Automotive: Mechanic Diesel – Fastening and Fitting 🔧

Bolts, studs and nuts (બોલ્ટ્સ, સ્ટડ્સ અને નટ્સ) 🔩

Objectives:

At the end of this lesson you shall be able to: (આ પાઠના અંતે તમે નીચેની બાબતો શીખી શકશો:)

• State the situations in which bolts and nuts are used. (બોલ્ટ્સ અને નટ્સ કઈ પરિસ્થિતિમાં વપરાય છે તે જણાવો.)
• State the advantages of using bolts and nuts. (બોલ્ટ્સ અને નટ્સ વાપરવાના ફાયદાઓ જણાવો.)
• Name the different types of bolts. (જુદા જુદા પ્રકારના બોલ્ટ્સના નામ આપો.)
• State the applications of the different types of bolts. (જુદા જુદા પ્રકારના બોલ્ટ્સના ઉપયોગો જણાવો.)
• State the situations in which studs are used. (સ્ટડ્સ (Studs) કઈ પરિસ્થિતિમાં વપરાય છે તે જણાવો.)
• State the reason for having different pitches of threads on stud ends. (સ્ટડના છેડા પર અલગ-અલગ પિચના થ્રેડ્સ રાખવાનું કારણ જણાવો.)

Bolts and nuts (Fig 1) 🔩🤝

These are generally used to clamp two parts together. (આ સામાન્ય રીતે બે ભાગોને સાથે જોડવા (clamp) માટે વપરાય છે.) When bolts and nuts are used, if the thread is stripped, a new bolt and nut can be used. (જ્યારે બોલ્ટ અને નટનો ઉપયોગ થાય છે, જો તેના આંટા (thread) ઘસાઈ જાય, તો નવો બોલ્ટ અને નટ વાપરી શકાય છે.) But in the case of a screw directly fitted in the component, when threads are damaged, the component may need extensive repair or replacement. (પરંતુ જો સ્ક્રૂ સીધો કમ્પોનન્ટમાં ફિટ કરેલો હોય અને થ્રેડ ડેમેજ થાય, તો કમ્પોનન્ટને મોટા રિપેરિંગ અથવા બદલવાની જરૂર પડી શકે છે.)

Depending on the type of application, different types of bolts are used. (એપ્લિકેશનના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, વિવિધ પ્રકારના બોલ્ટ્સનો ઉપયોગ થાય છે.)

Bolts with clearance hole (Fig 2) 🕳️

This is the most common type of fastening arrangement using bolts. (બોલ્ટ્સનો ઉપયોગ કરીને ફાસ્ટનિંગ કરવાની આ સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે.) The size of the hole is slightly larger than the bolt (clearance hole). (હોલની સાઈઝ બોલ્ટ કરતા થોડી મોટી હોય છે જેને ‘ક્લિયરન્સ હોલ’ કહેવાય છે.) Slight misalignment in the matching hole will not affect the assembly. (મેચિંગ હોલમાં જો થોડું મિસ-અલાઈનમેન્ટ હોય, તો પણ તે એસેમ્બલીને અસર કરતું નથી.)

Body fit bolt (Fig 3) 📐

This type of bolt assembly is used when the relative movement between the workpieces has to be prevented. (જ્યારે વર્કપીસ વચ્ચેની સાપેક્ષ હિલચાલ (relative movement) રોકવાની હોય ત્યારે આ પ્રકારના બોલ્ટનો ઉપયોગ થાય છે.) The diameter of the threaded portion is slightly smaller than the shank diameter of the bolt. (બોલ્ટના થ્રેડેડ ભાગનો વ્યાસ તેના શેન્ક (shank) વ્યાસ કરતા થોડો નાનો હોય છે.) The bolt shank and the hole are accurately machined for achieving perfect mating. (પરફેક્ટ ફિટિંગ માટે બોલ્ટ શેન્ક અને હોલને સચોટ રીતે મશીન કરવામાં આવે છે.)

