ШПИЛЬКА М20

Резьбовая шпилька М20 - это стальной стержень в форме цилиндра с нанесенной на него наружной метрической резьбой. По стандарту DIN975, шпилька выпускается в двух размерах - 1 и 2 метра, резьба наносится на всю длину крепежа с фасками на концах шпильки. Соединение осуществляется с помощью гаек или отверстия с внутренней резьбой в одной из деталей и гайки. Основное назначение шпилька М20 - стягивание и крепление между собой различных деталей и конструкций, а также фиксирование или подвешивание их на необходимом расстоянии, высоте.



Рабочая нагрузка для шпилька диаметром 20 мм составляет от 3,9 до 14 тонн в зависимости от класса прочности и материала изготовления. Исходя из таких нагрузок шпильку М20 целесообразно использовать при креплении массивных деталей и их узлов с большими нагрузками. Резьбовая шпилька М20 применяется в строительстве, при установке опор, линий электропередач, конструкций из бруса, при фланцевом соединении труб, при монтаже тяжелого промышленного оборудования или конструкций с большими нагрузками, в судо- и авиастроении.

В настоящее время, при производстве резьбовой шпильки преимущественно используется углеродистая или нержавеющая стали. В случаях, когда резьбовая шпилька должна использоваться в агрессивных средах, резьбовую шпильку производят из алюминия, меди или латуни. Почти все крепления, произведенные из черных металлов, в настоящее время выпускают с цинковым антикоррозийным покрытием. Данное покрытие позволяет сохранять эксплуатационные характеристики метиза длительное время, защищая его от агрессивной окружающей среды. Данная технология используется благодаря простоте нанесения антикоррозийного слоя и хорошему качеству защиты. Стоит отметить, что покрытие из цинка предотвращает коррозию шпильки даже при очень малой толщине слоя в 5-10 микрометров и допускается наличие в покрытии небольших пор и микротрещин.

Гальваническое цинкование шпильки М20

Одним из основных показателей для резьбовой шпильки является механическая прочность, характеризующаяся 11 классами: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Первое число соответствует 1/100 номинального значения временного сопротивления разрыву в Н/мм. Второе число соответствует 1/10 отношения номинального значения предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение чисел до и после точки, показывает номинальный предел текучести.

Чем выше класс прочности, тем прочнее шпилька - максимальная прочность у класса 12.9, минимальная, в свою очередь, у шпильки с классом 3.6. Шпильки классом прочности 3.6, 4.6 практически не производятся, в промышленном масштабе производство начинается с класса - 4.8. Шпильки классом 8.8, 10.9 и 12.9 называются высокопрочными, их используют для стягивания массивных сооружений и в конструкциях с высокими статическими и динамическими нагрузками. В большинстве случаев шпильку М20 выпускают классами прочности - 4.8, 5.8, 8.8 и 10.9.

Проверка шпильки М20 на прочность

При выборе шпильки можно воспользоваться формулами для расчета рабочей нагрузки, на которую рассчитана шпилька необходимого диаметра, а можно воспользоваться расчетными таблицами. В таких таблицах указан диаметр шпильки, ее класс прочности и рассчитаны соответствующие рабочие нагрузки. Зная необходимые характеристики конструкции, с помощью таких расчетных таблиц, можно подобрать подходящий крепеж.

Приведем пример работы с расчетными таблицами. Например, у нас есть шпилька М20 из нержавеющей стали А4, но мы не знаем конструкцию какой массы можно зафиксировать с ее помощью. Согласно таблице, рабочая нагрузка для одной такой шпильки не должна превышать 4700 кг. Возьмем другой пример, когда необходимо подвесить конструкцию с нагрузкой 8000 кг на одну шпильку, причем диаметр шпильки конструктивно не может быть не более 20 мм. По расчетной таблице необходимо использовать шпильку М20 классом прочности 8.8 т.к. ее рабочая нагрузка составляет 10050 кг.

Расчет предельных и рабочих нагрузок резьбовых шпилек М20

В данной таблице расчеты приведены с коэффициентом запаса ½ по рабочей нагрузке, иногда в таблицах этот коэффициент принимается 1/3. Также, стоит отметить, что данные расчеты верны для шпилек, произведенных согласно требованиям ГОСТ. Хотя производители далеко не всегда соблюдают требования по качеству шпилек. Приведем наиболее часто встречающиеся нарушения показателей качества, влияющие на механическую прочность крепежа:
   • Уменьшение внешнего и внутреннего диаметра шпильки. Этот недостаток может происходить по различным причинам, но в любом случае такое нарушение технологии уменьшает механическую прочность шпильки.
   • Уменьшение угла резьбы до 30°-45°. Согласно ГОСТ, данный угол должен составлять 60°. Иногда производитель использует заготовку меньшего диаметра, что снижает прочность шпильки в два-три раза.
   • Класс прочности не соответствует заявленному. Проверить этот показатель без специального оборудования сложно.

При выборе резьбовой шпильки, важно выполнять проверку таких качественных показателей:
   1. Проверьте длину шпильки. Она не должна отличаться от паспортной более чем на 5 мм;
   2. Проверьте диаметр резьбы. Проверить наружный диаметр резьбы можно с помощью штангенциркуля или обычной линейки;
   3. Визуально оцените профиль резьбы. Угол резьбы не должен быть острым, если угол резьбы будет намного меньше 60°, то о резьбу шпильки можно порезаться. Еще один вариант проверки - накрутите гайку соответствующего диаметра на шпильку, она не должна болтаться на резьбе;
   4. Оцените качество шага резьбы. С помощью резьбомера можно проверить качество профиля резьбы и корректность ее шага;
   5. Общие показатели качества резьбы можно проверить предельными резьбовыми калибрами. С их помощью можно оценить, как угол резьбы, так внешний и внутренний диаметр и шаг резьбы.

Измерение шага и диаметра метрической резьбы шпильки М20

Резьбовая шпилька М20 применяется для крепления и стягивания больших деталей и их конструкций. Чаще всего их используют при стягивании массивных металлоконструкций, при стягивании труб фланцевого крепления трубопроводов и газопроводов. Еще шпилька М20 нашла применение при монтаже промышленного оборудования, в судо- и авиастроении, при креплении станин и корпусов. Монтаж тяжелых систем вентиляции и воздуховодов, дымоходов, трубопроводов, массивных кабельных коробов, опор линий электропередач зачастую осуществляется с помощью резьбовой шпильки М20. Шпилька данного диаметра способна выдерживать большие динамические нагрузки, поэтому с ее помощью возможно крепление несущих конструкций, столбов, рекламных щитов, при строительстве перекрытий, мостов.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШПИЛЬКИ М20