Резьба металлическая – элемент разъёмного соединения, которое часто используют для фиксации деталей друг с другом, для сборки механизмов и конструкций, для передачи крутящего момента. Конфигурация – это чередование впадин и выступов, располагающихся на поверхностях тел вращения. В статье рассмотрим типы резьб и их особенности, а также обозначения, области применения, плюсы и минусы таких соединений.
Основные параметры
Резьба по металлу представляет собой чередование впадин и выступов, которые располагаются по винтовой линии и находятся на теле вращения. Основными параметрами являются:
- Профиль. Так называют контур сечения, находящийся в проходящей через ось плоскости.
- Угол профиля, то есть между двумя боковыми сторонами.
- Впадина профиля. Это соединяющий боковые стороны канавок участок.
- Вершина профиля. Зона винтовой поверхности, которая по дну канавки соединяет смежные стороны.
- Шаг. Это отрезок между двумя располагающимися рядом вершинами. Такое расстояние измеряется по оси основания (стержня) детали.
- Диаметр: внутренний, наружный и средний.
Виды резьбы
Виды резьб различаются по:
- Шкале измерения. Это главный критерий классификации, по которому резьбы делятся на рассмотренные далее дюймовые, измеряемые в дюймах, питчевые, для которых действуют питчи, а также метрические, оцениваемые в миллиметрах.
- Расположение рабочей рельефной поверхности. По такому показателю резьбы бываютнаружными с нахождением резьбы снаружи детали и внутренними с расположением внутри.
- Назначение. По этому критерию резьбы делятся на ходовые, преобразующие вращение в движения возвратно-поступательного направления, а также крепёжные, применяемые для соединения элементов.
- Форма. По конфигурации резьба может быть цилиндрической или конической.
- Направление. Существуют правые резьбы и левые.
- Количество заходов. Бывают однозаходные резьбы, а также многозаходные.
- Профиль. По данному параметру выделяют такие виды: трапецеидальные, круглые, треугольные и прямоугольные.
Ниже рассмотрим самые востребованные виды, используемые в разных отраслях промышленности.
Метрическая
Она часто используется при изготовлении метизов, для её измерения используют стандартные миллиметры. Профиль имеет треугольную форму, а угол наклона граней этой фигуры составляет 60 градусов. Вершина может быть заострённой либо притуплённой, скошенной. Для этого типа действует государственный стандарт под номером 16093-2004. Есть три класса точности: точный, грубый и средний.
Метрическая коническая
Боковые поверхности в данном варианте имеют небольшой угол наклона. Это придаёт стыкам повышенную герметичность и делает соединения более надёжными, подходящими для различных технологических линий и инженерных систем. Также снижаются риски самопроизвольного раскручивания.
Метрическая цилиндрическая
В основе – метрический тип с углом схождения граней 60 градусов. Отличие от стандартного варианта заключается в винте с увеличенным радиусом впадины. Такая особенность придаёт соединениям усталостные отличные качества и повышенную жаростойкость.
Дюймовая
По британскому стандарту для измерения диаметров используются дюймы, которые могут иметь как целые значения, так и дробные. Гребни более длинные, если сравнивать с метрической резьбой. Угол схождения граней в вершине треугольника составляет 55 градусов.
Такой тип подходит для изготовления крепёжных элементов (особенно британских и американских), а также для разъёмной стыковки частей трубопроводов – клапанов, труб, кранов, измерительного оборудования. Параметры регламентируются ГОСТ под номером 6111-52, в котором можно найти изложенные в таблицах стандартизированные размеры, соответствующие допуски и шаги. Все показатели приводятся в дюймах.
Важно! Дюймовый крепёж нельзя совмещать с метрическим.
Дюймовая коническая
Профилем таких резьб является треугольник. Его верхний угол равен 60 градусам. Этот вариант подходит для соединений в трубопроводах с разным содержимым: водой, маслами, топливом, газами. В последние несколько лет выпускают детали с коническими дюймовыми резьбами, которые соответствуют метрической системе мер.
Дюймовая цилиндрическая
Этот стандарт широко применяется на территории Северной Америки. Профиль также выполняется в виде треугольника, боковые грани которого в вершине сходятся под 60-градусным углом. Этот тип востребован в фототехнике, в изготовлении сложных устройств, узкопрофильного оборудования.
