Обозначение резьбы

Резьбовая поверхность может классифицироваться по достаточно большому количеству различных признаков. Применяемые обозначения позволяют определить основные параметры, за счет чего упрощается выбор подходящих крепежных элементов. В зависимости от того, какая поверхность обрабатывается, выделяют наружную и внутреннюю резьбу. Для внутренней и наружной резьбы свойственны свои одинаковые характеристики. Кроме этого, выделяют следующие типы соединений:

1. Метрические.
2. Метрические конического типа.
3. Трубные цилиндрического типа.
4. Конические трубные.
5. Конические двойные.
6. Упорная резьба.
7. Круглая.
8. Трапецеидальная.

Витки могут быть левыми и правыми. Распространение левой резьбы довольно большое, она служит для крепления обычных и ответственных деталей.

Виды резьбовых соединений

Болты с гайками — самый распространенный вид резьбового крепежа. Используется практические везде, от автомобилей, до радио антенн на крышах высоток. Встречаются так часто, что сложно найти конструкции без них.

Винты и отверстия с резьбой. В этом соединении винт устанавливается в предварительно высверленное отверстие с нарезанной резьбой.

Винты по конструкции похожи на болты, но различие кроется в применении: болты используют чтобы соединить детали насквозь, для фиксации на болт накручивается гайка, а винты вкручивают в соединяемые детали, в заранее подготовленную резьбу.

На фото винты с головкой под внутренний шестигранник, которые соединяют алюминиевые компоненты. Такие винты используются вместо болтов для облегчения веса конструкции и для упрощенного монтажа — чтобы зафиксировать детали достаточно доступа с одной стороны.

Бывают и отдельные детали с резьбой для соединения между собой — например, валы или корпуса, как правило, цилиндрической формы. Самый простой пример, встречающийся в быту — лампочка с резьбой, которая вкручивается в патрон. На приведенном ниже рисунке схема двух цилиндрических корпусов, соединенных вместе.

Область применения

Использование трубных резьбовых соединений актуально во многих сферах промышленности. Изделия могут применяться для соединения резьбы больших и малых размеров, изменения направления трубопровода, связки рукавов с цилиндрами, клапанами и другими компонентами гидравлической системы. Часто их используют для рукавного или трубного разделения, объединения потоков в единую линию, перекрытия труб и рукавов.

Назначение крепежей варьируется в зависимости от их размеров и давления. Согласно нормам DIN 2353, различают следующие серии соединений:

• LL (очень легкие) – подходят для монтажа в небольших холодильных или гидравлических системах, для пропана, сжатого воздуха и др.
• L (легкие) – отличаются универсальностью и могут использоваться в стандартных системах в диапазонах своего рабочего давления.
• S (тяжелые) – предназначены для гидравлических систем высокого давления (в судостроении, химической и горнодобывающей промышленности, в производстве тяжелой техники).

Серия соединителей определяется размером метрической резьбы и наружным диаметром труб. В частности, очень легкие крепежи имеют метрическую резьбу от 8х1 до 12х1 мм и применяются для труб диаметром 4–8 мм.

Стандарты резьбовых шпилек и их применение

Шпилька резьбовая является крепёжным изделием, которое выполнено в соответствии со стандартами качества. Её материал, класс прочности, шаг резьбы, угол резьбы, и прочие параметры регламентируются стандартами:

• DIN 975 — немецкий стандарт качества, шпилька выпускается длиной 1 и 2 метра
• DIN 976 — немецкий стандарт качества, шпилька выпускается длиной от 2,5 до 3 метров

Шпильки могут иметь различные значения класса прочности. Чаще всего мы привыкли видеть маркировки класса прочности: 4.8, 8.8, 10.9. Давайте разберёмся, что обозначают эти цифры.

Первая цифра, перед точкой, помноженная на 100, обозначает предел прочности – механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала.
Вторая цифра, после точки, обозначает предел текучести – механическая характеристика материала, характеризующая напряжение, при котором деформации продолжают расти без увеличения нагрузки.

Чтобы узнать предел текучести нужно вторую цифру после точки умножить на предел прочности и умножить на 10 -1 .

Пример: возьмем крепеж класса прочности 4.8 и рассчитаем предел прочности и предел текучести элемента.

