаг). Установите резьбовые вставки на болтовые соединения, с которыми вы собираетесь работать, завинчивая по резьбе, выходящей над гайкой. С помощью воротка полностью завинтите вставки до тех пор, пока не про­изойдет соприкосновение с верхней поверхностью домкрата.

Удлинитель для шпилек М8

Гайка удлиненная DIN 6334 применяется для наращивания шпилек с метрической резьбой. Удлиненная гайка используется для соединения нестандартного метрического крепежа, например шпильки резьбовой между собой. Позволяет быстро и качественно произвести монтаж. Длина гайки примерно равна трем диаметрам. Удлиненная гайка изготовлена из стали, поверхность оцинкована. Особенности конструкции: элемент с наружным шестигранником и внутренней резьбой. Изготавливается гайка удлиняющая DIN 6334 из углеродистой стали. Для защиты гайки от коррозии её подвергают гальванической оцинковке. Другой вариант — это изготовление гайки из нержавеющей аустенитной стали А2 или кислотостойкой стали А4. Монтаж соединительной гайки может быть произведен при помощи обычного ключа для шестигранных головок. Для увеличения прочности крепления место соединения фиксируется при помощи дополнительных гаек, затянутых по обеим сторонам муфты. Гайка обеспечивает надежное и прочное соединение частей конструкций.

уДЛИНЕНИЕ ШПИЛЕК

Взяты два старых тормозных барабана и на токарном станке отрезаны две посадочные плоскости толщиной по 10 мм каждая (далее по тексту «шайба»). Если нет доступа к токарному станку, то шайбы можно отсверлить от барабана и обработать напильником или на наждаке (но круг быстро «засаливается»). Шайбы получаются легкими, поэтому за нарушение балансировки можно не волноваться! На каждое колесо нужно две шайбы.
Вид шайбы с лицевой стороны (относительно барабана) и с тыльной стороны:

Вид пятна контакта штампованного диска относительно шайбы:

Теперь нужно изготовить более длинные шпильки.

Сначала о родной шпильке. Шпилька представляет из себя стержень с шляпкой и двумя посадочными шейками:
— Ø=14 мм под полуось (с накаткой) и под барабан (без накатки);
— Ø=12 мм (точнее М12х1.25) под колесную гайку.

Было решено удлинять первую шейку Ø=14 мм, т. к. на ней должны были сидеть барабан и два остатка от барабана — шайбы.

Пытался токарить из прутка и из арматуры — сталь не та — ощущения чисто субъективные при обработке и нарезке резьбы. Забил на эту идею, потратив у станка в общей сложности часов пять (два комплекта по 10 штук).

Купил колесные гайки от ГАЗ-24 (М14х1.5 против штатных М12х1.25) и болты для крепления бампера Нивы к кузову, те, которые длинной 70 мм (есть еще 80 мм). На мое счастье резьба болта оказалась такой же как и гайки — М14х1.5. Болты заводские из какой то специальной «болтовой» стали типа «БД». Не тянутся, не заминаются (в отличие от самодельных шпилек), и резьба начинается там, где надо, только длинноваты чуть-чуть, пришлось 5 витков отпилить. Ну и часть головки болта надо спилить аналогично родной шпильке.
Попытался сделать накатку на токарном станке — глушняк. Можно, конечно, попытаться сделать зубилом, но мне в лом даже пробовать (десять шпилек это не одна шпилька).

На рисунке показаны варианты шпилек (слева направо):
1. родная;
2. самодельная с удлиненной на 20 мм шейкой;
3. готовая из болта;
4. болт в оригинале:

Гайки (родная и волговская) и комплект:

Собрал одно колесо без накаток. Болты прихвачены электросваркой к полуоси.