Питчевая
Назначение – передача движений. Для измерений применяются питчи. Одна такая единица равна 3,14 дециметра. Витки имеют конфигурацию трапеции, эвольвенты или архимедовой спирали. Они наклонены под 40-градусным углом, благодаря чему сцепление с ответными принимающими силу элементами получается надёжным и прочным. Питчевые резьбы встречаются в передачах зубчатого и червячного типов, используемых в экструдерах, прессах, домкратах, подъёмных механизмах.
Упорная
Подходит для узлов, подвергающихся критическим нагрузкам. Профиль имеет вид трапеции, в которой первая рабочая сторона располагается под углом, составляющим 3 градуса. Угол наклона противоположной, второй стороны равен 30 градусам. Соединения приобретают механическую увеличенную прочность, выдерживают значительные осевые нагрузки.
Круглая резьба
Профиль плавный, имеет скругления. Его впадины и вершины сформированы сегментами окружностей. При нарезании или создании круглых резьб другими способами основываются на государственный стандарт 13536-68. Такой профиль часто встречается в кранах и других трубопроводных арматурах.
Трапецеидальная резьба
Профиль в такой резьбе имеет вид трапеции. Эта конфигурация минимизирует возникающие при трении потери и повышает стойкость к увеличенным нагрузкам. Такой вариант считается ходовым, он обладает самотормозящими свойствами. Когда гайка перемещается по стержню, возникает значительная сила трения. Это исключает дополнительную фиксацию гайки на валу.
Трапецеидальные резьбы преобразуют вращения в движения по трапециевидной траектории. Пример – установленный в шлифовальном или токарном станке ходовой вал. Другие сферы применения – тракторы и иная спецтехника, автомобили, кузнечные прессы, литьевые машины, робототехника, сборочные конвейеры.
Трубная коническая резьба
Трубные резьбы применяют для стыковки составляющих различных трубопроводов в системах холодного и горячего водоснабжения, канализаций, газоснабжения, отопления, транспортировки и подачи топлив, масел или других жидкостей.
Конический вид применяется для крепежа и уплотнения, то есть одновременно фиксирует и обеспечивает герметизацию без использования дополнительных герметиков, шайб. Боковые кромки отличаются конической формой, а углы их вершин составляют по 55 градусов. В ГОСТ под номером 6211-81 перечислены предъявляемые требования, и одно из них – соответствие дюймовым профилям.
Трубная цилиндрическая
Для цилиндрических трубных резьб действует другой стандарт, его номер – 6357-81. Вершинный уголь профиля равен 55 градусам. Впадины и выступы располагаются на трубе с сечением в виде цилиндра. Цилиндрическая резьба служит для соединения элементов газовых, водяных, паровых, масляных, топливных трубопроводов.
Общепринятые обозначения
Для каждого из типов предусмотрены общепринятые буквенные обозначения:
- p’’ – питчевые резьбы;
- K – конические;
- M – метрические;
- G – дюймовые;
- Rd – круглые;
- Tr – трапецеидальные;
- S – упорные.
Достоинства и недостатки резьбовых соединений
Такие соединения считаются самыми востребованными в разных сферах. И они имеют несколько достоинств:
- Надёжность. Благодаря прочному сцеплению впадин и вершин двух элементов они не разъединяются.
- Простой монтаж. Для фиксации не нужны специальные инструменты. Потребуется лишь немного усилий.
- Несложный демонтаж. Если нужно будет заменить крепёж или отдельную деталь, для этого не понадобится разбирать весь механизм или нарушать целостность корпуса.
- Невысокая стоимость. Она обусловливается массовым производством деталей, их стандартизацией и унификацией, а также относительно недорогими технологиями изготовления (это накатка, точение).
- Единые стандарты, распространяющиеся на резьбовые соединения и упрощающие их подбор и создание. Для каждого вида действует отдельный ГОСТ.
- Удобное обслуживание. Механизмы несложно собирать и при необходимости разбирать, например, для смазывания, замены вышедших из строя элементов.
Недостатков не так много:
- Присутствие в конструкции впадин обусловливает появление зон увеличенного, концентрированного напряжения. Это негативно сказывается на прочностных характеристиках.
