Гвинт

Гвинт кріпильний

Гвинти бувають різної форми й виконують різні функції. Для порівняння поряд з ґвинтами американська 25-центова монета.

Гвинт ходовий

Гвинт (ґвинт), рос. винт, англ. screw, нім. Schraube f, Spindel f, Schraubenspindel f) — один із шести простих механізмів, що є деталлю циліндричної, рідше конічної, форми з гвинтовою поверхнею або деталлю з гвинтовими лопатями.

Передаючим зусилля елементом можуть бути різного роду головки, шліци в торці стержня тощо. Від шурупа гвинт відрізняється тим, що не має конічного звуження на кінці і не створює різьблення при вкручуванні. Гвинт призначений для утворення різьбового з’єднання або фіксації.

Історія появи

Гвинтовий механізм був відомий ще у Стародавній Греції (як Архімедів гвинт). Пізніше гвинт був описаний грецьким математиком Архітом Тарентським. У I столітті до н. е. дерев’яні гвинтові передачі вже широко застосовувалися в країнах Середземномор’я в складі олійних і винних пресів. В Європі XV століття металеві гвинти в якості кріпильних виробів були дуже рідкісними, якщо взагалі були відомі.

Ручні викрутки (в оригіналі — фр. Tournevis) з’явилися не пізніше 1580 року, хоча широке поширення вони одержали тільки з початком XIX століття. Спочатку гвинти були однією з численних різновидів кріплення в будівництві, і застосовувалися в столярному та Ковальському ремеслах.

Широке поширення металевих гвинтів почалося після появи в 1760—1770 роках машин для їх масового потокового виготовлення. Розвиток цих машин спочатку йшов двома шляхами: промислове виготовлення гвинтів по дереву на одноцільовій машині, і дрібносерійне штампування потрібних гвинтів майстрами на напівручній машинці зі змінним оснащенням.

Застосування

Його основне призначення — перетворювати обертальний рух на поступальний, і крутильний момент у лінійну силу або навпаки. Розрізняють дві групи гвинтів:

1) Гвинти, що безпосередньо взаємодіють із оточуючим, або робочим середовищем.

До цієї групи відносяться:

• гвинт (турбіна) — використовується для отримання обертального руху від рухомих газів і рідин, наприклад:вітряк млина, повітряний гвинт вітрової електростанції або водяна турбіна гідроелектростанції;
• гвинт (пропелер) — служить для отримання тягової сили, наприклад повітряний гвинт на літаках, гребний гвинт на суднах;
• гвинт (шнек) — застосовується для переміщення газів, рідин, а також в’язких, сипких і кускових матеріалів, іноді із створенням в них надлишкового тиску і перемішуванням, наприклад у вентиляторах, насосах, гвинтових конвеєрах, шнекових пресах, змішувачах і тому подібне (Наприклад: шнековий транспортер чи Архімедів гвинт).

2) Гвинти, що взаємодіють з отвором із різзю іншої деталі.

До цієї групи відносяться:

• ходовий гвинт — основна деталь гвинтової передачі у металорізальних верстатах та інших машинах для прямолінійного переміщення вузлів і деталей (супортів, столів та ін.) по напрямних. Ходові гвинти мають, як правило, різь трапецевидного, рідше прямокутного, трикутного або спеціального профілю для взаємодії з різзю гайки чи іншої деталі;
• силовий гвинт — основна деталь гвинтової передачі, призначеної для отримання великих осьових зусиль в пресах, пічних штовхачах, домкратах, затискних механізмах тощо. Силові гвинти мають зазвичай трапецеподібну або упорну різьбу, рідше прямокутну. Короткі силові гвинти (наприклад, в домкратах) працюють на стискування, при розрахунку їх перевіряють на міцність і подовжній згин. Довгі силові гвинти здебільшого працюють на розтягування, їх перевіряють на міцність при розтягуванні;
• гвинт мікрометричний має точне виготовлення різьби з малим кроком, застосовується у вимірювальних машинах, приладах і інструментах (наприклад, в мікрометрі — універсальному приладі, для вимірів лінійних розмірів контактним методом з високою точністю (до 1 мкм), перетворювальним механізмом якого є високоточна пара гвинт — гайка);
• гвинт (кріпильний)  — основна деталь роз’ємного гвинтового з’єднання, має вигляд стержня з різьбою на одному кінці і голівкою на іншому. Кріпильний гвинт для металу та інших твердих матеріалів найчастіше має циліндричну різь трикутного профілю. Невідповідальні кріпильні гвинти малого діаметру (до 8 мм) виконуються самонарізними з конічною ділянкою різьблення неповного профілю на кінці. Такий гвинт при загвинчуванні в гладкий отвір видавлює (у м’яких металах) або нарізує (у пластмасах і твердих металах) різь. Кріпильний гвинт для дерев’яних деталей, або шуруп, має на кінці конічну ділянку різі. Голівка гвинта служить для притиснення деталей, що сполучаються, і взаємодії з інструментом (викруткою, гайковим ключем) для прикладання обертального моменту. Поширені стандартні кріпильні гвинти з шестигранною, квадратною і іншими голівками
• гвинт установний використовується у випадку необхідності зафіксувати взаємне розташування деталей одна відносно одної. Для цього такі гвинти на кінцях мають різні виступи або поглиблення для кращої фіксації деталей, а також, якщо є необхідність або можливість, виготовляють спеціальні отвори під кінці установних гвинтів.

