Классификация резьб по металлу

Применение калибров

Пробки со вставками являются главным типом резьбовых пробок, имеют конусный хвостовик. Они изготавливаются диаметром от 1 до 50 мм. Уплотнение резьбовых соединений с внешним диаметром от 50 до 100 мм делают в виде насадок, фиксируемых на концах пластмассовой ручки винтами. Проверку внешней резьбы производят резьбовыми кольцами, изготовленными диаметром от 1 до 100 мм. Проходные кольца нарезаются по всей ширине кольца. Их внешняя поверхность накатывается. Непроходимые кольца обладают укороченной резьбой (оставляют только два три витка с укороченной резьбой). На них создают отличительную проточку посередине внешней накатанной цилиндрической поверхности кольца.

Способы герметизации резьбовых соединений труб

Герметизация трубных соединений необходима для предотвращения утечек жидкостей и газов. Качественный герметик для резьбовых соединений водопровода позволит избежать протечек в будущем.

В случае резьбовых соединений герметизация может быть осуществлена несколькими способами:

• Использование прокладок. Для данного способа требуется достаточная толщина трубных срезов на торцах. Сами трубные торцы обычно не обеспечивают герметично сжатого соединения, но применение прокладок даёт возможность устранить эту проблему. В частности, данный вариант герметизации часто применяется в соединениях с накидной гайкой.
• Подмотки для резьбы. При таком способе резьба уплотняется посредством обвязки всевозможными обмоточными материалами: полимерными нитями и лентами, трубными компаундами и прочими видами затвердевающих герметиков, уплотняющими пастами и смазками, натуральными либо искусственными волокнами и т.д.
• Герметизация посредством деформации материалов. Такой вариант используется в пластиковых трубопроводах низкого давления, соединённых с помощью резьбы. Труба из пластика, снабжённая внешней резьбой, с упором вкручивается в другую, у которой резьба расположена внутри. При таком вкручивании пластик подвергается деформации и хорошо заполняет промежуточное резьбовое пространство, практически не оставляя зазоров.

Что же касается соединения трубопроводов высокого давления, то здесь обычно используется конический тип резьбовых трубных соединений. При таком способе по мере вкручивания одна труба прижимается к другой всё более и более плотно, почти не оставляя промежуточных зазоров между резьбовыми канавками. Тем не менее, дополнительная герметизация таким трубам всё-таки требуется, и здесь используются особо прочные разновидности синтетических герметиков.

Основная информация и сферы применения

Чаще всего резьбовое соединение изготавливается в метрической системе. Размеры резьбы могут быть абсолютно разными. Витки наносятся на наружные или внутренние поверхности какого-либо элемента цилиндрической формы. Именно такой вид имеют наиболее распространённые крепёжные детали:

1. Гайки.
2. Шпильки.
3. Болты.
4. Винты и так далее.

Изделия с конической формой с метрическим типом резьбы нужны в тех случаях, когда соединению требуется высокая герметичность. Профиль под углом позволяет не использовать дополнительные уплотнители. Такой вид с успехом себя зарекомендовал во время монтажа трубопроводов, по которым движутся жидкости и газы. Трубная резьба при невысоком давлении среды отлично справляется с задачей без прокладок. Также конический тип применяется при создании крышек для различных ёмкостей для герметизации отверстия.

Существует и менее распространённый тип резьбы. Он называется ленточным (прямоугольным). Такой вид применяется в основном в машиностроении.

Метрический тип соединений имеет ряд таких параметров:

1. Диаметр.
2. Шаг резьбы.
3. Толщина и расположение.
4. Высота.
5. Направление витков.

Чтобы понять, что такое шаг резьбы, достаточно взглянуть на обычный болт (неважно, шестигранная головка или стандартная). Это расстояние между отдельными витками

Есть и другие параметры, благодаря которым метрические соединения подразделяются на виды, имеющие свои условные обозначения из букв и цифр.

Резьбовые соединения получили огромную популярность из-за большого количества преимуществ, среди которых:

1. Надёжность и длительный эксплуатационный срок.
2. Возможность регулировать степень сжатия.
3. Простота конструкции.
4. Фиксация в закрученном положении.

