Виды резьб

Как уже отмечалось, все виды стыков этого класса стандартизированы. Например, ГОСТ 24705-2004 определяет размеры метрического профиля, в частности, угол в основании, шаг и пр. Всего к метрическому виду относят порядка 15 отечественных и иностранных стандартов.

Существует так же и классификация стыков этого типа. Ее выполняют на основании ее геометрических размеров, расположению на изделии и количеству заходов, или исходя ее практического использования.

Ниже приведен перечень, в котором указаны типы конструкций разъемных соединений и их обозначения:

  • метрическая (M);
  • метрическая коническая (MK);
  • цилиндрическая (MJ);
  • трубная цилиндрическая (G);
  • трубная коническая (R);
  • круглая для санитарно-технической арматуры (Кр);
  • трапецеидальная (Tr);
  • упорная (S);
  • упорная усиленная (S45°);
  • эдисона круглая (E);
  • метрическая (EG-M);
  • дюймовая цилиндрическая (UTS: UNC, UNF, UNEF, 8UN, UNS);
  • дюймовая (BSW);
  • дюймовая коническая (NPT);
  • нефтяной сортамент.

Трубная дюймовая резьба

Все эти конструктивные элементы используются во всех отраслях промышленности, начиная от авиационной и закачивая пищевой.

Функциональное назначение резьбы

ГОСТ 2.331−68 даёт точное определение. Это поверхность, на которой выступы и впадины имеют определённый профиль. Спираль наносится на наружную поверхность вращающихся деталей. Основным назначением резьбовой поверхности считается:

  • Крепление деталей и их последующее удержание на определённом расстоянии.
  • Ограничение смещения деталей различных конструкций.
  • Создание плотного соединения.

Инженеры, разрабатывающие машиностроительное оборудование, хорошо знают, какие резьбы бывают, вид спирали, который нужно использовать для создания мощного соединения. Многочисленные типы спирали дают возможность создавать очень прочные конструкции, состоящие из различных деталей. Сегодня известны следующие типы резьб:

  • Цилиндрическая резьба. Нарезается на любой цилиндрической поверхности.
  • Коническая. Поверхность заготовки должна иметь коническую форму.
  • Правая. Виток направлен в сторону движения часовой стрелки.
  • Левая. Направление витка в противоположную сторону относительно часовой стрелки.

Резьбовое соединение делится на несколько категорий:

  • Создание крепежа с помощью соединительных деталей (шпилек, болтов, гаек).
  • Образование соединения конструкций, без применения дополнительных крепёжных изделий. Например, соединение труб с помощью муфты.

Класс резьбы определяется по её шагу. Он может быть стандартным или мелким. Самым популярным считается мелкий шаг. Он используется на всех деталях, диаметр которых превышает 20 мм.

Благодаря минимальному зазору между канавками винтовой линии получается соединение, которое не имеет возможности самоотвинчиваться.

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.

Рис. 4 — Круглая резьба

Виды резьб по назначению

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 σв в МПа, второе, деленное на 10, указывает отношение предела текучести σт к пределу прочности, а произведения этих чисел, умноженное на 10 есть предел текучести в МПа.

Читайте также  Сечение кабеля для электроплиты

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

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. σв = 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)

Жесткое соединение гайки или головки винта с деталью (например, рис. 1.6.

Сообщить, что на очередном занятии контрольные вопросы будут по темам «Введение» и «Основы конструирования и расчета деталей машин», а решение задач – по теме «Резьбовые соединения».

Назначение и сфера применения

Резьба, согласно положениям ГОСТ №2.331-68, определяется как поверхность сформированная совокупностью чередующихся впадин и выступов определенного профиля, размещенная на внутренних либо наружных стенках тела вращения.

Функциональным назначением резьбы является:

  • удержание деталей на требуемом расстоянии по отношению друг к другу;
  • фиксация деталей и ограничение возможности их смещения;
  • обеспечение плотности соединения стыкующихся конструкций.

