Всё о резьбе: виды и способы изготовления. Особенности отдельных видов резьбы по металлу Типы резьбы и их различия

Виды резьбы

• Домовая (корабельная) резьба

• Ажурная резьба

Дома с сохранившейся еще с прошлого века ажурной резьбой можно встретить во многих городах нашей страны. Особенно много старинных зданий с резным убранством в сибирском городе Томске.

Народным мастерам всегда было присуще чувство меры, потому ажурной резьбой украшались лишь отдельные части здания: наличники окон и дверей, причелины, торцовые доски. В солнечные дни, когда тень от прорезных наличников темным кружевом покрывает гладкие стены домов, выразительность ажурной резьбы усиливается. Но даже в пасмурные дни детали резьбы четким узором выделяются на общем фоне деревянного строения.

Но не только ради красоты пришивали плотники к дому всевозможные накладные детали. Каждая из них имеет определенное практическое назначение. Например, причелина - это доска, прикрывающая концы торчащих из-под кровли слег, чтобы в их торцы. не проникала влага, разрушающая дерево.

То же назначение имеет торцовая доска, которую прибивали к торцам бревенчатого сруба. Наличник окна закрывает стык между обвязкой оконного переплета и бревнами сруба. В северорусских избах стык двух причелин закрывали так называемой кистью, нижний конец которой декорировали ажурной резьбой. Резными делали и так называемые полотенца - нижние концы причелин, выступающие из-под крыши.

В наше время ажурная домовая резьба продолжает применяться для украшения сельских деревянных домов, дачных домиков, беседок, навесов, теремков на детских площадках.

1. коловорот,
   
2. сверлилка и плоские центровые сверла,
3. державка со сменными плоскими сверлами

• Геометрическая резьба

Геометрическая резьба - один из самых древних видов резьбы по дереву, при которой изображаемые фигуры имеют геометрическую форму в различных комбинациях. Выполняется такая резьба в виде прямолинейных и дугообразных элементов ножом-косяком и полукруглыми стамесками. Этот вид резьбы популярен из-за простоты выполнения, небольшого набора инструментов, используемых при работе. В то же время эта резьба не требует, как при рельефной резьбе, специальных знаний теории рисунка. Еще одним преимуществом геометрической резьбы является небольшая глубина резного рисунка, не нарушающая композицию самого изделия.

• Плоскорельефная резьба

• Скульптурная резьба

Скульптура – один из видов изобразительного искусства, задачей которого является в пластически выразительных формах воссоздать образы людей, животных, значительные общественные и исторические события.

• Прорезная резьба по дереву

Прорезная резьба по дереву может выполняться как в технике плоскорельефной резьбы (с плоским орнаментом), так и в технике рельефной резьбы. Плоская прорезная резьба нередко применялась для украшения старинной русской мебели. При применении такой резьбы в шкафчиках и ширмах под нее в качестве фона подкладывают яркую ткань.

Фон в прорезной резьбе раньше удаляли долотом или пилой, сейчас же на смену им пришел электролобзик. В последнем случае резьбу называют пропильной. Так как эта операция механизирована, пропильная резьба находит применение при серийном производстве мебели.

Прорезную резьбу с рельефным орнаментом называют ажурной. Такая резьба широко применялась для украшения мебели стилей барокко и рококо в конце XVII- XVIII вв..

Выпиливать орнамент прорезной или накладной резьбы легче, чем выбирать фон с надрезкой контуров в глухой резьбе. Края орнамента не всегда получаются ровными и чистыми, поэтому, их закругляют, срезая узкую фаску по краям или выбирают узкие -галтели-углубления. Особенно тщательного выполнения домовая резьба не требует, поскольку она чаще смотрится издалека.

Домовую резьбу в основном выполняют пилением и сверлением. Следы, оставленные инструментом, зачищают редко, задиры древесины часто не принимают во внимание. Однако многие столяры стараются выполнить такую резьбу как можно чище.

Отверстия в заготовке или в детали просверливают или прорезают круглыми стамесками, мелкими и крупными, что зависит от того, в каком месте детали должно быть отверстие. Для предохранения детали от скалывания ее задней стороной следует плотно прижимать к какой-либо гладкой доске.

Пропиливают детали в такой последовательности. Прежде всего просверливают отверстие, затем вставляют в него электролобзик или ножовку и пропиливают по нанесенным рискам. Заготовку можно укладывать на верстак и пропиливать сверху вниз, но лучше устроить специальную подставку из толстой доски длиной около метра.

Накладная резьба по дереву - это орнамент, выполненный прорезной резьбой и наклеенный или прибитый гвоздями на готовый фон, например, на доску для наличника или на другую деталь.

Накладная резьба при таком способе выполнения получается более четкой по сравнению с глухой резьбой и смотрится гораздо лучше.В этом случае прорезную резьбу надо выполнять как можно чище. Не рекомендуется снимать фаски с обратной стороны детали, так как может создаться впечатление оторванности резьбы от основного фона.

Резьбы по назначению делятся на следующие группы:

1. Крепежные резьбы. Предназначены для скрепления деталей, обычно метрические, однозаходные.

2. Крепежно-уплотняющие резьбы. Служат как для скрепления деталей, так и для предохранения от вытекания жидкости, обычно трубные резьбы.

3. Резьбы для передачи движения или ходовые, часто бывают многозаходные.

Виды резьб по профилю.

По виду профиля резьбы разделяются:

Метрическая резьба (ГОСТ 8724-81 (СТ СЭВ 181-75) - диаметры и шаги и ГОСТ 9150-81 (СТ СЭВ 180-75) - профиль резьбы.