Anti-fatigue bolt (Fig 4) ⛓️

This type of bolt is used when the assembly is subjected to alternating load conditions continuously. (જ્યારે એસેમ્બલી પર સતત બદલાતા લોડ (alternating load) આવતા હોય ત્યારે આ બોલ્ટ વપરાય છે.) Connecting rod big ends in engine assembly are examples of this application. (એન્જિન એસેમ્બલીમાં કનેક્ટિંગ રોડના બિગ એન્ડ્સ આના ઉદાહરણો છે.) The shank diameter is in contact with the hole in a few places and other portions are relieved to give clearances. (શેન્કનો વ્યાસ થોડીક જગ્યાએ હોલના સંપર્કમાં હોય છે અને અન્ય ભાગોમાં ક્લિયરન્સ આપવામાં આવે છે.)

Studs (Fig 5) 🔩📏

Studs are used in assemblies which are to be separated frequently. (સ્ટડ્સનો ઉપયોગ એવી એસેમ્બલીમાં થાય છે જેને વારંવાર છૂટી પાડવાની જરૂર હોય છે.) When excessively tightened, the variation in the thread pitch allows the fine thread or nut end to slip. (જ્યારે વધુ પડતું ટાઈટ કરવામાં આવે છે, ત્યારે થ્રેડ પિચમાં તફાવતને કારણે ફાઈન થ્રેડ અથવા નટનો છેડો સરકી શકે છે.) This prevents damage to the casting. (આ કાસ્ટિંગને નુકસાન થતું અટકાવે છે.)

Designation of bolts as per B.I.S. specifications 📑

Hexagon head bolts shall be designated by name, thread size, nominal length, property class and number of the Indian Standard. (હેક્સાગોન હેડ બોલ્ટ્સને તેના નામ, થ્રેડ સાઈઝ, નોમિનલ લંબાઈ, પ્રોપર્ટી ક્લાસ અને ભારતીય માનક (IS) નંબર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.)

Example: 📝 A hexagon head bolt of size M10, nominal length 60mm and property class 4.8 shall be designated as: Hexagon head bolt M10x60 – 4.8-IS: 1363 (Part 1)

Explanation about property class

The Part of the specification 4.8 indicates the property class (mechanical properties). (સ્પેસિફિકેશનનો 4.8 ભાગ તેની પ્રોપર્ટી ક્લાસ અથવા મિકેનિકલ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.) In this case it is made of steel with minimum tensile strength = 40kgf/mm2 and having a ratio of minimum yield stress to minimum tensile strength = 0.8. (આ કિસ્સામાં તે સ્ટીલનો બનેલો છે જેની લઘુત્તમ ટેન્સાઈલ સ્ટ્રેન્થ 40kgf/mm2 છે.)

NOTE: 💡 Indian standard bolts and screws are made of three product grades – A, B, & C, ‘A’ being precision and the others of lesser grades of accuracy and finish. (ભારતીય માનક બોલ્ટ્સ અને સ્ક્રૂ ત્રણ ગ્રેડમાં બને છે – A, B અને C, જેમાં ‘A’ સૌથી ચોક્કસ (precision) હોય છે.)

For more details on the designation system, refer to IS: 1367, Part XVI 1979.

Locking devices (લોકિંગ ડિવાઈસ) 🔒

Objectives:

At the end of this lesson you shall be able to:

• State what is a locking device. (લોકિંગ ડિવાઈસ શું છે તે જણાવો.)
• Name the effect, if proper locking devices are not employed. (જો યોગ્ય લોકિંગ ડિવાઈસ ન વાપરવામાં આવે તો શું અસર થાય તે જણાવો.)
• Name the various types of locking devices. (વિવિધ પ્રકારના લોકિંગ ડિવાઈસના નામ આપો.)
• State the uses of the commonly used locking devices. (સામાન્ય રીતે વપરાતા લોકિંગ ડિવાઈસના ઉપયોગો જણાવો.)