Из недостатков можно выделить неравномерность распределения номинальной нагрузки по всей ширине и длине витков. Если часто разбирать и собирать конструкцию, то это ускоряет износ элементов. Чтобы продлить срок службы, желательно каждый раз снимать фаску на глубину повреждения, но это применимо не во всех случаях. Также детали с разным шагом не подойдут друг к другу.

Основные параметры резьбовых соединений

Главными параметрами являются:

• d (D) — внешний диаметр, резьба по которому обозначается условно;
• d1 (D1) — внутренний диаметр винта (гайки);
• d2 (D2) — средний диаметр, то есть диаметр представляемого соосного с резьбой цилиндра;
• P-шаг, соответствует расстоянию между соседними одинаковыми (левыми или правыми) боковыми гранями профиля в направленности, параллельной оси резьбы;
• t-ход, который соответствует относительному продольному передвижению за один оборот винта (гайки) и равен произведению шага на число мероприятий, t=P·n; для 2-х и 3-заходных винтов, когда происходит одновременная навивка соответственно 2-х и 3-х проволок указанного размера, величина хода равняется соответственно 2Р — для 2-заходного винта и 3P — для 3-заходного;
• α — угол профиля, пригодность резьбы определяет угол наклона боковых сторон, равный для симметричных резьбовых α/2.

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.

https://youtube.com/watch?v=RJTRMwuv5QA

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.

Изображение и обозначение резьбы на чертежах

Зачастую при отображении разреза применяется тонкая линия, которая немного заходят на штриховку. Для обозначения подобного соединения на выносных размерных линиях указывается тип соединения (к примеру, «М» указывает на метрическую). Следующая цифра отображает диаметральный размер.
В некоторых случаях применяется условное обозначение резьбы, связанное с отображением профиля. Подобная выноска требуется для обозначения угла между отдельными витками.
При создании ответственных и высокоточных изделий указывается допуск размеров

Как правило, для этого отображается выносная полка или обычные размерные линии.
Шероховатость образующейся поверхности также имеет важное значение при создании качественных и ответственных крепежных элементов.

Схематическое обозначение конической резьбы практически не отличается от метрической. В некоторых случаях витки изображаются в оригинальном виде. Однако, изобразить ее довольно сложно, поэтому чаще всего применяется условное обозначение.

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.

Метрические резьбы

Метрические резьбовые соединения каждого диаметра в интервале 1–600 мм могут изготавливаться с шагами нескольких размеров. Однако они должны быть не более 6 мм. Большие шаги имеются только в резьбе диаметром 1–68 мм. Они используются, когда необходимо соединить большие детали. Кроме того, предусмотрен ряд мелких шагов, которые делают при тонкостенных деталях и ограниченной длине скручивания для повышения прочности и самотормозящих свойств при вибрационных нагрузках. А также в случаях, когда необходимо получить малые осевые передвижения при значительных углах поворота (например, микрометрические винты устройств). Длина скручивания с мелким шагом непостоянна и колеблется от 0,3 до 2d. ГОСТ 8724-81 содержит все указания о наличии и преимущества метрической резьбы (табл).

Таблица «Размеры и шаги метрических резьб» приведена ниже.

Диаметры, d, D, мм	Шаги, P, мм
1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	большие	мелкие
4	3	2	1,5	1,25	1	0,75

Назначение резьбы и ее элементы

Назначение рассматриваемого крепежного элемента заключается в соединении и фиксации отдельных элементов. Рассматриваемые изделия могут быть предназначены для передачи вращения или некоторых усилий. Основными элементами можно назвать:

1. Профиль рассматривается в сечении, которое образуется при прохождении через ось. Другими словами, создаваемая ось рассекает изделие по полам, в результате чего отображается определенная форма. На основе полученного изображения можно определить некоторые другие наиболее важные параметры.
2. Витком называют часть поверхности, которая образуется при полном обороте. В некоторых случаях указывается число витков рабочей части. Определить этот показатель можно при делении протяженности рабочей части на показатель шага.
3. Угол профиля образуется между боковыми сторонами. В некоторых случаях этот параметр указывается на чертежах. Для обозначения угла применяется плоскость, проходящая через ось изделия.
4. Шаг резьбы считается наиболее важным параметром, который указывается в технической документации и на чертежах. Подобный параметр определяет расстояние между параллельными точками двух рядом лежащих впадин. В метрических указанное расстояние обозначается в миллиметрах.
5. Высота профиля считается также важным параметром. Он учитывается при проектировании различных изделий. Высота профиля – расстояние, которое образуется между вершиной витков и основанием. С увеличением этого параметра существенно повышается прочность получаемого соединения, но усложняется процесс свинчивания.
6. Наружный, средний и внутренний диаметр. На чертежах и в другой технической документации, как правило, указывается наружный диаметр – диаметральный размер, который описывает около резьбовую поверхность. Другие показатели учитываются крайне редко, но также заносятся в специальные таблицы.

Некоторые из приведенных выше параметров указываются на чертежа специальными обозначениями, другие можно найти в специальной технической документации. При нарезании витков уделяется информация наружному диаметру и шагу их расположения.

Недостатки соединений

Отрицательных сторон у данного вида соединений не так уж и много. Одна из них — это возникновение большого напряжения во впадинах. Кроме того, их нельзя применять в устройствах и механизмах, которые обладают высокой вибрацией, так как винты могут самостоятельно выкручиваться, что не является хорошим знаком.

Поэтому необходимо следить за этим, и в случае возникновения такой ситуации — исправить положение винтов.

Такое качество, как стоимость, можно отнести как к положительным, так и к отрицательным сторонам.

Одноходовые резьбы стоят значительно ниже, чем многоходовые. Здесь каждый выбирает в соответствии с личными предпочтениями. Многие конструкторские организации используют именно многоходовые резьбы, так как они отличаются надежностью и прочностью.

Итак, мы выяснили, что собой представляет такой вид соединения, как трапецеидальная резьба, размеры ее, преимущества и недостатки.

Профиль резьбы — равнобочная трапеция с углом 30° между боковыми сторонами (рис 3, в). Трапецеидальная резьба может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой.

Диаметры и шаги однозаходной трапецеидальной резьбы в интервале диаметров от 12 до 50 мм приведены в табл. 2. Те же размеры и число заходов для многозаходной резьбы приведены в табл. 3.

Примеры обозначения резьбы:

трапецеидальная рднозаходная с номинальным диаметром 36 мм и шагом 6 мм:

ТгЗбхб; то же, резьба левая:

Tг 36×6 LH;

трапецеидальная, трехзаходная с номинальным диаметром 40 мм, шагом 3 мм и ходом 9 мм:

Тг
40 х
9 (РЗ)

Примеры обозначения резьбы на чертеже приведены на рис. 5. у

Таблица 2. Диаметры и шаги трапецеидальной однозаходной резьбы по ГОСТ 24738 81, мм

Диаметр d	ряд			—		—		-»		—		—
	—		—		—		—		— ■	30,
шаг	p
р*						3;8	3;8	3;8	3;8	3; 10
Диаметр d	ряд					—		—				— —
	—		—		—		—		—
шаг	Р								8,
Р*	3; 10	3;10	3;10	3;10	3;10	3;10	3;12	3;12	3;12	3; 12

Примечание:
1. При выборе резьбы первый ряд следует предпочитать второму;

2. Предпочтительные шаги обозначены *.

Tаблица 3. Основные размеры трапецеидальной многозаходнои резьбы по ГОСТ 24739 81, мм

d	Шаг резьбы	Ход резьбы при числе заходов
Ряд1	Ряд 2	Р	Р*
						(8)
	—		—
	—		—
	—		—
,-. —	—			(16)	(20)
—			—
—				(20)
	_		—
—				(24)
—			—
—				(24)
	—		—
—			(21)	(28)
	—		—
_-				(28)
	■ —		—
—				(32)
		(24)	(36)	(48)
—			—
—				(32)
	—	(24)	(36)	(48)

Примечание: Резьба, значение хода которой заключено в скобки, имеет угол подъема более 10°.

Резьба упорная.

