какие виды резьбы бывают по металлу
Особенности отдельных видов резьбы по металлу
В машиностроении применяют два типа соединений — разъемные и неразъемные. Первый тип получается благодаря клепкам и болтовым креплениям, такой способ наиболее распространен. Второй тип получается при помощи сварного шва, пайки припоем, а также склеивания деталей. Если детали скрепляются первым способом, используют специальные резьбы по металлу, которые бывают разных видов.
Резьба на металле
Основные параметры и свойства
Профиль резьбы различного материала представляет собой сечение плоскости, проходящей вдоль оси заготовки. К основным характеристикам относят:
Назначение
Резьбовые профили бывают наружными и внутренними. Они применяются для следующих целей:
Виды резьбы
Цилиндрическая резьба по металлу классифицируется по размерам, положению на поверхности, числу заходов и области использования. В производстве выделяют несколько видов резьбы:
Данные виды используются в промышленности для соединения деталей различных видов.
Метрическая
Такой вид резьбового профиля применяется для крепежных соединений. В результате соблюдения технических условий ее можно использовать как ходовую. В разрезе резьба имеет вид треугольника с равными боковыми сторонами, угол вершины которого равен 55°. Изготавливается с одним или несколькими заходами для увеличения прочности соединения деталей.
В промышленности выделяют резьбы с размерами от 0,25 мм до 600 мм, при шаге 0,25 мм до 6мм, правого и левого исполнения. Мелкий шаг применяется для тонкостенных поверхностей. В маркировке изделия присутствует буквенное обозначение М, размер, шаг, а также добавляют число заходов и вид исполнения.
Метрическая резьба
Дюймовая
Применяется такой тип резьбы для соединения труб и запорной арматуры. Наносится на металлические поверхности и пластик. Размеры указываются в дюймах, в разрезе имеет вид треугольника с равными сторонами с углом вершины 55°. Впадины и вершины удаляются для предотвращения притирания металла. Размерный ряд начинается от 3/16 до 4 дюймов.
Метрическая коническая
Данный резьбовой профиль наносят на заготовку конического вида по внутренней или внешней поверхности. По техническим условиям угол конусности составляет значение 1:16. Применяется в трубных креплениях для создания повышенной герметичности. На чертежах метрическая коническая резьба маркируется МК, затем указывается значения размера и шага.
Круглая
Круглая резьба используется в трубных крепежах, при соединении кранов, стыков и ответвлений. В документации маркируется Кр, после указаны номинальные размерные значения. В основании и на вершинах производятся округлый профиль с углом 30°.
Трапецеидальная
Резьбу такого вида считают ходовым. Отличается от аналогов свойством самостоятельного торможения. Данная характеристика достигается при вращательном движении гайки по валу, в результате которого появляется повышенное трение. Не требует использования дополнительных элементов для закрепления деталей.
Применяется трапецеидальная резьба для преобразования вращения в поступательное трапецеидальное. Используется в автомобильной технике, промышленном оборудовании, станках, робототехнике. Движение детали на валу проходит плавно без рывков. Номинальные размеры от 8 мм до 640 мм, при шаге от 1,5 мм до 12 мм. На схемах маркируется Тр, а после указываются основные параметры.
Упорная
Используется такой тип резьбового профиля для оборудования, на валах которого наблюдается повышенная осевая нагрузка. В разрезе представляет собой трапецию с расположением рабочей стороны под углом 3°, а другой под углом 30°. Обозначается латинской буквой S.
Упорная резьба
Достоинства и недостатки резьбовых соединений
К эксплуатационным преимуществам резьбового соединения относят:
Минусом резьбового соединения считают неравномерную нагрузку по линии профиля резьбы. Такое явление может привести к преждевременному разрушению первого витка, в результате повышенных эксплуатационных усилий. Также недостатком является эффект самостоятельного отвинчивания под действием вибраций.