Предел прочности: 4х100=400 Мпа
Предел текучести: 400х0,8=320 Мпа

Различаются шпильки резьбовые не только по классу прочности, но и по углу резьбы. Сегодня можно встретить штангу с углом резьбы 30, 45 и 60 градусов. Если сравнить штангу 30 и 60 градусов, то мы увидим, что шпильки отличаются по внешнему виду.

Слева — шпилька 30°, справа — шпилька 60°

Шпилька 30 градусов имеет более острую и тонкую резьбу, у шпильки 60 градусов резьба более крупная и менее острая. Если вы планируйте ответственное крепление, где на штангу будут задействованы значительные нагрузки, то рекомендуется использовать усиленную штангу DIN 976 с углом резьбы 60 градусов.

Как определить шаг резьбы гайки

Для измерения шага внутренней резьбы гайки лучший способ – подобрать ответный болт, который бы свободно ввинчивался в резьбовое отверстие, а затем произвести расчет по нему. Если подходящих винтов нет, то можно воспользоваться простым способом для которого потребуется листок бумаги и линейка.

Оторвите небольшую полоску бумаги и поместите ее в гайку. Прижмите пальцем бумагу к резьбе, так чтобы на ней остался отпечаток резьбовой поверхности. Для лучшей видимости можно провести по граням витков мазутом или маркером. Приложив к отпечатку линейку, измерьте расстояние L между крайними рисками и посчитайте количество рисок n на этом участке за минусом первой (нулевой). Выполните вычисления по формуле Р = L/(N-1).

Например, оттиск дал 5 четких рисок на отрезке в 10 мм, значит:

Р = L/(N-1) = 10 мм/(5-1) витков = 2.5 мм

Вместо бумаги получить оттиск можно используя спичку или карандаш. Зная внутренний диаметр гайки, предположим 10 мм, и расчетную величину шага, сопоставим полученные данные с таблицей. Находим в резьбовом ряду значение М10 и искомый шаг 2.5 мм (основной). Условное обозначение гайки: М10х2.5.

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.

Резьбовые соединения – это разъемные соединения деталей с помощью резьбы или резьбовыми крепежными деталями – винтами, болтами, шпильками, гайками.

Резьба образуется путем нанесения на поверхность деталей винтовых канавок с сечением согласно профилю резьбы. Образованные таким образом выступы носят название витков.

При сборке и разборке резьбового соединения крепежные винты поворачивают или удерживают от поворота соответствующим инструментом (ключом, отверткой) или непосредственно рукой за головку винта.

Болт предполагает взаимодействие его с гайкой и наличие головки (рис.16.1).

Рисунок 16.1 – Винт с гайкой (болт)

Гайка – это деталь с резьбовым отверстием, навинчиваемая на винт и имеющая форму, приспособленную для захвата ключом или рукой.

Достоинства и недостатки резьбовых соединений.

Достоинства резьбовых соединений:

возможность создания больших осевых сил, благодаря клиновому действию резьбы;

возможность фиксирования зажима в любом положении, благодаря самоторможению;

небольшие габариты и простота изготовления;

надежность и удобство сборки и разборки;

допускают точную установку соединяемых деталей и любую степень затяжки крепежными деталями

наличие концентратов напряжения, понижающих их прочность.

Основные параметры резьбы

К основным параметрам резьбы относятся следующие (рисунок 16.2):

Диаметр резьбы (винта и гайки): наружный d, D; средний d₂, D₂; внутренний d₁, D_1. Профиль резьбы – это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости ее осевого сечения.

Угол профиля α – угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого смещения.

Н – рабочая высота профиля, по которой соприкасаются витки винта и гайки.

P – шаг резьбы (расстояние между двумя одинаковыми поверхностями). Шаг резьбы — 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 резьбы.

Рисунок 16.2 – Основные параметры резьбы

Классификация

По назначению резьбы делятся на:

крепежные, предназначенные для скрепления деталей треугольного профиля (метрические, дюймовые и часовые);

крепежно–уплотняющие, служащие для скрепления деталей и для предохранения от вытекания жидкости (трубная цилиндрическая и коническая, коническая дюймовая и круглая);

резьбы для передачи движения (ходовые), служащие в ходовых и грузовых винтах (прямоугольная, трапецеидальная и упорная).