Основой любой резьбы является винтовая линия, в зависимости от конфигурации которой выделяют следующие виды резьбы:

  • цилиндрическая – резьба, сформированная на цилиндрической поверхности;
  • коническая – на поверхности конической формы;
  • правая – резьба, винтовая линия которой направлена по часовой стрелке;
  • левая – с винтовой линией против часовой стрелки.

Резьбовое соединение – стыковка двух деталей посредством резьбы, обеспечивающая их неподвижность либо заданное пространственное перемещение относительно друг друга. Такие соединения классифицируются на две основные категории:

  • соединения, полученные с применением специальных соединительных элементов – винтов, шпилек, гаек и шайб (сюда относится все разновидности фланцевого монтажа);
  • соединения, образованные свинчиванием двух стыкующихся конструкций без сторонних крепежей (в сантехнике – муфтовое соединение труб).

Схема муфтового соединения труб

Действующие ГОСТ определяют следующие основные параметры резьбы:

  • d – номинальный наружный диаметр винта либо болта, указывается в миллиметрах;
  • d1 – внутренний диаметр гаек, размер которого должен совпадать с величиной d ответного крепежного элемента;
  • p – шаг резьбы, указывающий на расстояние между двумя соседними гребнями винтовой линии;
  • a- угол профиля, указывает на угол между смежными выступами винтовой линии в осевой плоскости.

Шаг резьбы определяет, к какому классу она относится – основному либо мелкому. На практике отличия между ними заключаются в том, что мелкие резьбовые соединения (в такой конфигурации выполняются все крепежи диаметром от 20 мм), за счет минимального расстояния между гребнями винтовой линии, более устойчивы к самоотвинчиванию.

Преимущества и недостатки

Широкое распространение резьбовых соединений обуславливается наличием у данного метода крепежа множества эксплуатационных преимуществ, к числу которых относится:

  • надежность и долговечность;
  • возможность контроля над силой сжатия;
  • фиксация в заданном положении благодаря эффекту самоторможения;
  • возможность сборки и демонтажа с применением широко распространенных инструментов;
  • сравнительная простота конструкции;
  • обширный сортамент и типоразмеры крепежных элементов, их низкая стоимость;
  • минимальные размеры крепежей в сравнении с размерами соединяемых деталей.

К недостаткам данных соединений относится неравномерное распределение нагрузки по винтовой линии резьбы (около 50% давления приходиться на первый виток), ускоренный износ и ослабление стыка при частой разборке крепежа и его склонность к самоотвинчиванию под воздействием вибрационных нагрузок.

Отличия между метрической и дюймовой резьбой (видео)

Трапецеидальная

К резьбовым соединениям этого вида относятся чаще всего соединения типа винт-гайка. Трапецеидальная резьба выполняется в соответствии с ГОСТ 9481-81. Ее форма представляет собой равнобокую трапецию. Угол наклона граней составляет 30°. Для резьбы крепежных элементов, применяемых в червячных передачах, предусмотрен угол наклона 40°.

Трапецеидальный профиль резьбы позволяет достичь повышенной прочности соединения. Благодаря этому ее применяют для соединения деталей механизмов, работающих под воздействием динамических нагрузок, например, в ходовых гайках, которыми фиксируются штоки задвижек и т. д.

Основные параметры

К основным параметрам относятся:

  • шаг (расстояние между 2-мя соседними витками резьбы);
  • внешний диаметр (диаметр элемента крепежа с учетом выступающего витка резьбы);
  • внутренний диаметр;
  • величина угла на вершине витков резьбы.

Виды резьбы

Резьбы можно разделить по следующим признакам:

  • назначению (крепежная, крепежно-уплотняющая, ходовая или специальная резьба);
  • виду профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная или круглая резьба);
  • величине шага ;
  • направлению (правая и левая);
  • системе измерения параметров резьбы (метрическая и дюймовая);
  • месту расположения на детали (внутренняя и внешняя);
  • виду поверхности;
  • числу заходов (одноходовая и многоходовая).