Нарезание резьбы
Производится при помощи нескольких способов:
Самостоятельно в условиях гаража можно изготовить внешний профиль крепежа, при этом следует выполнить следующие манипуляции:
Для внутренней нарезки применяют метчики и выполняют следующие манипуляции:
Для предотвращения поломок инструмента рекомендуется следующее:
Для получения качественного крепления необходимо соблюдать рекомендации и правила по нарезанию резьбы. Подбор качественного инструмента облегчит задачу и ускорит процесс.
Классификация резьбы
Большинство выпускаемых современной промышленностью конструкций, выполненных из дерева, пластика, металла и других материалов, скрепляются посредством соединений резьбового типа. Совокупность таких факторов, как надежность и простота не в ущерб эффективности, обусловила их широкое распространение в промышленном производстве, начиная от строительной сферы, включая машино- и автомобилестроение, и заканчивая прокладкой трубопроводов. Резьбовые соединения, кроме того, активно используются в бытовых целях. В целом, резьба выглядит в виде гребней и впадин однородного сечения спиралевидной конфигурации. Витки могут накатываться на наружную поверхность цилиндра, либо на поверхность внутреннюю предварительно проделанного отверстия. Рассмотрим подробнее существующие виды резьбы.
Резьба метрическая
Особенности
Мелкая нарезка актуальна для формирования соединений с повышенной герметичностью.
Крупная резьба подходит для соединений, подверженных ударным нагрузкам.
Большинство регулировочных соединений создаются с использованием резьбы, накатанной с мелким шагом. Причина – небольшое расстояние, отделяющее соседние витки, облегчает процедуру модификации параметров
Назовем основные.
Разница профиля не позволяет осуществить соединение деталей, на поверхности которых накатана дюймовая и метрическая резьба. Скрепление получится хрупким, и что не менее критично – негерметичным. При транспортировке это может обусловить протекание жидкостей.
Резьба цилиндрическая трубная
Согласно положениям ГОСТа 6357-81 профиль резьбы трубной цилиндрической совпадает с профилем ранее рассмотренной дюймовой резьбы. Используется не только в самих трубах, но и в сопрягаемых элементах трубного типа (тройниках, муфтах, сгонах и т.д.). При этом нужно знать один важный момент. Заключается он в следующем: нарезка резьбы осуществляется на трубах с диаметром не больше 6″. Изделия с диаметром, превышающим 6 дюймов, обычно свариваются, что обеспечивает более высокий уровень герметичности и надежности.
Особенности
Одной из особенностей резьбы цилиндрической трубной является требование выполнения ее с закруглениями. Объясняется это видом наиболее часто транспортируемых веществ – обычно это жидкости. Скругление гребней и впадин призвано упростить герметизацию соединений. На острых вершинах все наиболее популярные уплотнительные материалы – и лен, и даже лента-герметик – при плотном затягивании режутся. А если создавать резьбовые соединения без применения краски, они обычно протекают.
Впрочем, в ГОСТе 6357-81 по этому поводу имеется одна оговорка. Звучит она так: выполнение внутренней резьбы цилиндрической трубной с плоским срезами допускается, когда возможность сопряжения с резьбой конической наружной исключена.
Резьба коническая трубная
Профиль резьбы конической трубной такой же, как в предыдущем варианте, но отличие кроется в уменьшении диаметра по мере продвижения от начала нарезки к торцу трубного элемента. В вышеуказанном ГОСТе четко сказано, что применяется резьба такого типа, когда требуется обеспечить герметичность трубопроводной магистрали, работающей под высоким давлением.
Особенности
Из других особенностей резьбы конической трубной можно выделить:
количество витков на одном дюйме зависит от величины диаметра изделия. В частности, на отрезке 25,4 мм может быть накатано минимум 11 витков, а максимум – 28;
шаг резьбы лежит в пределах 0,907 мм ≤Р≤ 2,309 мм;
длина общего резьбового отрезка на поверхностях сопрягаемых элементов после вкручивания одного в другой (параметр l 2 на рисунке): при минимальной резьбе 1/16″ – 4,0 мм; когда диаметр резьбы максимальный 6″ – 28,6 мм.