Приведенное деление по назначению не является строгим т. к. треугольная иногда используется для особо точных ходовых винтов с малым шагом, а упорные резьбы – в качестве крепежных.

В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические и конические резьбы.

Крепежные резьбы

Метрическая резьба (рисунок 16.3) является основной крепежной резьбой. Она имеет треугольный профиль с , диаметр и шаг измеряется в мм. Бывает с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8724 – 81: , .

Рисунок 16.3. – Метрическая резьба

Дюймовая резьба (рисунок 16.4). В России ее применяют для резьбовых деталей старых импортных машин (США, Англии и др.) , диаметр – в дюймах, шаг – числом ниток резьбы на длине в . При обозначении указывают наружную резьбу в дюймах.

Рисунок 16.4. – Дюймовая резьба

3. Часовая резьба является разновидностью метрической, на наружных диаметрах и .

Крепежно – уплотняющие

Т

рубные цилиндрические (рисунок 16.5, а) и конические (рисунок 16.5, б) резьбы представляют собой мелкие дюймовые резьбы (число ниток резьбы на от 28 до 11), нарезаемые в основном на трубах и арматуре трубопроводов с . Для лучшего уплотнения резьбу выполняют с закругленным треугольным профилем без зазоров по выступам и впадинам. Условное обозначение дается по внутреннему диаметру (в дюймах) трубы.

Рисунок 16.5. – Трубные цилиндрические и конические резьбы

Коническая дюймовая резьба является разновидностью дюймовой резьбы, нарезают на конических поверхностях резьбовых изделий с наружным диаметром . Конические дюймовые резьбы обеспечивают герметичность соединений. Ее применение позволяет резко уменьшить время (угол относительного поворота винта и гайки) завинчивание и отвинчивание.

Круглую резьбу (рисунок 16.6) применяют для резьбовых соединений несущих большие динамические нагрузки (вагонные сцепки), в загрязненной среде с частым отвинчиванием (пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, требующих герметичности или хорошего контакта (патрон и цоколь электролампы и.т.п.). Эта резьба удобна для изготовления отливкой, а также выдавливанием в тонкостенных деталях.

Рисунок 16.6 – Круглая резьба

Для передачи движения

Прямоугольная резьба (рисунок 16.7) имеет прямоугольный или квадратный профиль, и – в мм. Эта резьба не стандартизована и применяется сравнительно редко.

Рисунок 16.7 – Прямоугольная резьба

Трапецеидальную резьбу (рисунок 16.8) широко применяют в передачах винт-гайка. Она имеет симметричный профиль с . По сравнению с прямоугольной трапецеидальная резьба имеет большую прочность. При использовании гайки, разъемной по осевой плоскости (направление, у ходовых винтов станков) позволяет выбирать зазоры путем радиального сближения половин гайки и тем самым устраняет люфтовый ход при износе резьбы.

Рисунок 16.8 – Трапецеидальная резьба

Упорную резьбу (рисунок 16.9) применяют в нажимных винтах с большой односторонней осевой нагрузкой. Резьба имеет несимметричный профиль. Закругление повышает прочность винта.

Параметры метрической резьбы, в том числе резьбы крепёжных изделий

Рис. 1. Метрическая резьба и её профиль.

Профиль резьбы — это контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось резьбовой детали. ГОСТ 9150—81 и ГОСТ 8724—81 устанавливают единый номинальный профиль для цилиндрических метрических резьб диаметром до 600 мм, включая резьбы диаметром менее 1 мм. Номинальный профиль резьбы и его элементы показаны на рис. 1. Впадина наружной резьбы (рис. 2) может быть плоскосрезанной или закругленной: R_max = 0,144Р, R_min = 0,108Р, где R — радиус впадины; Р — шаг резьбы.

Рис. 2. Впадины резьбы болта и гайки.

Резьбы определяются следующими основными параметрами: наружным, средним и внутренним диаметрами; шагом; углом профиля; углом наклона сторон профиля.

Наружный диаметр резьбы d (см. рис. 1) —диаметр цилиндра, описанного относительно вершин наружной резьбы (или впадин внутренней резьбы).