Профиль резьбы - равносторонний треугольник. Вершины профиля резьбы винта притуплены по прямой на величину Н/8, а гайки - на Н/4. Профиль впадин часто имеет закругление радиусом Н/6. Притупление профиля делается для снижения концентрации напряжений, повышения стойкости режущего инструмента. Различают резьбу с крупным шагом, называемую основной и с мелким шагом, имеющей 4 вида. Резьба с мелким шагом применяется при больших диаметрах резьб, для тонкостенных деталей, где резьба применяется для регулировки. Применяется в диапазоне диаметров от 1 до 600 мм. Резьба с крупным шагом или основная обозначается М с указанием наружного диаметра (например М-20), а с мелким дополнительно указывается вид шага (например, М20х2), резьба является крепежной, реже - ходовой.

Трубная цилиндрическая резьба (ГОСТ 6357-81 (СТ СЭВ 1157-78). Профиль резьбы - равнобедренный треугольник с углом профиля 55 0 . Выполняется с закруглением профиля радиусом r = 0.137 и без зазоров по вершинам и впадинам для хорошего уплотнения. Предназначена для соединения труб и арматуры трубопроводов и является крепежно-уплотняющей резьбой. Применяется в диапазоне диаметров от 1/8” до 6”. Представляет собой дюймовую резьбу и обозначается G с указанием наружного диаметра (например G2”).

Трапецеидальная резьба (ГОСТ 9484-81, СТ СЭВ 639-77 - диаметры и шаги и СТ СЭВ 146-75 - профиль резьбы - для однозаходной резьбы и СТ СЭВ 185-75 - для многозаходной резьбы). Профилем резьбы является трапеция с углом профиля 30 0 . Применяется в диапазоне от 8 до 640 мм. Служит в качестве ходовой резьбы. Обозначается Тr с указанием наружного диаметра, числа заходов для многозаходной резьбы или шага (например Тr190х(2х8) или Тr190х8).

Упорная резьба (ГОСТ 10177-82 или СТ СЭВ 1781-79). Профилем является неравнобокая трапеция с углом профиля 33 0 и углами наклона профиля рабочей стороны 3 0 и нерабочей стороны 30 0 . Предназначена для передачи усилия в одном направлении. Также служит в качестве ходовой резьбы. Применяется в диапазоне диаметров от 8 до 280 мм. Обозначается Уп с указанием диаметра и шага (например Уп 80х10).

Прямоугольная резьба - в настоящее время вытесняется упорной или трапециидальной, не стандартизирована. Обладает меньшей прочностью, сложна в изготовлении, образование зазора при износе и т.д.

Круглая резьба - мало распространена в машиностроении.

Коническая дюймовая и трубная резьба применяется для присоединения трубопроводов к деталям.

Крепежные детали.

Крепежными деталями являются болты, винты, шпильки и гайки. К ним относятся и шайбы. Болты применяют для скрепления деталей не очень большой толщины, не требует нарезки резьбы в детали. Конструктивно состоят из тела с нарезанной честью и головки различной формы, чаще шестигранной. Условно болтовое соединение изображается на чертеже, как показано на рис. 1.3.

Винты по внешнему виду напоминают болты или же используются без головки, завинчиваются в деталь, расположенную последней от головки. Условно винтовое соединение изображается, как показано на рис. 1.4.

Шпильки применяются в тех же случаях, что и винты, но когда материал детали с резьбой не обеспечивает достаточной долговечности резьб при разборках и сборках соединений. Условно соединение при помощи шпильки изображается на чертежах, как показано на рис. 1.5.

Перечисленные детали изготовляют нормальной и повышенной точности.

Гайки представляют собой шестигранник высотой от 0.8 d до 1.6d с внутренним отверстием с резьбой и служит для затяжки деталей.

Шайбы предназначены для предохранения при затяжке поверхностей деталей от повреждения. Устанавливаются под гайку или головку в зависимости от того, что поворачивается. Специальные шайбы выполняют также функцию стопорения.

Крепежные детали чаще всего изготавливаются из стали, а в специальных конструкциях могут быть изготовлены из цветных металлов. Материал остальных болтов, винтов, шпилек условно разделяют на 12 классов прочности по ГОСТ 1759-70. Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, указывает минимальное значение предела прочности σ в в МПа, второе, деленное на 10, указывает отношение предела текучести σ т к пределу прочности, а произведения этих чисел, умноженное на 10 есть предел текучести в МПа.

Например, класс прочности 4.8 показывает, что деталь изготовлена из стали с механическими характеристиками:

σ в = 400 Мпа, σ т = 4.8 = 320 МПа и σ т / σ в = 0.8.

Такими свойствами обладают стали марки Сталь 10.

Материал остальных гаек и шайб делится на 7 классов прочности. Класс прочности обозначается числом, которое при умножении на 100 дает величину напряжений от испытательной нагрузки в МПа. Например, класс прочности 4 показывает, что гайка или шайба изготовлена из стали марки Ст.3, т.к. σ в = 4*100 = 400 МПа.

Конкретно классы прочности необходимо посмотреть самостоятельно в /2/. Класс прочности записывается в условное обозначение крепежной детали.

Условное изображение крепежных деталей.

Согласно стандартам в условное обозначение входит наименование детали, исполнение, диаметр резьбы, шаг мелкой резьбы, степень точности и основное отклонение резьбы, длина болта, винта (без головки) или шпильки, класс прочности, указание о применении спокойной стали, вид покрытия, толщина покрытия и ГОСТ на деталь. Если исполнение обычное (без отверстий), резьба основная, не регламентировано применение спокойной стали, изделие без покрытия, то эти сведения из обозначения исключаются. При изготовлении деталей из легированных сталей после класс прочности ещё указывается марка стали.

Примеры обозначения:

Болт 2 М20х2.6х70.48.С.037 ГОСТ

Болт М20.6дх70.48 ГОСТ

Винт М12х1.25.8дх40.88.35х.019 ГОСТ

Винт М12.8дх40.43 ГОСТ

Гайка М20х2.6Н.2х13.037 ГОСТ

Гайка М20.6Н.5 ГОСТ

Способы стопорения резьбовых соединений.