Locking devices: 

A locking device is used to lock the threaded fasteners to prevent them from loosening. (લોકિંગ ડિવાઈસનો ઉપયોગ થ્રેડેડ ફાસ્ટનર્સને ઢીલા થતા અટકાવવા માટે થાય છે.) Due to vibration in the moving part, there is a tendency for the threaded fastener to get slack and to slip off. (ગતિશીલ ભાગોમાં વાઈબ્રેશનને કારણે ફાસ્ટનર્સ ઢીલા થઈને નીકળી જવાની શક્યતા રહે છે.) Then the assembled part will get loose and cause damages. (ત્યારબાદ એસેમ્બલ કરેલા ભાગો ઢીલા થઈ જશે અને નુકસાન પહોંચાડશે.)

In Automotives, the lock-nut avoids the loosening of the assembled part. (ઓટોમોટિવમાં, લોક-નટ એસેમ્બલ કરેલા ભાગોને ઢીલા થતા અટકાવે છે.)

Classification of lock-nuts: 🗂️

Lock-nuts are classified into two categories:

1. Positive locking device (પોઝિટિવ લોકિંગ ડિવાઈસ)
2. Frictional locking device (ફ્રિક્શનલ લોકિંગ ડિવાઈસ)

Wing-nuts (Fig 1) 🦋

Wing-nuts are used in light duty assembly which require frequent removal and fixing. (વિંગ-નટ્સનો ઉપયોગ હળવા કામની એસેમ્બલીમાં થાય છે જ્યાં વારંવાર ખોલવા અને ફિટ કરવાની જરૂર હોય.) These are available as hot forged/cast (Type A) and cold forged (Type B). (આ હોટ ફોર્જ્ડ/કાસ્ટ અને કોલ્ડ ફોર્જ્ડ એમ બે પ્રકારમાં મળે છે.)

Thumb-nut (Fig 2) 👍

These are used in places where frequent adjustments are required and mere finger tightening is enough. (આનો ઉપયોગ એવી જગ્યાએ થાય છે જ્યાં વારંવાર એડજસ્ટમેન્ટની જરૂર હોય અને માત્ર આંગળીઓથી ટાઈટ કરવું પૂરતું હોય.) They are available in two types – Types A & Type B.

Cap nut (Fig 3) 🧢

These are used to protect the bolt end threads from damages and also as a protector for safe working. (આ બોલ્ટના છેડાના થ્રેડને નુકસાનથી બચાવવા અને સુરક્ષિત કામગીરી માટે વપરાય છે.) They serve to provide a decorative appearance. (તે સુશોભન દેખાવ પણ આપે છે.)

Hexagonal nuts with collar (Fig 4): ⚙️

These nuts have a machined collar on one end. (આ નટના એક છેડે મશીન કરેલ કોલર હોય છે.) This provides additional bearing surface in assembly. (આ એસેમ્બલીમાં વધારાની બેરિંગ સરફેસ પૂરી પાડે છે.) The collar acts like a washer. (આ કોલર વોશરની જેમ કામ કરે છે.)

Hexagonal weld nuts (Fig 5): 👨‍🏭

These are nuts used for welding on the plate work. (આ નટ્સ પ્લેટ વર્ક પર વેલ્ડિંગ કરવા માટે વપરાય છે.)

Castle nuts (Fig 6): 🏰

Castle nuts are widely used in automotives and locomotive engines to avoid sudden shock and vibration. (કેસલ નટ્સનો ઓટોમોટિવ અને એન્જિનમાં આંચકા અને વાઈબ્રેશન સામે રક્ષણ મેળવવા વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.)

Circlip (Fig 7) 💍

These are widely used to retain the component on a shaft or in a bore. (શાફ્ટ અથવા બોર પર કમ્પોનન્ટને પકડી રાખવા માટે આનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.) Seating of these circlips in a slot by using a special type of pliers facilitates rapid assembly and disassembly. (સ્પેશિયલ પ્લાયરની મદદથી તેને સ્લોટમાં બેસાડવાથી એસેમ્બલી ઝડપી બને છે.)