Основное назначение резьбы — передача посредством винта осевой нагрузки в одном направлении, например, в домкратах, прессах и т.п. Профиль резьбы — неравнобочная трапеция (рис.3, г).

: > v Диаметры и шаги упорной резьбы в интервале диаметров от 16 до 42 мм приведены в табл. 4.

Примеры обозначения резьбы: »

упорная однозаходная правая диаметром 32 мм с шагом 6 мм:

то же, резьба левая:

S32x6LH.
На чертеже резьба обозначается, как показано на рис. 6.

Рис. 6

Таблица 4. Диаметры и шаги упорной резьбы по ГОСТ 10177 82, мм.

Диаметр d	Шаг
Ряд1	Ряд 2	Р*	Р
—
	—
—			3;8
	—		3;8
—			3;8
	—		3;8
—			3;10
	—		3;10
—			3;10
	—		3;10
—			3;10
	—		3;10

Примечание^. При выборе диаметров резьбы первый ряд следует предпочитать второму.

Шаги, являющиеся предпочтительными при разработке новых конструкций.

Трубная цилиндрическая резьба.

Эту резьбу применяют в цилиндрических соединениях труб и соединениях внутренней цилиндрической резьбы с наружной конической резьбой.

Профиль (рис. 3, б) и основные размеры установлены ГОСТ 6357 81. Значения основных размеров трубной цилиндрической резьбы приведены в табл. 5.

Обозначение трубной резьбы (рис. 7, а, б) состоит из буквы G и размера резьбы в дюймах, например:

Обозначение это условное, т.к. указывает диаметр не резьбы, а отверстия в трубе (условный проход DN
при определенной толщине стенки). Наружный диаметр трубной резьбы будет больше обозначенного на чертеже. Например, обозначение G1
соответствует трубной резьбе, имеющей наружный диаметр d=33,25м
ми предназначенной для труб с внутренним диаметром 1″ (25,4 мм).

Трубная цилиндрическая резьба одного и того же диаметра (условного прохода DN)
может быть выполнена на трубах с различной толщиной стенки и даже на сплошном стержне.

Рис. 7. Условные обозначения трубной цилиндрической и конической резьбы: а) трубная цилиндрическая резьба G 1 1/2;

б) резьба того же размера внутренняя, левая; в) наружная трубная коническая резьба; г) внутренняя трубная коническая

Таблица 5. Основные размеры трубной цилиндрической резьбы

Наша кнопка

Примечание

1. В утратившем силу в РФ стандарте ГОСТ 1497.4-87 существовал также класс прочности 6.6.
2. Минимальный класс прочности гайки для данного класса прочности болта при создании болтового соединения.
3. Стандарт, применяемый в автомобилестроении.
4. ksi = 1000 psi = 6,895 MPa.
5. ГОСТ Р 52627-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.
6. ГОСТ Р 52628-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.

Преимущества и недостатки

Преимущества резьбовых соединений:

• высокая прочность и надежность;
• возможность многократной сборки и разборки;
• унификация болтов и гаек в соответствии с международными стандартами;
• удобство сборки и разборки конструкции;
• повышенное усилие при сопряжении поверхностей при небольшой нагрузке, прилагаемой к инструменту.

Наибольшее распространение получило болтовое соединение, при котором в сопрягаемых деталях необходимо просверлить отверстия соответствующего размера. В случае поломки или повреждения достаточно отвернуть гайку и установить новый крепеж. Корпусные детали остаются нетронутыми, что снижает себестоимость ремонта. Если сквозное отверстие выполнить невозможно, то используют винты с головкой под отвертку или специальную биту. Шпильки применяют для узлов из легких сплавов или для агрегатов, требующих периодической разборки для обслуживания или ремонта.

Для установки шпилек или винтов в деталях выполняются отверстия, которые формируют зоны повышенного напряжения в металле. При приложении чрезмерной нагрузки возможно частичное или полное разрушение узла или срыв крепления. Для предотвращения самопроизвольного отворачивания необходимы установка пружинных шайб либо шплинтов или нанесение герметика на резьбу. В ряде узлов применяют болты с конической кромкой, предотвращающей самопроизвольное отворачивание (например, крепления колесных дисков автомобилей к ступице).