Существует большое число способов стопорения или предохранения против самоотвинчивания.

Они сводятся к следующему:

1. Повышение трения в резьбе или на торце гайки (контр-гайки, пружинные шайбы).

2. Жесткое соединение гайки со стержнем винта (корончатые гайки или применение проволоки)

Параметры, определяющие форму и размеры профиля резьбы (см. рис. 1):

• шаг резьбы Р;
• высота теоретического профиля Н - высота треугольного профиля с острыми углами, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения;
• рабочая высота профиля h - высота, на которой нитки болта (винта) и гайки соприкасаются;
• угол профиля α - угол между прямолинейными боковыми сторонами профиля;
• угол наклона профиля - угол между боковой прямолинейной стороной и перпендикуляром к осевой линии резьбы.

Для резьб с симметричным профилем угол наклона профиля равен половине угла профиля.

Метрическая резьба (рис. 2) - основная треугольная крепежная резьба. Метрические резьбы бывают с крупными и мелкими шагами. Наиболее распространена метрическая резьба с крупным шагом, так как по сравнению с резьбами с мелкими шагами она оказывает меньшее влияние на износ и ошибки изготовления. Метрические резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом при одном и том же наружном диаметре обеспечивают детали большие прочность (глубина канавок резьбы меньше и внутренний диаметр резьбы больше) и надежность от самоотвинчивания (шаг резьбы, а следовательно, и угол подъема резьбы меньшие). Поэтому метрические резьбы с мелкими шагами применяют при изготовлении тонкостенных резьбовых деталей, служащих для регулирования и подверженных действию динамических нагрузок.

Дюймовая резьба (рис. 3), так же как и метрическая, - треугольная, крепежная. Ее применяют для замены резьбовых деталей старых и импортных машин, ввозимых из стран, в которых применяется дюймовая система мер (США, Англия и др.), и в некоторых особых случаях.

Метрическая коническая резьба

Метрическая коническая резьба имеет треугольный профиль, аналогичный (по размерам элементов профиля) профилю метрической резьбы по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 307-76). Она применяется для конических резьбовых плотных (непроницаемых) соединении.

Круглая резьба (рис. 4) применяется для винтов, несущих большие динамические нагрузки, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (вагонные сцепки, пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, как, например, на цоколях и патронах электрических ламп, частей противогазов и т. п. Несколько видов круглой резьбы стандартизованы.

Трапецеидальная резьба (рис. 5) - основная резьба передач винт - гайка и червяков червячных передач. Она удобна для изготовления, по сравнению с треугольной резьбой имеет меньшие потери на трение, а по сравнению с прямоугольной более прочная.

Упорная резьба (рис. 6) имеет несимметричный трапецеидальный профиль витков. Применяется для винтов, воспринимающих большую одностороннюю осевую нагрузку в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, грузовых крюках и т. п.

Трубная цилиндрическая, трубная коническая и коническая дюймовая

Трубная цилиндрическая (рис. 7), трубная коническая (рис. 8) и коническая дюймовая (рис. 9) резьбы представляют собой мелкие треугольные дюймовые крепежно-уплотняющие резьбы. Они приме няются в основном для соединения труб и арматуры трубопроводов. Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнений.

Прямоугольная (и квадратная) резьба изготовляется на токарно-винторезных станках. Такой способ не позволяет получить высокую точность, и поэтому данная резьба применяется сравнительно редко и соответственно не стандартизована.

Размеры стандартной резьбы принимают по соответствующему ГОСТу в зависимости от наружного диаметра d резьбы.

Исследования прочности резьбы показывают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы неравномерно, что объясняется не только невозможностью изготовления абсолютно точной резьбы, но и неблагоприятным сочетанием деформаций болта и ганки (болт растягивается, а гайка сжимается). Для упрощения расчетов резьбы на прочность условно принимают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы равномерно. Расчет резьбы на прочность производят обычно как проверочный.

Из рис. 1 видно, что если на сопрягаемые резьбой детали (болт и гайку и пр.) действует осевая сила F , то витки резьбы каждой детали работают на срез, смятие и изгиб.

Резьбу крепежной детали рассчитывают только на срез и смятие, так как расчет ее на изгиб по формулам сопротивления материалов весьма условен.

При одинаковых материалах сопрягаемых резьбовых деталей расчет резьбы на прочность производят по охватываемой детали по формулам:
на срез

на смятие


где τ c - расчетное напряжение на срез резьбы;
σ sm - расчетное напряжение на смятие между витками резьбы;
n - число витков резьбы, воспринимающих нагрузку;
k - коэффициент полноты резьбы (см. рис. 1), показывающий отношение высоты витка в опасном сечении к шагу резьбы;
[τ c ] - допускаемое напряжение на срез резьбы;
[σ sm ] - допускаемое напряжение на смятие резьбы.

Коэффициент полноты резьбы для метрической резьбы болтов , винтов и шпилек (см. рис. 1) k=0,75; гаек k=0,88; трапецеидальной резьбы k=0,65.

Если охватывающая резьбовая деталь изготовлена иэ менее прочного материала, чем материал охватываемой резьбой детали, то расчет резьбы на срез следует выполнять для каждой из этих деталей. Условие прочности охватывающей детали на срез

Так как прочность резьбы стандартных крепежных деталей гарантирована ГОСТом, то расчет резьбы этих деталей на прочность не производят.

Детали в машинах, механизмах, приборах, а также аппаратах и сооружениях каким-либо образом соединены друг с другом. Данные соединения выполняют различные функции, и разделяются, в первую очередь, на два типа: подвижные и неподвижные.