- Вероятность самораскручивания. Для снижения его рисков в некоторых механизмах используются средства стопорения.
Инструмент для нарезания резьбы
Существуют специальные резьбонарезные инструменты и станки, а также многопрофильное оборудование для широкого спектра задач. Резьбу возможно сформировать такими методами:
- нарезанием с помощью резцов на токарных станках (как наружные резьбы, так и внутренние);
- резьбофрезерованием с применением резьбонарезных вихревых головок, а также других рабочих элементов – резьбофрез;
- нарезанием с использованием плашек (для внешних резьб), резьбонарезных головок, метчиков (для внутреннего рельефа);
- накатыванием, для которого используются раскатники, ролики, накатные плашки и головки, гребёнки;
- шлифованием;
- иными способами, например, прессовкой, выдавливанием, литьём на этапе производства заготовок, штамповкой.
Изображения на чертежах
Для чертежей обычно используют упрощённые, схематические изображения. И они не зависят от профиля. Действуют общие правила, прописанные в соответствующем ГОСТ. Согласно им, на внешних поверхностях (на стержнях-основаниях) наружный диаметр указывают в виде толстой сплошной линии, а внутренний – в виде дуги, сформированной тонкой линией и равной трём четвертям полной окружности. Внутреннюю резьбу, располагающуюся в отверстиях, наносят на чертёжи непрерывной толстой линией по диаметру внутреннему и тонкой непрерывающейся линией – по наружному.
Тонкие сплошные линии удаляют от толстых на расстояние не меньше 0,8 мм. При этом удаление не должно быть больше значения шага. В участках разрезов штриховка должна доводиться до схематического обозначения наружного диаметра (располагается на стержне) и до контура внутреннего диаметра (находится в отверстии). Изображения дополняются короткими надписями для идентификации.
Как определить тип резьбы?
Опытный специалист способен сразу выявить тип резьбы и отличить, например, питчевую от метрической. Но определить «на глаз» размер и особенности конфигурации крайне сложно, особенно человеку, не владеющему профильными знаниями. Есть два способа оценки. Первый – штангенциркуль. Этим инструментом измеряют деталь, затем полученное значение интерпретируют с помощью таблиц. Они есть в действующих государственных стандартах для разных видов резьб.
Второй вариант – шаблоны. Это набор выполненных из металла пластин или листов, в которых предусмотрены отверстия. В них помещаются детали с резьбами, далее по нанесённым на шаблоны пометкам определяются искомые параметры. Есть наборы зарубежного производства и российского. Обычно в них входят шаблоны для разных единиц измерения, что позволяет работать с широким спектром деталей.
Полезная информация! Если нужно перевести дюймы в миллиметры или наоборот, можно воспользоваться таблицей со стандартными значениями для разных единиц измерения.
Сферы применения резьбовых соединений
Наиболее часто резьба встречается в крепёжных элементах, используемых для сборки механизмов и конструкций посредством разъёмных соединений. К такому крепежу относят болты, шпили, гайки, винты. Также резьбы встречаются в подъёмных, других подвижных механизмах, в которых нужно трансформировать вращательные движения или передавать крутящий момент.
Сферы применения:
- возведение мостовых, опорных конструкций;
- прокладка трубопроводов в инженерных системах (отопления, воздухоотведения, канализаций, водоснабжения, кондиционирования);
- сборка многокомпонентных конструкций, различных механизмов, отдельных изделий: корпусов редукторов, крышек подшипников, силовых агрегатов;
- изготовление автомобилей, станков, бытовой и специализированной техники;
- монтаж защитных, вспомогательных элементов: заглушек, крышек;
- установка несущих элементов, в том числе для тяжёлых сооружений;
- установка на предприятиях станков, производственных линий;
- быт, например, фиксация элементов интерьера.
Заключение
От качества резьбы и её соответствия стандартам зависит надёжности формируемых соединений. Чтобы они были надёжными, доверить нарезание стоит профессионалам. Компания Profbau качественно и точно в срок формирует резьбы всех существующих типов. Наши мастера имеют большой опыт, владеют современными технологиями и используют передовое оборудование. Связаться с нами можно через заявку на сайте, лично в офисе, по электронной почте и по телефону.