Chuck nut (Fig 8) 🔩🔩

Self-locking nut (Fig 9) 🔒🔩

Self-locking nut will have a nylon insert to prevent the loosening of the nut from shock, vibration and temperature. (સેલ્ફ-લોકિંગ નટમાં નાયલોન ઇન્સર્ટ હોય છે જે શોક, વાઈબ્રેશન અને તાપમાનને કારણે નટને ઢીલો પડતો અટકાવે છે.)

Wire lock (Fig 10) 🧶

Wire locks are used for light engineering works. (વાયર લોક હળવા એન્જિનિયરિંગ કામો માટે વપરાય છે.) The wire is passed through the groove. (વાયરને ગ્રુવમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે.)

Nut applied with a sealant 🧴

These locking devices are for permanent locking in light works. (આ લોકિંગ ડિવાઈસ હળવા કામમાં કાયમી લોકિંગ માટે વપરાય છે.)

Split pin (Fig 11) 🖇️

A split pin is made from a steel wire of semicircular cross section. (સ્પ્લિટ પિન અર્ધવર્તુળાકાર ક્રોસ સેક્શનવાળા સ્ટીલ વાયરમાંથી બનેલી હોય છે.) It is inserted in a hole drilled in the bolt so that it exerts pressure on the top face of the nut to prevent it from turning. (તેને બોલ્ટમાં પાડેલા હોલમાં નાખવામાં આવે છે જેથી તે નટને ફરતો અટકાવવા દબાણ કરે.)

Sawn nut (Wiles nut) 🪚

In this locking device, a slot is cut half way across the nut. (આ લોકિંગ ડિવાઈસમાં નટની વચ્ચે અડધે સુધી સ્લોટ કાપવામાં આવે છે.) Tightening of the nut provides positive locking for the nut. (નટને ટાઈટ કરવાથી પોઝિટિવ લોકિંગ મળે છે.)

Positive locking device (Fig 13) ✅

In the positive locking device, the locking action is positive. (પોઝિટિવ લોકિંગ ડિવાઈસમાં લોકિંગની ક્રિયા ચોક્કસ હોય છે.) This locking device is difficult to fit and may take more time. (આ લોકિંગ ડિવાઈસ ફિટ કરવું મુશ્કેલ છે અને વધુ સમય લઈ શકે છે.) But it is very essential to use this type of locking device in critical joints where failure could cause serious accidents. (પરંતુ જટિલ જોઈન્ટ્સમાં જ્યાં નિષ્ફળતા ગંભીર અકસ્માત સર્જી શકે, ત્યાં આનો ઉપયોગ અત્યંત જરૂરી છે.)

Eg. Clutches, brakes, controls etc. (દા.ત. ક્લચ, બ્રેક્સ, કંટ્રોલ્સ વગેરે.)

The positive locking devices are:

• Standard hexagonal nut, cross-drilled and pinned.
• Standard slotted nut.
• Standard castle nut.
• Hexagonal nut and locking plate.
• Wiring bolt heads.

⚙️ Frictional locking devices (Fig 13):

આ lock nuts ફીટ કરવા માટે સરળ છે અને ઓછો સમય લે છે. frictional locking devices માં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• Lock-nut (chuck nut)
• Wedge lock bolt
• Spring washer
• Simmonds lock-nut
• Nylon or fiber insert: આમાં નટની અંદર નાયલોન અથવા ફાઈબરનું ઇન્સર્ટ હોય છે જે બોલ્ટને મજબૂતીથી પકડી રાખે છે.

🛠️ Commonly used locking devices

1. Wing-nut (Fig 15): 🦋 Wing-nut નો ઉપયોગ ત્યાં થાય છે જ્યાં વારંવાર adjustment અથવા removal (કાઢવાની) જરૂર હોય. તેને પાના (wrench) વગર હાથથી ઝડપથી ઢીલું કે ટાઈટ કરી શકાય છે. આ નટ્સ એ જ મટિરિયલમાંથી બને છે જેમાંથી બોલ્ટ્સ બને છે.