Соединение неподвижное — соединение деталей, обеспечивающее неизменность их взаимного положения при работе. Например, сварные, соединения с помощью крепежных изделий и др. Соединение подвижное — соединение, при котором детали имеют возможность относительного перемещения в рабочем состоянии. Например, зубчатое соединение.

Неподвижные и подвижные соединения, в свою очередь, подразделяются на разъемные и неразъемные в зависимости от возможности демонтажа соединения.

Соединение неразъемное — соединение, которое нельзя разъединить без нарушения формы деталей или их соединяющего элемента. Например, соединение сварное, паяное, заклепочное и др.

Соединение разъемное — соединение, которое можно многократно разъединять и соединять, не деформируя при этом ни соединяемые, ни крепежные детали. Например, резьбовое соединение болтом, винтом, клиновое, шпоночное, зубчатое, и др.

Данная статья посвящена обзору резьбовых соединений, с разнообразием которых приходится довольно часто сталкиваться в повседневной жизни.

Резьбовое соединение — соединение деталей при помощи резьбы. Все знают, что такое резьба, все ее видели. Многим так же известно, что резьбы отличаются между собой, так как они имеют разные размеры, шаг и так далее. Однако не многие представляют, чем это регламентировано, а также что существует не только привычная для нас метрическая резьба цилиндрической формы, но и многие другие ее виды.

1. Понятие резьбы

Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности, другими словами, спираль с постоянным шагом, образованная на этой поверхности.

Рисунок 1 - Резьба

По назначению резьбы делятся на крепежные (в неподвижном соединении) и ходовые или кинематические (в подвижном соединении). Часто крепежные резьбы несут в себе вторую функцию — уплотнения резьбового соединения, обеспечения его герметичности, такие резьбы называются крепежно-уплотнительными. Еще существуют специальные резьбы, которые имеют специальное назначение.

В зависимости от формы поверхности, по которой нарезается резьба, она может быть цилиндрической или конической.

В зависимости от расположения поверхности резьба может быть наружной (нарезанная на стержне) или внутренней (нарезанная в отверстии).

В зависимости от формы профиля различают резьбу треугольную, трапециевидную, прямоугольную, круглую, специальную.

Треугольная резьба подразделяется на метрическую, трубную, коническую дюймовую, трапециевидная резьба — на трапецеидальную, упорную, упорную усиленную.

По величине шага различают резьбу крупную, мелкую и специальную.

По числу заходов резьбы делятся на однозаходные и многозаходные.

По направлению винтовой линии различают резьбу правую (нитка резьбы нарезается по часовой стрелке) и левую (нитка резьбы нарезается против часовой стрелки).

На Рисунке 2 вся классификация резьб представлена в виде диаграммы:

Рисунок 2 — Классификация резьб

Помимо вышеуказанной классификации все резьбы делятся на две группы: стандартные и нестандартные; у стандартных резьб все их параметры определяются ГОСТами. Основные параметры резьбы определены ГОСТ 11708-82. Это так называемые стандартные резьбы общего назначения. Помимо них, существует понятие специальной резьбы. Специальные резьбы — это резьбы со стандартным профилем, но отличающиеся от стандартных размеров диаметра или шага резьбы, и резьбы с нестандартным профилем. Нестандартные резьбы — квадратная и прямоугольная — изготовляются по индивидуальным чертежам, на которых заданы все параметры резьбы. (Подробнее в разделе 5. Эксплуатационное назначение резьбы и ее применение).

3. Профили и параметры резьбы

Профили резьбы характеризуются следующими особенностями:

. метрическая резьба имеет профиль в виде равностороннего треугольника с углом при вершине 60°. Выступы и впадины резьбы притуплены (ГОСТ 9150-2002).

Метрическая резьба бывает цилиндрической и конической.

. трубная резьба имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°. Трубная резьба также может быть цилиндрической и конической.

. коническая дюймовая резьба имеет профиль в виде равностороннего треугольника.

Резьба дюймовая коническая

. круглая резьба имеет профиль в виде полуокружности.

. трапецеидальная резьба имеет профиль в виде равнобочной трапеции с углом 30° между боковыми сторонами.

. упорная резьба имеет профиль не равнобочной трапеции с углом наклона рабочей стороны 3° и нерабочей — 30°.

. прямоугольная резьба имеет профиль в виде прямоугольника. Резьба не стандартизована.

Резьба прямоугольная нестандартная

Параметры резьбы

Основными параметрами резьбы считаются:
Диаметр резьбы (d) — диаметр поверхности, на которой будет образована резьба.

Рисунок 3 — Наружный диаметр

Шаг резьбы (Р) — расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси вращения (ГОСТ 11708-82).

Ход резьбы (Рh) — относительное осевое перемещение детали с резьбой за один оборот (360°), равное произведению nР, где n — число заходов резьбы. У однозаходной резьбы ход равен шагу. Резьбу, образованную движением одного профиля, называют однозаходной , образованную движением двух, трех и более одинаковых профилей, называют многозаходной (двух-, трехзаходной и т. д.). Иначе говоря, на болте и гайке одновременно нарезают не одну спираль, а две или три. Многозаходную резьбу часто применяют в высокоточном оборудовании, например, в фототехнике, чтобы однозначно позиционировать положение деталей при взаимном вращении. Такую резьбу можно отличить от обычной по двум или трем началам витков на торце.

Рисунок 4 — Шаг резьбы и ход резьбы

Резьбу характеризуют три диаметра: наружный d (D), внутренний d1(D1) и средний d2(D2). Диаметры наружной резьбы обозначают d, d1 и d2, а внутренней резьбы в отверстии — D, D1 и D2.

Рисунок 5 — Диаметры резьбы

• наружный (номинальный) диаметр d (D) — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D). Этот диаметр для большинства резьб является определяющим и входит в условное обозначение резьбы;
• средний диаметр d2(D2) — диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
• внутренний диаметр d1 (D1,), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1,) или вершины внутренней резьбы (D1).