Резьба трапецеидальная
Резьба трапецеидальная является одной из разновидностей резьбы метрической. Отличается она профилем, имеющем нестандартную конфигурацию, сечение которого напоминает трапецию. Широко используется в механизмах, осуществляющих трансформирование вращательного движения в возвратно-поступательное.
Особенности
Трапецеидальная резьба с углом подъема, равным 30°, является самотормозящей. Наличие этого свойства препятствует деформации заготовки при воздействии на нее значительных нагрузок. По сравнению с трубной резьбой ей присуща лучшая износоустойчивость. Возможностью обеспечения умеренных показателей осевого перемещения обрабатываемой детали характеризуются резьбы трапецеидального типа, выполненные со средним шагом.
Нормами ГОСТа 9484-81 установлены следующий диапазон изменения основных рабочих параметров рассматриваемой резьбы:
шаг: минимальный 1,5 мм; максимальный 48 мм;
высота воображаемого треугольника, вершины которого – это точки пересечения визуального продолжения соседних граней рядом расположенных гребней: от 1,4 мм до 44,784 мм;
расстояние между рядом расположенными выступами по внутреннему резьбовому диаметру: min 0,549 мм; max 17,568 мм.
Резьба упорная
Резьба упорная характеризуется профилем, выполненным в виде неравносторонней трапеции. Его рабочая сторона наклонена по отношению к вертикальной оси под углом, составляющим 3 градуса, а угол между другой стороной и вертикалью равен 30 градусов. Применяется резьба упорная для сопряжения элементов, которые в ходе эксплуатации подвергаются воздействию значительных односторонних нагрузок. Самый наглядный пример – домкрат.
Особенности
Значения технических характеристик резьбы однозаходной упорной установлены нормами ГОСТа 10177-82. Диапазоны изменений основных параметров, отображенных на рисунке, выглядят так:
расстояние между дном спиралевидной накатки и продольной осью резьбы (обозначение d 1 ): от 7,0 мм до 70,0мм.
Резьба круглая
Профиль резьбы данной разновидности формируют дуги, объединенные между собой отрезками прямой линии. Численное значение угла при вершине пересечения продолжений сторон витков составляет 30°. Применение круглой резьбы носит ограниченный характер. В частности, ею оснащается водопроводная арматура, в том числе шпиндели вентилей смесителей.
Особенности
Требования к резьбе круглой устанавливают нормы ГОСТа 13536-68.
Особенности круглого профиля обеспечиваю продолжительный период эксплуатации накатки за счет значительной сопротивляемости воздействию внешних нагрузок. Витки не стираются даже при частых процедурах закручивания/вывинчивания. С успехом применяется круглая резьба в конструкциях, при работе подвергающихся воздействию негативных факторов загрязненной окружающей среды. Например, она используется при сцепке Ж/Д вагонов.
Вышеуказанным ГОСТом утверждено только одно значение номинального диаметра резьбы данного вида – 12,0 мм. Что же касается ее шага (обозначение на рисунке литерой «Р»), то этим стандартом предусмотрен тоже один размер – 2,540 мм.
Прямоугольная резьба
Прямоугольная резьба входит в категорию резьб кинематического типа. Используется для выполнения функции, связанной с передачей движения. Высокий КПД – вот основное преимущество этой резьбы. Недостаток – сложный технологический процесс изготовления и невысокая прочность.
Особенности
По состоянию на начало 2021 года нет действующего Государственного стандарта, устанавливающего значения основных технических характеристик резьбы прямоугольной. Для назначения допусков, размеров шагов и диаметров используются соответствующие шкалы ГОСТов на резьбу трапецеидальную.
В большинстве случаев профиль зуба прямоугольной резьбы имеет квадратную конфигурацию, как это показано на рисунке.
Но ряд производителей применяют расширенную полку горизонтального фрагмента. Такое конструктивное решение способствует улучшению прочностных характеристик резьбового соединения. Наиболее часто реализуемый диапазон изменений внешнего диаметра накатки такой – от 8,0 мм до 40,0 мм. Шаг резьбы варьируется в пределах:
крупный: min 2,0 мм; max 10,0 мм;
мелкий: минимальный 0,75 мм; максимальный 7,0 мм.