2. Thumb-nut: 👍 Thumb-nut નો ઉપયોગ ત્યાં થાય છે જ્યાં spindle ની મૂવમેન્ટને લોક કરવાની હોય, જેમ કે micrometer માં. Spindle ની મૂવમેન્ટને અટકાવવી સાચું રીડિંગ લેવા માટે જરૂરી છે.

3. Locking ring: 💍 Locking ring નો ઉપયોગ lathes ના taper nose spindles માં chuck ને લોક કરવા માટે થાય છે.

4. Castle nut (Fig 16): 🏰 Castle nut માં નટની ઉપરના નળાકાર કોલરમાં સ્લોટ્સ (slots) કાપેલા હોય છે. આ slotted nut ની ખામીઓને દૂર કરે છે અને મજબૂત લોકીંગ પૂરું પાડે છે.

5. Slotted and castle nut with a split pin (Fig 17 & 18): 📍 Split pin નો ઉપયોગ કરીને નટની પોઝિશન લોક કરી શકાય છે. Split pins ને તેમના nominal size, nominal length, Indian Standard નંબર અને મટિરિયલ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે.

• Nominal length: આ લંબાઈ eye ની નીચેની બાજુથી ટૂંકા પગ (short leg) ના છેડા સુધીનું અંતર છે.

🔩 Additional Locking Methods (બીજી લોકીંગ પદ્ધતિઓ)

Split pins નો ઉપયોગ slotted nuts, castle nuts, hexagonal nuts, clevis pins વગેરેને લોક કરવા માટે અલગ અલગ રીતે થાય છે.

Grooved nut (Penning nut) (Fig 19): 🛠️ આ એક hexagonal nut છે જેનો નીચેનો ભાગ નળાકાર (cylindrical) હોય છે. આ નળાકાર સપાટી પર એક ગલી (recessed groove) હોય છે જેમાં નટને લોક કરવા માટે set screw નો ઉપયોગ થાય છે.

Locking plate (Fig 20): 🛡️ નટને ઢીલો પડતો અટકાવવા માટે, hexagonal nut ની બહારની બાજુએ locking plates ફિક્સ કરવામાં આવે છે.

Lock washers with lug (Fig 21): 📎 લોકીંગની આ વ્યવસ્થામાં, lug ને બેસાડવા માટે એક હોલ ડ્રિલ કરવામાં આવે છે. વોશરને નટની સામે વાળી (folding) દેવાથી નટની મૂવમેન્ટ અટકી જાય છે.

Tab washers (Fig 22): 🏷️ Tab washers નો ઉપયોગ કોઈ ધાર (edge) કે ખૂણા (corner) પાસે આવેલા નટ્સને લોક કરવા માટે થાય છે.

Spring washer (Fig 23): 🌀 Spring washers સિંગલ અથવા ડબલ કોઈલ (coils) માં ઉપલબ્ધ છે. આને એસેમ્બલીમાં નટની નીચે વોશર તરીકે મૂકવામાં આવે છે. વોશર દ્વારા નટની સપાટી પર આપવામાં આવતો સખત પ્રતિકાર (stiff resistance) તેને ઢીલો થતો અટકાવે છે.

🔑 Keys and Splines (કીઝ અને સ્પલાઇન્સ)

Objectives (ઉદ્દેશો):

 આ લેસનના અંતે તમે:

• Transmission માં વપરાતી વિવિધ પ્રકારની keys ના નામ જાણી શકશો.
• દરેક પ્રકારની keys ના ફીચર્સ (લાક્ષણિકતાઓ) જણાવી શકશો.

Keys and splines: 🗝️ Keys નો ઉપયોગ ફરતા shaft માંથી hub/wheel માં અથવા hub/wheel માંથી shaft માં torque (ટોર્ક) ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે થાય છે. (Fig 1). ટ્રાન્સમિશનની જરૂરિયાત મુજબ અલગ અલગ પ્રકારની keys વપરાય છે.