Большим недостатком резьбовых соединений является наличие точек концентрации напряжений по длине профиля. Кроме того, следует учесть неравномерное распределение нагрузки по виткам. Например, при использовании гайки с 10 витками на первый приходится 34% усилий, а на последний — менее 1%. По этой причине в стандартных конструкциях высота гайки составляет 0,5-0,8 от диаметра.

При приложении знакопеременных нагрузок в резьбовых соединениях появляются усталостные трещины, приводящие к разрушению конструкции. Несмотря на подобную особенность, болты широко используются в машиностроении, при сборке мостов и корпусов кораблей, для соединения железнодорожных путей, в самолетостроении или аэрокосмической индустрии.

Обозначение на чертеже

Изображение резьбового соединения на чертеже представляет собой процедуру буквенного обозначения типа нарезки изделия. На рисунке прямоугольный тип нарезки может изображаться 2 способами: посредством местного разреза, где обозначаются ее основные размерные характеристики, и с применением выносного элемента – дополнительного рисунка части изделия в увеличенном размере. Для прямоугольной резьбы не существует точных стандартов обозначения. Поэтому на чертеже для ее изготовления приводится вся необходимая информация о размерах нарезки.

Согласно ГОСТ № 2.311—68, при составлении резьбовых чертежей на производстве линия винта заменяется одной 2 сплошными линиями – основной и тонкой. В этом случае для изображения внутреннего и наружного диаметра действуют следующие правила:

1. При наружной резьбе внешний диаметр обозначается сплошными основными линиями, внутренний диаметр – сплошной тонкой. Расстояние между линиями должно составляет не менее 0,008 см. Оно может быть больше величины шага.
2. Сплошная тонкая линия проводится на величину длины нарезки без сбега. С ней пересекается граница фаски.
3. По внутреннему диаметру изображается дуга, длина которой составляет 0,75 от длины окружности. Она размыкается в любом месте. При этом фаска на чертеже не обозначается.
4. При внутренней нарезке внешний диаметр изображается сплошной тонкой линией, внутренний диаметр – сплошной основной. Невидимые участки нарезки обозначаются пунктирными линиями. В этом случае линию, определяющую границу нарезания, рисуют на стержне до начала сбега.
5. Рядом с границей резьбы во время ее изготовления образуется глухое отверстие, именуемое гнездом. Оно выполнено в форме конуса. Его угол при вершине составляет 120°. При условии, что дно глухого отверстия находится рядом с концом резьбы, то допускается обозначение нарезки до конца отверстия.

Что делают на станках с ЧПУ: сферы применения

Средства измерения параметров резьбы

Микрометр со вставками является основным устройством для замера среднего диаметра нарезки в машиностроении (его часто называют «нарезной микрометр»). Чтобы провести расчет резьбовых соединений, пользуются определением, в котором средним диаметром резьбы считают длину между параллельными сторонами витков, расположенными на противоположных сторонах оси нарезки, и измеряя перпендикулярно оси нарезки.

Отличие микрометра от гладкого микрометра МК в том, что на торцах его пятки и микровинта сделаны отверстия, в которых размещаются вставки. Когда прибор охватывает вставками реальную резьбу, коническая вставка входит во впадины, а призматическая охватывает виток. В этом расположении отсчет по шкалам барабана и стебля дает размер среднего диаметра измеряемой детали.

Микрометр со вставками имеет цену деления с=0,01 мм. Диапазон измерения – 25 мм, а границы измерения: 0-25; 25-50 и т. д., до 325-350 мм.

Микрометр от 0 до 25 мм устанавливается на «0» гайками вместе со вставками, возведенными до упора, а микрометры для измерения размеров более 25 мм устанавливаются на нижнюю границу измерения с приложенной к каждому прибору установочной меры. Вставки для замера среднего диаметра приложены парами к каждому микрометру: призматическая и коническая. Размер измерительных поверхностей каждой пары зависит от шага резьбы. Погрешность измерения микрометром со вставками составляет от 0,025 до 0,20 мм.