Внутренний диаметр d₁ — диаметр цилиндра, вписанного в вершины внутренней резьбы (или впадины наружной резьбы).

Номинальные значения d и dx для наружной и внутренней резьбы одинаковые.

Средний диаметр d₂ — диаметр воображаемого цилиндра, поверхность которого пересекает витки резьбы таким образом, что ширина витков и ширина впадин равны.

Шаг резьбы Р — расстояние между параллельными сторонами двух рядом лежащих витков резьбы крепежа, измеренное вдоль оси.

ГОСТ 8724—81 устанавливает диаметры в диапазоне 0,25. 600 мм и шаги 0,075. 6 мм. Метрические резьбы могут иметь крупный шаг (при диаметрах 0,25. 68 мм) и мелкий шаг (при диаметрах 1. 600 мм).

Угол профиля α — угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости. Угол наклона сторон профиля β — угол между стороной профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для резьб с симметричным профилем β = 0,5α. Для резьб с асимметричным профилем, например для упорной или конической, угол наклона каждой стороны определяется независимо.

Высота исходного треугольника Н — высота остроугольного профиля, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения. Рабочая высота профиля Н₁ — высота плоскосрезанного теоретического профиля, равная полуразности наружного и внутреннего диаметров. Для метрических резьб Н = 0,866025×Р, Н₁ = 0,54126×Р.

Ход P h — величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°; P_h=P×n, где n — число заходов.

В действительности высота соприкосновения меньше, так как система допусков предусматривает определенные зазоры, например, по внутренним диаметрам резьбы гайки и болта.

Рабочая высота витка Н₁ — наибольшая высота соприкосновения; наименьшая выcота соприкосновения обозначается Н_{1 min}. Для резьбы с плоскосрезанным профилем Н₁ и Н_{1 min} определяют наибольшее и наименьшее перекрытие витков резьбы болта и гайки.

Угол подъёма резьбы (винтовой линии)

Для многозаходных резьб в числителе этой формулы следует подставлять вместо Р произведение nP, где n — число заходов.

Длина свинчивания (высота гайки Н) — длина (высота) соприкосновения поверхностей болта и гайки, измеренная вдоль оси.

Обозначается метрическая резьба буквой M (от англ. metric system, метрическая система мер). Резьба с номинальным диаметром 32 мм с крупным шагом обозначается как М32; резьба с номинальным диаметром 16 мм с мелким шагом – М16×1,5; для обозначения левой резьбы в конце добавляются буквы LH.

Заключение

Метрическая резьба является наиболее распространённой в виду широкой стандартизации метрической системы мер.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.

Продукция

• Фланцы
  • Фланцы воротниковые
  • Фланцы плоские
  • Фланцы сосудов и аппаратов
  • Заглушки фланцевые
• Крепеж
  • Болты
  • Гайки
  • Шпильки
  • Шайбы
• Переходы
• Тройники
• Заготовки
• Уплотнения
  • Прокладки стальные
  • Обтюраторы

Изготовим фланцы литые, заготовки из стали 09Г2С, сталь 20, Ст 08Х18Н10Т, 15Х5М

Разновидности резьбовых соединений

В зависимости от типа профиля резьба классифицируется на следующие разновидности:

• метрическая;
• дюймовая;
• трубная цилиндрическая;
• трапецеидальная;
• упорная;
• круглая.

Разновидности профилей резьбы

Наиболее распространенной является резьба метрическая (ГОСТ №9150-81). Ее профиль выполнен в виде равностороннего треугольника под углом 60 0 с шагом витков от 0.25 до 6 мм. Крепежные элементы выпускаются в диаметре 1-600 мм.

Также существует резьба метрическая конического типа, в которой используется конусность 1:16. Такая конфигурация обеспечивает герметичность стыка и стопорение крепежных элементов без необходимости использования стопорных гаек. Нижеприведенная таблица указывает основные параметры метрического профиля.

Таблица размеров метрической резьбы

Дюймовая резьба не имеет нормативных стандартов в отечественной строительной документации. Дюймовый профиль выполнен в треугольной форме с углом 55 0 . Шаг профиля определяется количеством витков на участке длиной в 1″. Конструкция стандартизирована для крепежей с наружным диаметром от 3/16″ до 4″ и количеством витков на 1″ от 3 до 28.