Вставляем болты и обвариваем (я обварил с трех граней):

Для удобства обваривания шпильку необходимо закрепить (прижать к полуоси):

Возможно, не помешает «склеить» две шайбы по 10 мм в одну 20-ти миллиметровую проставку с помощью «холодной» сварки или склепать (мне первое больше нравится). Или, вообще, склеить две шайбы и барабан в одну конструкцию… Но это все дело желания и техники, я не стал делать.

Надеваем колесо и прикручиваем:

Сравниваем результат без проставок (слева) и с проставками:

Наслаждаемся работой и получаем полное моральное удовлетворение…

Бюджет операции:
10 гаек по 7 руб. = 70 руб.
10 болтов по 19 руб. = 190 руб.
Итого: 260 руб., не считая электродов, времени и бензина, потраченного в ходе поиска отработанных тормозных барабанов :о))))

Плюсы операции:
Машина лучше держится на трамвайных рельсах, теоретически (подчеркиваю теоретически) машину должно меньше «кидать» на жиже, красивее (ИМХО), Кама Флейм не цепляет за подкрылки при вывешивании.

Минусы:
Теряется устойчивость опрокидывания на крутых поворотах на сухом асфальте (хотя с 2001 г. на Нивы стали ставить удлиненные мосты на 30 мм и ничего — ездят люди. )

Дополнение Геннадия aka G8 к вопросу прочности самодельных шпилек:

Ботва со шпильками в том, что на родных шпильках резьба катаная, а на самодельных резанная. Катаная резьба всегда много прочнее, даже при одинаковом металле. Вот на тех болтах, что ты купил резьба тоже катаная.

Дополнение от 27.09.09, автор Игорёк.

Поскольку задних барабанов не было (вернее когда он был, я ещё не знал что его можно так использовать), я решил изготовить проставку из передней ступицы:

Проставка на колесе:

Толщина проставки 7 мм. Токарю было лень стачивать буртик, что б потом вырезать проставку, поэтому внутренний диаметр 100 мм как и на диске (диски от Соболя).

Так выглядит колесо с проставкой:

Угол резьбы шпильки

Как угол резьбы влияет на важнейшее качество шпильки- на её несущую способность- показывают испытания, проводимые в ООО Русболт согласно ГОСТ Р ИСО 898-7-2009.

Шпилька с углом резьбы 60º

Рвётся стержень. Резьба в области контакта с гайкой подмялась, но выдержала, не сорвалась- это видно на верхнем обрывке шпильки, лежащем поперёк. Разрушающий крутящий момент для шпильки М10 кл.пр. 4.8- 58 и 60 Нм.

Ниже- те же обрывки шпильки 60º под другим ракурсом:

Шпилька с углом резьбы 45º.

Стержень не рвётся, потому что резьбу на шпильке срывает раньше.

Три испытания показали разрушающий крутящий момент для шпильки М10 кл.пр. 4.8- 44, 46 и 47 Нм.

А вот как это выглядит на графике разрывной машины (для шпилек других диаметров и кл.пр. 8.8): слева- обрыв стержня шпильки, справа- срыв резьбы.

А вот как это выглядит на графике разрывной машины (для шпилек других диаметров и кл.пр. 8.8): слева- обрыв стержня шпильки, справа- срыв резьбы.

Теперь давайте посчитаем деньги.

Важнейшим потребительским свойством шпильки является её несущая способность. Именно её мы покупаем, и ради неё подбираем класс прочности и диаметр шпильки.

Разрушающие нагрузки болтов

резьба болта

рабочая площадь поперечного сечения, мм

Класс прочности болта

Минимальная разрушающая нагрузка, кН

3.6

4.6

4.8

5.6

5.8

6.8

8.8

9.8

10.9

12.9

М5

М6

М7

М8

М10

М12

М14

М16

М18

М20

М22

М24

М27

М30

М33

М36

М39

Шпилька М12 примерно на 40% дороже, чем М10.

Разрушающая нагрузка шпильки М12 кл. пр. 4.8 с углом резьбы 45º:

У шпильки М10 кл. пр. 4.8 с углом резьбы 60º этот показатель равен 24,4кН- всего на 8,6% ниже.