Свойства различных видов резьб

Крепежная резьба используется для соединения деталей. Крепежно-уплотняющая резьба используется для таких соединений, в которых важны не только прочность, но и герметичность соединения. Ходовая резьба используется для обеспечения движения одной детали относительно другой. Резьба специального вида используется в часовых механизмах или в окулярах.

Назначение резьбы обычно влияет и на другие характеристики используемой резьбы. Так для крепежа чаще всего используется треугольная метрическая или дюймовая правая однозаходная резьба. При этом параметры метрической резьбы стандартизированы для различных применений. Профиль треугольной резьбы — равносторонний треугольник, вершина которого срезана. Впадины между нитками резьбы притуплены, что требуется для уменьшения напряжений.

Метрическая резьба может иметь крупный шаг или мелкие шаги. В соответствии со стандартом, например, метрическая резьба М20 может иметь крупный шаг размером 2,5 мм и 5 более мелких шагов размерами от 0,5 до 2 мм. Соединение с мелким шагом используется в тех случаях, когда необходимо соединение тонкостенных деталей, а также для обеспечения торможения.

В некоторых случаях для увеличения прочности соединения используется многозаходная резьба. Такой вариант соединения важен в случаях, когда диаметр винта относительно невелик. При использовании многозаходной резьбы ее шаг, высота и внутренний диаметр будет соответствовать однозаходной резьбе, а ход (то есть, перемещение гайки) будет значительно больше. Необходимо учитывать, что технология нарезания многозаходной резьбы сложна, а, следовательно, и стоимость выполнения такой операции довольно велика.

Читайте также  Сварные швы гост

Профиль крепежной дюймовой резьбы — треугольник с углом в 55°. Все параметры дюймовой резьбы задаются в дюймах. Такая резьба используется в изделиях, разработанных в западных странах, а в России используется только при ремонте импортной техники. Однако крепежно-уплотнительные дюймовые резьбы с углами 55° и 60° стандартизированы и используются в трубопроводах.

Профиль трапецеидальной резьбы — трапеция с углами наклона в 30°, а упорной резьбы — трапеция с углами в 30° и 3°. Оба типа резьбы являются ходовыми и используются для передачи движения. Например, трапецеидальная резьба используется для реверсивной передачи в токарных станках, а упорная – для передачи односторонней нагрузки в домкратах и прессах.

Прямоугольная резьба ограниченно используется в передачах движения. Она имеет большой КПД, но малую прочность. Кроме того, при изготовлении такой резьбы возникают технологические трудности.

Круглая резьба используется для водопроводной арматуры, для механизмов, работающих в агрессивной среде. Профиль такой резьбы образуется дугами и прямыми линиями.

Геометрические параметры

Рассмотрим геометрические параметры, которые характеризуют основные элементы резьбы метрического типа.

  • Номинальный диаметр резьбы обозначается буквами D и d. При этом под буквой D понимают номинальный диаметр наружной резьбы, а под буквой d – аналогичный параметр внутренней.
  • Средний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения обозначается буквами D2 и d2.
  • Внутренний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения имеет обозначения D1 и d1.
  • Внутренний диаметр болта используется для расчета напряжений, создаваемых в структуре такого крепежного изделия.
  • Шаг резьбы характеризует расстояние между вершинами или впадинами соседних резьбовых витков. Для резьбового элемента одного и того же диаметра различают основной шаг, а также шаг резьбы с уменьшенными геометрическими параметрами. Для обозначения этой важной характеристики используют букву P.
  • Ход резьбы представляет собой расстояние между вершинами или впадинами соседних витков, сформированных одной винтовой поверхностью. Ход резьбы, которая создана одной винтовой поверхностью (однозаходная), равен ее шагу. Кроме того, значение, которому соответствует ход резьбы, характеризует величину линейного перемещения резьбового элемента, совершаемого им за один оборот.
  • Такой параметр, как высота треугольника, который формирует профиль резьбовых элементов, обозначается буквой H.

Геометрические параметры основного профиля метрической резьбы

Таблица значений диаметров метрической резьбы (все параметры указаны в миллиметрах)

Значения диаметров метрической резьбы (мм)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004 (все параметры указаны в миллиметрах)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004

Основные параметры резьбы метрического типа оговариваются несколькими нормативными документами.