Приклади використання гвинтів

1) Частина рухового механізму. У вигляді гвинта виконано головний робочий орган ряду апаратів та механізмів гірничої техніки, напр.: гвинтовий сепаратор, гвинтовий стояк, гвинтовий шлюз, гвинтовий живильник та ін.

2) У маркшейдерських приладах — металевий стрижень зі спіральним різьбленням і голівкою для обертання навколо осі.

Класифікація

В залежності від призначення існують:

• кріпильні гвинти (для роз’ємного з’єднання деталей);
• настановні гвинти (для взаємної фіксації деталей).

Кріпильні гвинти

Найпоширенішим типом гвинта в техніці є кріпильний гвинт. Такий гвинт є головною деталлю роз’ємного гвинтового з’єднання і являє собою стержень з різьбою на одному кінці і головкою на іншому.

Головка гвинта служить для притиснення з’єднуємих деталей і захоплення гвинта викруткою, гайковим ключем, імбусовим ключем або іншим інструментом. Набули поширення кріпильні гвинти з круглою, шестигранною, квадратною та іншими головками.

Різновид головки гвинта — секретка — застосовується для утруднення відкручування гвинта сторонніми. (Наприклад, гвинт з одним або двома отворами на голівці (замість шліца), гвинти під Y-подібну викрутку і т. д. В СРСР на залізницях (кріплення колійних пристроїв) часто застосовувалися 5-гранні болти.) Для автолюбителів продаються «секретки» для кріплення коліс автомобіля — всі вони, як правило, вимагають свого унікального нестандартного ключа.

На пострадянському просторі механічні властивості болтів, кріпильних гвинтів і шпильок з вуглецевих нелегованих і легованих сталей по ГОСТ 1759 .4-87 (ISO 898/1-78) при нормальних умовах характеризують 11 класів міцності: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8 ; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Перше число помножене на 100, визначає номінальне тимчасовий опір в Н/мм², друге число (відокремлене крапкою від першого) помножене на 10 — відношення границі пружності до тимчасового опору у відсотках. Зведення чисел, помножене на 10, визначає номінальну границю пружності в Н/мм². Найпоширеніші гвинти і болти з класом міцності 8.8 (нормальної міцності).

З’єднання деталей за допомогою гвинта і гайки називаються болтовими, а призначені для них гвинти, відповідно, болтами. Болти, як правило, мають шестигранну головку «під ключ».

Установчі гвинти

Установчі гвинти застосовуються при необхідності зафіксувати взаємне розташування деталей відносно один одного. Для цього на кінцях мають різні виступи або заглиблення для кращої фіксації деталей, а також, якщо є необхідність або можливість, виготовляють спеціальні отвори під кінці настановних гвинтів.

• Приклади кінців установчих гвинтів:

по ГОСТ 12414-94 Кінці болтів, гвинтів і шпильок. Розміри. (ISO 4753:1999):

конічний кінець;

плоский кінець;

циліндричний кінець;

засверлений кінець;

ступінчастий кінець;

ступінчастий кінець зі сферою;

ступінчастий кінець з конусом;

• за іншими стандартами:

рифлений кінець;

кульковий кінець;

симетричні настановні гвинти зі шліцами з обох сторін (застосовуються при автоматичній зборці).

Елементи гвинта

Трьома основними елементами гвинта є:

• Циліндричний стрижень — частина гвинта, що безпосередньо входить в отвір або вкручуються в матеріал. Стрижень частково або повністю покритий різьбою.
• Голівка — частина гвинта, що служить для передачі на нього крутного моменту. Має лиски під гайковий ключ або шліц для викрутки. Форми голівки і шліца можуть бути дуже різноманітні.
• Підголовник — необов’язкова частина гвинта, що безпосередньо примикає до голівки і служить для центрування гвинта або запобігання його провертання. Може мати циліндричний, овальний, квадратний розтин.

Форми головок

Залежно від призначення розрізняють такі основні форми головок:

• плоска;
• опукла;
• Кругла — зазвичай, в декоративних цілях;
• Грибоподібна — низька головка сферичної форми;
• Таємна: конічна головка з плоскою зовнішньою поверхнею, призначена для втоплювання в матеріал врівень, широко використовується для шурупів;
• Напівтаємна: нижня частина — як у таємної, але верх — не плоский, а закруглений.

Види шліців

Прямий (плоский) шліц	Хрестоподібний шліц Філіпс (PH)	Хрестоподібний шліц Pozidriv/SupaDriv (PZ)	Квадратна голівка
Шліц Робертсона	Шестигранна голівка	Шестигранний шліц	Захищений шестигранник (pin-in-hex)
Шліц типу Torx (T, TX)	Захищений Torx (TR)	Шліц Tri-Wing	Шліц Torq-set
Голівка під вилковий ключ (Snake-eye)	Шліц Triple square XZN	Шліц Polydrive	Шліц One-way
Зіркоподібний 12-гранник	Зіркоподібний восьмигранник	Бристольский шліц	Шліц Pentalobe (використовується в Apple)

Див. також

• Метизи
• Прості механізми
• Пропелер
• Шуруп
• Архімедів гвинт
• Ходовий гвинт

Література

• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.