Построение винтовой поверхности на чертеже — длительный и сложный процесс, поэтому на чертежах изделий резьба изображается условно, в соответствии с ГОСТ 2.311-68.На стержне резьбу изображают сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями — по внутреннему диаметру.

Рисунок 6 — Пример изображения резьбы на стержне и в отверстии

4. Обозначение резьбы

Обозначение резьбы обычно включает в себя буквенное обозначение типа резьбы и номинальный диаметр. Дополнительно в обозначении могут быть приведены шаг резьбы(или TPI - threads per inch — число витков на дюйм), число заходов для многозаходной резьбы, диаметр отверстия под резьбу, направление (левое, правое).

Метрическая резьба - с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах. Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом 0,25 до 6 мм. Резьба метрическая является основной крепежной резьбой. Это резьба однозаходная, преимущественно правая, с крупным или мелким шагом. В обозначение метрической резьбы входят буква М и номинальный диаметр резьбы, причем крупный шаг не указывают: М5; М56. Для резьбы с мелким шагом дополнительно указывают шаг резьбы М5×0,5; М56×2. В конце условного обозначения левой резьбы ставят буквы LH, например: М5LH; М56×2 LH. В обозначении резьбы также указывают класс точности: М5-6g.

Пример обозначения:

М 30 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм и крупным шагом резьбы;

М 30×1,5 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм, мелким шагом 1,5 мм.

Хоть метрические резьбы и не нашли широкого применения в уплотняемых соединениях, однако такая возможность заложена в стандарты. Это резьбы метрические коническая и цилиндрическая.

Метрическая коническая резьба выполняется с конусностью 1:16 и номинальным диаметром от 6 до 60 мм по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 304-76). Она предназначается для самоуплотняемых конических резьбовых соединений, а также для соединений наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической резьбой, имеющей номинальный профиль по ГОСТ 9150-2002. В обозначение метрической конической резьбы входят вид резьбы (буквы МК), номинальный диаметр резьбы, шаг резьбы. В конце условного обозначения левой резьбы ставят буквы LH.

Пример обозначения:

МК 30×2 LН - левая метрическая коническая резьба с наружным диаметром 30 мм, шагом резьбы 2 мм.

Метрическая цилиндрическая резьба (с профилем) основана на метрической резьбе (М) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°. Главное ее отличие в винте, который имеет увеличенный радиус впадины на резьбе (от 0,15011P до 0,180424P), что придает резьбовому соединению на основе цилиндрической метрической резьбы более высокие жаростойкие и усталостные качества. Обозначается метрическая цилиндрическая резьба буквами MJ, далее идет числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов.

Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага, т. е. в гайку с такой резьбой можно закрутить обычный метрический винт.

Пример обозначения:

MJ6×1-4h6h — наружная резьба на поверхности вала с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h.

Отличия дюймовой резьбы от метрической в том, что угол при вершине резьбы у них составляет 55 градусов для стандартов британцев BSW (Ww) и BSF или 60 градусам (как и в метрической) в американской системе (UNC и UNF), а шаг резьбы вычисляется как соотношение числа витков резьбы на дюйм длины резьбы. Совместить метрические и дюймовые резьбы не представляется возможным, поэтому в странах с метрической системой применение находят только трубные дюймовые резьбы.

У дюймовой резьбы все параметры резьбы выражены в дюймах(чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3» = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм=2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах обозначает не величину резьбы, а условный просвет в трубе, тогда как наружный диаметр на самом деле существенно больше. Особенностью трубной резьбы является как раз тот факт, что она учитывает толщину стенок трубы, которые могут быть толще или тоньше в зависимости от материала изготовления и рабочего давления, на которое рассчитаны трубы. Поэтому дюймовый стандарт трубных резьб понятен и принят во всем мире как исключение из метрических правил.

Диаметры дюймовых резьб — это не единственный параметр, который важен при выборе труб. Необходимо учитывать: глубину резьбы, шаг резьбы, наружный и внутренний диаметр, угол профиля резьбы. Стоит обратить внимание, что шаг резьбы в этом случае рассчитывается не в дюймах и даже не в миллиметрах, а в нитках. Под ниткой понимается нарезанная канавка. Поэтому расчет ведется исходя из того, сколько канавок нарезано на одном дюймовом мерном отрезке трубы. Скажем, обычные водопроводы имеют только две разновидности шага резьбы: на 14 ниток, что соответствует метрическому шагу на 1,8 мм, и на 11 ниток — метрический шагу в 2,31 мм.

В Таблице 2 приведены основные отличия« дюймовой» и «трубной» цилиндрических резьб по отношению к «метрической» резьбе для наиболее распространенных размеров вышеобозначенных резьб.

Резьбы, обозначенные *по возможности не применять.

Естественно, такие своеобразные стандарты расчета диаметра и шага только лишь вносят сумятицу в определение нужных величин. Поэтому были разработаны таблицы для определения числа ниток и диаметра труб при наличии дюймовой резьбы. Кроме того, на любой упаковке всегда указано ее значение и стандарт. Но все равно данные носят приблизительный характер, и никогда не стоит исключать возможную погрешность.

*При определении размера предпочтение необходимо давать значениям ряда 1.

Имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°, вершины и впадины скруглены (ГОСТ 6357-81).

Условное обозначение резьбы состоит из буквы G, обозначения номинального диаметра резьбы в дюймах, и класса точности среднего диаметра. Для левой резьбы обозначение дополняется буквами LH.

Пример обозначения:

G 1 1/2-A - трубная цилиндрическая резьба с размером 1 1/2», класс точности А;

1/4-20 BSP - трубная цилиндрическая резьба Витворта по стандарту B. S.93(Англия).
имеет профиль, аналогичный профилю резьбы трубной цилиндрической. Возможно соединение труб, имеющих коническую резьбу (конусность 1:16), с изделиями, имеющими трубную цилиндрическую резьбу ГОСТ 6211-81.