В большинстве случаев замена М12-45º на М10-60º окажется вполне допустимой.

Теперь считаем деньги.

Шпилька 45º обходится импортёру на 10% дешевле шпильки 60º. Ещё 5-10% он выигрывает за счёт объёма закупки. Ведь пока, увы, на российском рынке продаётся в 30-50 раз больше шпильки 45º.

Таким образом, шпилька М10-60º может быть куплена примерно на 20% дешевле чем шпилька М12-45º, при потере в несущей способности всего 8,6%.

Но если добавить экономию на гайках и шайбах М10 вместо М12, выигрыш в итоговой стоимости от использования качественного и дорогого крепежа получится весьма ощутимый.

Так, если для примера принять длину шпильки 200 мм, а шпильку 45º на 20% дешевле чем 60º, то с учётом стоимости двух гаек и двух шайб (на оба конца шпилек) экономия получилась около 32%. А если учесть ещё и стоимость резки шпильки, которая обычно продаётся двухметровыми отрезками, то экономия только на крепеже от использования качественной и «дорогой» шпильки с углом профиля резьбы 60º получилась никак не менее 42%. Повторю, при потере в несущей способности в 8,6%. При сокращении длины шпильки от 200 мм экономия будет возрастать, а при возрастании длины экономия сократится, но не будет меньше чем 20%.

Если же рассмотреть шпильку М8 класса прочности 8.8, результат наших вычислений получится ещё интереснее. Несущая способность у М8-8.8 составляет 29,2 кН. Это на 3,5% выше, чем у М12-45º:

Два испытания показали разрушающий крутящий момент для шпильки М8 кл.пр. 8.8- 70 и 67 Нм.

(Испытывалась шпилька от разных производителей).

То есть, практически оказалось что М8-8.8 на целых 16% прочнее, чем М10-4.8-60º, и на 49% прочнее чем М12-4.8-45º.

Комплект из шпильки длиной 200 мм, двух гаек и двух шайб— для М8-8.8 выходит на 47% дешевле, чем для «дешёвой» М12-4.8-45º. При большей на 49% несущей способности!

Следует добавить экономию на резке.

Но общая экономия обычно не заканчивается экономией на крепеже, а включает в себя также экономию на материале, который зачастую подбирается с учётом размера крепежа. Именно ради экономии на материале (например на стоимости металлопроката для сборных металлоконструкций) в большинстве случаев в мире используют крепёж большего класса прочности и меньшего диаметра.

Исключение составляют те металлоконструкции, в которых использование низкопрочного крепежа обусловлено конструктивно. Пример- дорожные ограждения, крепёж на которых, в случае удара, должен рваться до разрушения балки.

ИТОГИ:

1. Комплект из шпильки длиной 200 мм, двух гаек и двух шайб для «дешёвой» шпильки М12 класса прочности 4.8 и с углом резьбы 45º на 32% дороже чем для «дорогой» шпильки М10 кл.пр. 4.8 с углом резьбы 60º. При несущей способности всего на 8,6% выше.
2. Комплект из шпильки длиной 200 мм, двух гаек и двух шайб для «дешёвой» шпильки М12 класса прочности 4.8 и с углом резьбы 45º на 47% дороже чем для «дорогой» шпильки М8 кл.пр. 8.8 с углом резьбы 60º. К тому же, при несущей способности намного ниже (теоретически- на 3,5%, по итогам наших испытаний- на 49%).
3. Стоимость резки шпильки, и стоимость материала изделия ещё увеличивают экономию от использования качественной шпильки.
4. При уменьшении длины используемых шпилек разница в стоимости возрастёт. При увеличении длины шпилек разница в стоимости уменьшится, но всё равно будет не ниже чем 20%.

ВЫВОД: некачественный дешёвый крепёж покупают только от неумения считать.

Экономия на качестве крепежа- либо обман, либо самообман.