Этот стандарт содержит требования к параметрам шага резьбы и ее диаметра. ГОСТ 8724, действующая редакция которого вступила в силу в 2004 году, является аналогом международного стандарта ISO 261-98. Требования последнего распространяются на метрические резьбы диаметром от 1 до 300 мм. По сравнению с этим документом, ГОСТ 8724 действует для более широкого диапазона диаметров (0,25–600 мм). В настоящий момент актуальна редакция ГОСТа 8724 2002, вступившего в действие в 2004 году вместо ГОСТа 8724 81. Следует иметь в виду, что ГОСТ 8724 регламентирует отдельные параметры метрической резьбы, требования к которой оговаривают и другие стандарты резьб. Удобство использования ГОСТа 8724 2002 (как и других подобных документов) состоит в том, что вся информация в нем содержится в таблицах, в которые включены метрические резьбы с диаметрами, находящимися в вышеуказанном интервале. Требованиям данного стандарта должна соответствовать как левая, так и правая резьба метрического типа.

ГОСТ 24705 2004

Данный стандарт оговаривает, какие должна иметь резьба метрическая основные размеры. ГОСТ 24705 2004 распространяется на все резьбы, требования к которым регламентируются ГОСТом 8724 2002, а также ГОСТом 9150 2002.

Это нормативный документ, в котором оговорены требования к профилю метрической резьбы. ГОСТ 9150, в частности, содержит данные о том, каким геометрическим параметрам должен соответствовать основной резьбовой профиль различных типоразмеров. Требования ГОСТа 9150, разработанного в 2002 году, как и двух предыдущих стандартов, распространяются на метрические резьбы, витки которых поднимаются слева вверх (правого типа), и на те, винтовая линия которых поднимается влево (левого типа). Положения данного нормативного документа тесно перекликаются с требованиями, которые приводит ГОСТ 16093 (а также ГОСТы 24705 и 8724).

Данный стандарт оговаривает требования к допускам на метрическую резьбу. Кроме того, ГОСТ 16093 предписывает, как должно осуществляться обозначение резьбы метрического типа. ГОСТ 16093 в последней редакции, которая вступила в действие в 2005 году, включает в себя положения международных стандартов ISO 965-1 и ISO 965-3. Под требования такого нормативного документа, как ГОСТ 16093, подпадает как левая, так и правая резьба.

Стандартизируемым параметрам, указанным в таблицах резьб метрического типа, должны соответствовать размеры резьбы на чертеже будущего изделия. Выбор инструмента, при помощи которого будет выполняться ее нарезка, должен быть обусловлен данными параметрами.

Практический пример нарезания трубной резьбы

В работе использовались:

  1. Плашка ¾ дюйма.
  2. Трубные тиски.
  3. Болгарка.
  4. Напильник.
  5. Плашкодержатель.
  6. Масло машинное.
  7. Труба из нержавеющей стали.

1. Обрабатываемый конец трубы зажимается в тисках, болгаркой подравнивается срез — он должен быть ровный. Напильником выполняется заход (снимается фаска).

2. На трубу надевается резьбонарезной инструмент, который благодаря своей направляющей втулке, сразу встаёт перпендикулярно к трубе. Начинаем, одновременно прижимая, вращать его по часовой стрелке — плашка должна «зацепиться». Делаем примерно два оборота, откручиваем немного назад, чтобы сломалась стружка и добавляем масла. Нарезаем ещё 2–3 оборота — опять сдаём назад.

3. Выполняем резьбу нужной длины, в данном случае порядка 18 мм достаточно для наворачивания муфты.

4. Далее скручиваем плашкодержатель и очищаем резьбовую поверхность от опилок, всё — работа закончена в течение получаса.

Разобравшись в том, какие бывают резьбы и как они выполняются, можно будет без особого труда самостоятельно заменить шпильку или болт, отремонтировать мебель, нарезать трубы для дачи и многое другое.