Условное обозначение резьбы состоит из букв R, размера номинального диаметра в дюймах. Обозначение Rc используют для трубной конической внутренней резьбы. Условное обозначение левой резьбы дополняется буквами LH.

Пример обозначения:
R 1 1/2 — резьба трубная коническая наружная с размером 1 1/2»;
R 1 1/2 LH - резьба трубная коническая наружная левая;

Rс 1/2 — резьба трубная коническая внутренняя;

BSPT 1 1/2 -резьба коническая трубная внутренняя по стандарту B. S.93(Англия).

С углом профиля 60° ГОСТ 6111-52 нарезается на конической поверхности с конусностью 1:16.

Обозначение состоит из буквы К и размера резьбы в дюймах с указанием размерности, наносится на полке линии-выноски, как и у трубных резьб. Пример обозначения:
К 3/4″ по ГОСТ 6111-52. 3/8-18 NPT обозначение по ANSI/ASME B 1.20.1 (США).

Служит для передачи движения и усилий. Профиль трапецеидальной резьбы — равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами 30°. Для каждого диаметра резьба может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой ГОСТ 9484-81.

Основные размеры, диаметры, шаги, допуски однозаходной резьбы стандартизованы соответственно ГОСТ 24737-81, 24738-81, 9562-81. Для многозаходной резьбы эти параметры находятся в ГОСТ 24739-81.

Условное обозначение однозаходной резьбы состоит из букв Тr, значения номинального диаметра резьбы, шага, поля допуска.

Пример обозначения:

Тr 40×6-8е — трапецеидальная однозаходная наружная резьба диаметром 40 мм с шагом 6 мм; Тr 40×6-8е-85 — то же длина свинчивания 85 мм;

Тr 40×6LH-7Н - то же для внутренней левой.

В условное обозначение многозаходной резьбы добавляется числовое значение хода:

Тr 20×8(Р4)-8е — трапецеидальная многозаходная наружная резьба диаметром 20 мм с ходом 8 мм и шагом 4 мм.

Имеет профиль неравнобокой трапеции. Впадины профиля закруглены, для каждого диаметра имеется три различных шага. Служит для передачи движения с большими осевыми нагрузками ГОСТ 10177-82.

Упорные резьбы обозначаются буквами S, затем указывают номинальный диаметр резьбы в миллиметрах, шаг резьбы (ход и шаг, если эта резьба многозаходная), направление резьбы (для правой резьбы не указывают, для левой буквами LH), и класс точности резьбы.

Пример обозначения:

S 80×10 — упорная резьба однозаходная с наружным диаметром 80 мм и шагом 10 мм;

S 80×20(Р10) — упорная резьба двухзаходная с наружным диаметром 80 мм, ходом 20 мм и шагом 10 мм.

Специальную резьбу со стандартным профилем, но нестандартным шагом или диаметром, обозначают: Сп М40×1,5 — 6g.

Резьба прямоугольная (квадратная) . Резьба с прямоугольным (или квадратным) нестандартным профилем, поэтому все ее размеры указываются на чертеже. Применяется для передачи движения тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединений. Обычно выполняется на грузовых и ходовых винтах.

Имеет профиль, полученный сопряжением двух дуг одного радиуса. ГОСТ 13536-68 определяет профиль, основные размеры и допуски круглой резьбы. Эту резьбу применяют для шпинделей вентилей смесителей и туалетных кранов ГОСТ 19681-94 и водопроводных кранов. Предусмотрен только один диаметр d = 7 мм и шаг Р = 2,54 мм.

Пример обозначения:

Кр 7×2,54 ГОСТ 13536-68, где 2,54 — шаг резьбы в мм, 12 — номинальный диаметр резьбы в мм.

Аналогичный профиль имеет резьба круглая(но для диаметров 8…200 мм) по СТ СЭВ 3293-81, введенному в действие непосредственно в качестве Государственного стандарта. Резьба применяется для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

Пример обозначения:

Rd 16 — резьба круглая с наружным диаметром 16 мм; Rd 16LH - резьба круглая с диаметром 16 мм, левая.

5. Эксплуатационное назначение резьбы и ее применение

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении(в большинстве современных машин свыше 60% всех деталей имеют резьбы). По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные , предназначенные для соединения одного типа деталей определѐнного механизма. К первой группе относятся резьбы:

1.) Крепѐжные - метрическая , дюймовая , применяемые для разъѐмного соединения деталей машин. Основное их назначение — обеспечение полное и надежное соединение деталей при различных нагрузках и при различном температурном режиме в процессе длительной эксплуатации.

2.) Ходовые или кинематические - трапецеидальная и прямоугольная , применяемые для ходовых винтов, винтов суппортов станков и столов измерительных приборов и т. п. Основное их назначение — обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а для прямоугольной резьбы также исключение самоотвинчивания под действием приложенной силы; Упорная (в прессах и домкратах) и круглая, предназначенные для преобразования вращательного движения в прямолинейное перемещение. Они воспринимают большие усилия при сравнительно малых скоростях движения. Основное их назначение — обеспечение плавности вращения и высокой нагрузочной способности (для точных микрометрических приборов применяют метрическую резьбу повышенной точности). Круглая резьба широко применяется для водопроводных кранов по ГОСТ 20275-74 и в таких элементах как смесители, краны, вентили, шпиндели по ГОСТ 19681-94 (Арматура санитарно- техническая водоразборная).

3.) Крепежно-уплотнительные (Трубные и арматурные) - трубная цилиндрическая и коническая , метрическая дюймовая и коническая , применяемые для трубопроводов и арматуры, основное их назначение — обеспечение герметичности соединений (без учета ударных нагрузок) при невысоких давлениях.