Types of Keys:

1. Hollow saddle key: 🕳️ આ કીની એક સપાટી shaft ની સપાટી સાથે મેચ થાય તેવો વળાંક (curvature) ધરાવે છે. તેમાં 1 in 100 નો taper હોય છે અને તેને keyway દ્વારા અંદર નાખવામાં આવે છે (Fig 2). Hub ઘર્ષણ (friction) ને કારણે shaft પર ટકી રહે છે. આ કી ફક્ત light duty transmission (હળવા કામ) માટે ઉપયોગી છે.

2. Flat saddle key: 📏 આ કીનો આડો છેદ (cross-section) લંબચોરસ હોય છે. આ કી બેસાડવા માટે shaft પર એક સપાટ સપાટી (flat surface) મશીનિંગ કરીને બનાવવામાં આવે છે (Fig 3). કી ને shaft ની સપાટ સપાટી અને hub ના keyway ની વચ્ચે મૂકવામાં આવે છે. આને hollow saddle key કરતા વધુ મજબૂત માનવામાં આવે છે, પરંતુ તે heavy duty transmission માટે યોગ્ય નથી.

3. Circular taper key (Fig 4): ⭕ આ કિસ્સામાં shaft અને hub બંને પર અર્ધવર્તુળાકાર (semicircular) keyways કાપેલા હોય છે. એસેમ્બલ કરતી વખતે taper key ને અંદર ફિટ કરવામાં આવે છે. આ કી પણ ફક્ત light transmission માટે યોગ્ય છે.

4. Sunk key (Fig 5 & 6): ⚓ આ કીનો cross-section લંબચોરસ હોય છે અને તે shaft અને hub બંને પર કાપેલા keyway માં ફિટ થાય છે. Sunk keys કાં તો સમાંતર (parallel) હોય છે અથવા taper હોય છે.

5. Gib-head key (Fig 7): 📐 આ એક પ્રકારની sunk key જ છે. આમાં keys ને ફિક્સ કરવા અને કાઢવામાં મદદરૂપ થાય તે માટે ‘gib-head’ આપેલી હોય છે.

6. Feather key (Fig 8): 🪶 આ ગોળાકાર છેડાવાળી સમાંતર કી (parallel key) છે. જ્યારે hub/pulley ને shaft પર અમુક અંતર સુધી સરકવું (slide) પડે ત્યારે આ ઉપયોગી છે. આ કી keyway માં ચુસ્ત રીતે ફિટ કરેલી હોય છે અથવા સ્ક્રૂ કરેલી હોય છે.

7. Woodruff key (Fig 9): 🪵 આ અર્ધવર્તુળાકાર (semicircular) કી છે અને તે shaft પર કાપેલા મેચિંગ ખાંચામાં ફિટ થાય છે. કીનો ઉપરનો ભાગ બહાર નીકળેલો હોય છે અને તે hub પર કાપેલા keyway માં ફિટ થાય છે. આ કી ખાસ કરીને shafts ના tapered fittings પર ઉપયોગી છે.

⚙️ Splined shaft and serrated shaft

Splined shafts (Fig 10): Splined shafts નો ઉપયોગ ખાસ કરીને મોટર ઉદ્યોગ (motor industry) માં splined hubs સાથે થાય છે. જરૂર પડે ત્યારે splined hub shaft પર સ્લાઇડ (સરકી) પણ શકે છે.

Serrated shafts (Fig 11): ચોક્કસ એસેમ્બલીઓમાં, ટ્રાન્સમિશન માટે serrated shafts નો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

🌐 Keywords:

• Mechanic Diesel Lesson Gujarati
• Types of Locking Devices in Gujarati
• What is Castle Nut and Wing Nut
• Keys and Splines Engineering Gujarati
• Sunk Key and Woodruff Key explanation
• ITIMechanic Diesel Theory Notes
• Mechanical Fasteners Gujarati Guide
• Automotive Locking Methods
• Difference between Slotted and Castle Nut
• Feather Key and Gib-head Key use cases

Instructor Note: આ મટીરીયલનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યાર્થીઓને આકૃતિઓ (Figures) સાથે સમજાવવાથી તેઓ સરળતાથી એન્જિનિયરિંગ કમ્પોનન્ટ્સને ઓળખી શકશે. 🎓🔧