Коническая дюймовая резьба имеет угол профиля в 60 0 и конусность 1:16. Данный профиль обеспечивает высокую герметичность соединения без дополнительных уплотняющих материалов. Это основной тип резьбы в гидравлических и напорных трубопроводах малых диаметров.

Трубная резьба цилиндрического типа (ГОСТ №6357-81) применяется в качестве крепежно-уплотняющей. Ее профиль имеет форму равнобедренного треугольника с углом 55 0 . С целью получения повышенной герметичности профиль выполняется с закругленными верхними гранями без дополнительных зазоров на местах впадин и выступов. Данный вид резьбы стандартизирован под диаметры 1/16″-6″, шаг варьируется в пределах 11-28 витков на 1″.

Трубная резьба всегда выполняется в мелкой конфигурации (с сокращенным шагом), что необходимо для сохранения толщины стенок соединяемых конструкций. Данный вид профиля широко используется для соединения стальных трубопроводов систем отопления и водоснабжения и других деталей цилиндрической формы.

Размеры трубной резьбы

Резьба трапецеидальная (ГОСТ №9481-81) чаще всего используется в крепежах типа винт-гайка. Профиль имеет равностороннюю трапецеидальную форму с углом 30 0 (для крепежных элементов червячных передач – 40 градусов). Используется в крепежах с диаметрами 10-640 мм.

В сравнении с прямоугольным профилем трапецеидальная винтовая линия, при идентичных габаритах, обеспечивает большую прочность соединения. Такая конфигурация позволяет эффективно выполнять подвижные передачи (превращает вращательное движение в поступательное), ввиду чего трапецеидальная резьба повсеместно используется в ходовых гайках, фиксирующих шток трубопроводных задвижек.

Упорная резьба (ГОСТ №24737-81) применяется в крепежах, испытывающих в процессе эксплуатации сильные однонаправленные осевые нагрузки. Ее профиль выполнен в виде разносторонней трапеции, одна из граней которой имеет угол в 3 0 , противоположная – 30 0 . Шаг профиля составляет 2-25 мм, применяется для крепежей диаметром 10-600 мм.

Профиль круглой резьбы (ГОСТ №6042-83) сформирован соединенными между собой дугами с углом между сторонами в 30 0 . Преимуществом такой конфигурации является повышенная устойчивость к эксплуатационному износу, ввиду чего она широко применяется в конструкциях трубопроводной арматуры.

Как определить параметры резьбы?

При выборе трубопроводной арматуры либо фланцевых соединительных элементов возникает необходимость узнать тип и размеры профиля, что нужно для правильного определения параметров ответного крепежа. В большинстве случаев вы столкнетесь с метрической резьбой, которая наиболее распространена в отечественном строительстве и сантехнике.

Метрический профиль имеет унифицированное обозначение типа М8х1.5, в котором:

• М – метрический стандарт;
• 8 – номинальный диаметр;
• 5 – шаг профиля.

Определить шаг профиля можно тремя способами – использовать специальный инструмент (метрический резьбомер), сравнить шаг с крепежа с профилем метчика либо измерить его штангенциркулем. Определение последним методом наиболее простое – необходимо лишь измерить расстояние между десятью витками профиля и разделить полученную длину на 10.

Схема снятия замеров

Номинальный диаметр вымеривается штангенциркулем по наружной грани профиля. Представленная ниже таблица содержит перечень соответствия наиболее распространенных диаметров и шагов профиля метрической резьбы.

Таблица определения типа резьбы

При работе с дюймовой резьбой определить шаг ее профиля можно приложив к крепежу дюймовую линейку и визуально подсчитав количество витков, приходящихся на 1 дюйм (25.4 мм). Используя специальный резьбомер учитывайте, что английский и американский стандарт отличается по углу профиля (60 и 55 0 соответственно), так что тут потребуется внимание при выборе инструмента.

Важно: не забывайте, что шагом у метрической резьбы является расстояние между смежными витками профиля, а у дюймовой – количество витков на 1 дюйм.