Трубную цилиндрическую резьбу по ГОСТ 6357-81 применяют на водогазопроводных трубах, частях для их соединения (муфтах, угольниках, крестовинах и т. д.), трубопроводной арматуре (задвижках, клапанах и т. д.).

Трубную коническую резьбу по ГОСТ 6211-81 применяют в соединениях труб при больших давлениях и температуре(в вентилях и газовых баллонах), когда требуется повышенная герметичность соединения.

Отнесенная ко второй группе , специальная резьба имеет специальное назначение и применяется в отдельных специализированных отраслях производства. К ним можно отнести следующие:

1.) метрическая тугая резьба - резьба, выполненная на стержне (на шпильке) и в отверстии (в гнезде) по наибольшим предельным размерам; предназначена для образования резьбовых соединений с натягом.

2.) метрическая резьба с зазорами - резьба, необходимая для обеспечения легкой свинчиваемости и развинчиваемости резьбовых соединений деталей, работающих при высоких температурах, когда создаются условия для схватывания (сращивания) окисных пленок, которыми покрыта поверхность резьбы.

3.) часовая резьба (метрическая) - резьба, применяемая в часовой промышленности (диаметры от 0,25 до 0,9 мм).

4.) резьба для микроскопов - резьба, предназначена для соединения тубуса с объективом; имеет два размера:

4.1) дюймовая — диаметр 4/5""(20,270 мм) и шаг 0,705 мм (36 ниток на 1"");

4.2) метрическая — диаметр 27 мм, шаг 0,75 мм;

5) окулярная многозаходная резьба - рекомендуемая для оптических приборов; профиль резьбы — равнобочная трапеция с углом 60° .

Эксплуатационные требования к резьбам зависят от назначения резьбового соединения. Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений. Резюмируя вкратце основные применяемые резьбы по эксплуатационному назначению можно вывести в виде следующей таблицы:

6.Определение размера резьбы

Как правило резьба на разных фитингах выглядит похоже что затрудняет визуальное определение типа резьбы. Резьба на фитингах определяется путем замера основных параметров резьбомером и штангенциркулем и сравнением полученных результатов с таблицей резьбы.

Рисунок 7 — Измерение параметров резьбы

Существует два вида резьбомеров: с клеймом М 60о — для метрических резьб с углом профиля 60о и с клеймом Д 55о — для дюймовой и трубной резьб с углом профиля 55о. На каждой гребенке резьбомера для метрических резьб выбита цифра указывающая шаг резьбы в мм для дюймовых и трубных резьб — число шагов на длине 25,4 мм (1» = 25,4 мм).

7.Способы нарезания резьбы

Основными методами изготовления резьб являются:

• нарезание их резцами и гребенками на токарных станках;
• нарезание метчиками плашками резьбонарезными головками;
• холодное и горячее накатывание при помощи плоских или круглых накатных плашек;
• фрезерование с помощью специальных резьбовых фрез;
• шлифование абразивными кругами.

Выбор метода получения резьбы зависит от типа производства размеров резьбы ее точности материала заготовки и т. д.

Рисунок 8 — Резьбонарезной инструмент

1.Нарезание резьбы резцами. С помощью резьбовых резцов и гребенок на токарно-винторезных станках нарезают резьбу как наружную так и внутреннюю (внутренняя резьба начиная с диаметра 12 мм и выше). Способ нарезания резьбы резцами характеризуется относительно невысокой производительностью поэтому в настоящее время он применяется в основном в мелкосерийном и индивидуальном производстве а также при создании точных винтов калибров ходовых винтов и т. д. Достоинством этого способа является простота режущего инструмента и сравнительно высокая точность получаемой резьбы.

2.Нарезание резьбы плашками и метчиками. Плашки по своим конструктивным особенностям делятся на круглые и раздвижные. Круглые плашки применяемые на монтажных заготовительных и других работах предназначены для нарезания наружной резьбы диаметром до 52 мм в один проход. Для более крупной резьбы применяют плашки особой конструкции которые фактически служат лишь для зачистки резьбы после предварительной нарезки ее другими инструментами. Раздвижные плашки состоят из двух половин постепенно сближающихся в процессе резания. Метчик представляет собой стальной стержень с резьбой разделенный продольными прямыми или винтовыми канавками образующими режущие кромки. Эти же канавки служат для выхода стружки. По способу применения метчики разделяются на ручные и машинные.

3.Накатывание резьбы. Основной промышленный метод изготовления резьбы в настоящее время — накатка на специальных резьбонакатных станках. Деталь зажимается в тисках. В этом случае при большой производительности обеспечивается получение высокого качества изделия (формы размеров и шероховатости поверхности). Процесс накатывания резьбы заключается в создании резьбы на поверхности детали без снятия стружки за счет пластической деформации поверхности обрабатываемой детали. Схематически это выглядит так. Деталь прокатывают между двумя плоскими плашками или цилиндрическими роликами имеющими резьбовой профиль и на стержне выдавливается резьба такого же профиля. Наибольший диаметр накатываемой резьбы 25 мм наименьший 1 мм; длина накатываемой резьбы 60…80 мм.

4.Фрезерование резьбы. Фрезерование наружной и внутренней резьбы производится на специальных резьбофрезерных станках. В этом случае вращающаяся гребенчатая фреза при радиальной подаче врезается в тело детали и фрезерует резьбу на ее поверхности. Периодически происходит осевое перемещение детали или фрезы от специального копира на величину равную шагу резьбы за время одного оборота детали.

5. Шлифование точной резьбы. Шлифование как способ создания резьбы применяется главным образом для получения точной резьбы на сравнительно коротких резьбовых деталях например резьбовых пробках — калибрах резьбовых роликах и т. д. Суть процесса заключается в том что шлифовальный круг расположенный к детали под углом подъема резьбы при быстром вращении и при одновременном медленном вращении детали с подачей вдоль оси на величину шага резьбы за один оборот вырезает (вышлифовывает) часть поверхности детали. В зависимости от конструкции станка и ряда других факторов резьба шлифуется за два-четыре и более прохода.

8.Типы иностранных резьб

В мире применяется несколько заслуженных уважаемых стандартов таких стран как Великобритания (BS), Германия (DIN), Франция (NF), Япония (JIS), США (UNC). Основными причинами их отличия между собой являются традиционно разные системы мер и способы задания размеров резьб в разных странах а также особенные области применения резьб. Однако за прошедшее столетие сильно утвердил свои позиции в мире метрический стандарт ISO - International Organization for Standardization (Международная Организация по Стандартизации), что в свою очередь способствовало взаимному пониманию технических специалистов.

К наиболее распространенным типам иностранных резьб относятся:

• Метрическая ISO
• Резьба Витворта (Whitword Thread)
• Трапециедальная резьба
• Круглая резьба
• Упорная резьба

Приведенная сводная таблица описывает соответствие более чем двадцати видов резьб (общемашиностроительного нефтяного и газового сортаментов), и отсылает к нормативно-техническим документам отечественным и зарубежным регламентирующим эту сферу.

Поскольку вышеуказанная Таблица 8 дает только общее представление об изобилии разного вида резьб и регламентирующих их документов а большой объем данных не позволяет в полной мере сопоставить и сравнить резьбы отечественных и зарубежных стандартов рассмотрим для примера соответствие различных типов треугольной резьбы которая чаще других встречается в общем машиностроении.

и муфты к ним. Технические условия»

ОСТ НКТП 1260 «Резьба дюймовая с углом профиля 55 градусов»

Резьба – винтовая поверхность определенного профиля, предназначенная для соединения (свинчивания или стягивания) деталей. Формирование резьбового профиля может проходить как на цилиндрической, так и на конической поверхности.

Резьба - винтовая поверхность определенного профиля, предназначенная для соединения (свинчивания или стягивания) деталей. Формирование резьбового профиля может проходить как на цилиндрической, так и на конической поверхности. Широко распространенный метод образования наружной и внутренней резьбовой поверхности – нарезание плашками и метчиками соответственно, а также накатыванием, токарной обработкой резцом и резьбонарезными головками.

По направлению захода резьбовая поверхность подразделяется на левую и правую.

По количеству заходов – на одно- и многозаходную.

Если рассечь резьбовую поверхность осевой плоскостью, то получим геометрический контур резьбы – ее профиль, характеризующийся следующими элементами:

• Боковые стороны – линейные участки профиля, расположенные относительно друг друга под определенным углом, называемым углом профиля.
• Места соединения боковых сторон внутри тела резьбы называются впадинами, снаружи резьбовой поверхности – вершинами.
• Размер окружности, описанной по вершинам наружной или по впадинам внутренней резьбы, называется наружным диаметром, определяющим ее номинальный размер.
• Расстояние, измеренное между соседними витками параллельно оси, равно шагу однозаходного резьбового профиля. Для многозаходной резьбовой поверхности размер шага – произведение расстояния между соседними витками на количество заходов.

Именно профиль резьбовой поверхности определяет ее тип.

Назначение резьбы:

• Изготовление различного крепежа (в этом случае чаще используется метрический и трубный резьбовой профиль).
• Ходовая (упорная или трапецеидальная) резьба применима в механизмах, передающих движение (в винтовых передачах).

Типы резьбы, стандартизация

Метрическая резьба – тип резьбовой поверхности, наиболее часто используемой при изготовлении метизов. Ее геометрические параметры: профиль представляет собой треугольник с равными боковыми сторонами, расположенными под углом 60°. Резьбовые изделия применяются в обширном перечне областей машиностроения, в станкостроении, приборостроении, строительстве и прочих отраслях.

В обозначении при составлении технической документации указывается номинальный диаметр резьбовой поверхности, шаг, если он не является основным, точность изготовления. При проектировании соединений с левой резьбой она обозначается с помощью литер LH. Например: M36х1,5LH.

Коническая резьба используется для образования герметично-уплотненных соединений. Она нарезается на конической поверхности детали с конусностью (уклоном) 1:16. Наружная коническая резьбовая поверхность может свинчиваться как с внутренней конической, так и с цилиндрической метрической резьбой соответствующего шага. В последнем случае обеспечивается ее ввинчивание с коэффициентом 0,8 от максимальной глубины сопряжения. Резьбовой угол профиля - 60°.

Для соединения труб или цилиндрических деталей с тонкими стенками используют трубную резьбу (цилиндрическую). Профиль ее имеет угол наклона боковых стенок зуба относительно друг друга – 55°.

Для обеспечения герметичных соединений используют трубную коническую резьбу с углом профиля при вершине боковых стенок – 55°. Используется она в топливной, масляной и воздухопроводной аппаратуре, а также при подсоединении трубопроводов станков и машин. Нередко применяется сопряжение внутренней цилиндрической с наружной конической резьбой.

Трапецеидальная резьба с профилем, имеющим форму трапеции с углом между ее боковыми сторонами 30°, применяется в нагруженных узлах, работающих по схеме вращательно-поступательного движения. Как правило, это – винты прессов, станков.

Если значительные осевые нагрузки действуют в одном направлении, используют упорную резьбу . Ее трапецеидальному профилю характерен неравномерный наклон боковых сторон: 30° и 3°.

Дюймовая резьба сдает свои позиции: российских стандартов по ее регламентированию в настоящее время нет. Она стандартизирована и применяется на территории Канады, США (UTS и др.), Великобритании (BSW, BSF).

Существуют другие типы специализированного резьбового профиля, применяемого в различных отраслях. Все они стандартизированы документами государств-разработчиков.