Заключение
Подводя итоги, следует отметить, что существуют т.н. специальные резьбы. К данной категории относятся те, которые характеризуются стандартным профилем, но при этом размер их шага и диаметра, не прописан ни в одном из действующих нормативных документов. Ну и, конечно же, к данному типу относятся резьбы, отличающиеся нестандартным профилем. Их изготовление проводится по индивидуально подготовленным чертежам, содержащим все необходимые параметры резьбы. С одним из представителей данной группы мы уже знакомы. Специальной считается прямоугольная резьба.
Виды резьб
В промышленности используют два основных типа стыков – разъемные и неразъемные. Первые виды получают при помощи крепежа, клепок и пр. одним и наиболее часто встречающихся соединений, можно без сомнения считать первые. Вторые типы выполняют при помощи сварки, пайки, склеивания. На практике все эти способы сочленения деталей стандартизированы.
Виды резьбы
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:
Трубная дюймовая резьба
Все эти конструктивные элементы используются во всех отраслях промышленности, начиная от авиационной и закачивая пищевой.
Метрическая резьба
Метрическая выполняется на основании ГОСТ 8724-2002 – чаще всего применяется при изготовлении крепежных изделий. При соблюдении определенных условий этот вид допустимо использовать в качестве ходовой.
В основе этого вида лежит равносторонний треугольник (с углом в основании 60 градусов). Она может иметь один или несколько заходов. Многозаходную применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить повышенную прочность сочленения узлов.
Отечественные и зарубежные производители выпускают изделия имеющие диаметр от 0,25 до 600 мм и шаг от 0,25 до 6 мм. Изделия с малым шагом применяют тогда, когда необходимо обеспечить разъемную сборку изделий с тонкой стенкой. Кстати, в автомобильной промышленности этот вид применяют достаточно часто. Она может иметь левое и правое исполнение.
Ее обозначают следующим образом – на первом месте указывают букву, в этом случае — это М. Затем, показывается ее номинальный размер и шаг, в отношении этого вида применяют обозначение только в мм. Кроме этого в обозначение параметров входит количество заходов, исполнение (левое или правое). Разумеется, должен быть указан допуск на изготовление. Маркировка М12*1 говорит о том, что она имеет номинальный диаметр 12 мм и шаг 1.
Дюймовая резьба
Этот класса применяется по большей части при создании разъемных стыков трубопроводной арматуры (труб, кранов, клапанов и пр.). Ее наносят на изделия выполненные из металла, пластика. Ключевые параметры определены в ГОСТ 6111-52. В нем приведены таблицы, в которых определены размеры, шаги и допуски. Все размеры и условное обозначение приводят в дюймах.
В основании этого вида лежит треугольник с углом при вершине в 55 градусов. Как и у метрической вершины и впадины удалены.
Производители выпускают детали с трубным профилем от 3/16 (4,8 мм) до 4 (101 мм) дюймов.
Метрическая коническая резьба
Отличие конического изделия от обыкновенного метрического заключается в том, то ее наносят на конусную внутреннюю или внешнюю поверхность. При этом угол конуса составляет 1:16.
Ее применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность соединения. Например, в трубопроводных системах, предназначенных для транспортировки жидкостей.
Производителю выпускающие изделия с таким видом, руководствуются требованиями ГОСТ 25229-85.
Метрическая коническая резьба
Для обозначения метрического конического профиля применяют буквенное сокращение МК. Далее указывают все необходимые геометрические параметры. Например, МК 24*1,5 показывает то, что она имеет наружный диаметр в 24 мм и шаг 1,5.
Круглая резьба
Круглый профиль используется для создания соединений трубопроводной арматуры, в том числе и кранов. Параметры этого вида определены в ГОСТ 13536-68. Для обозначения в документах и на чертежах применяют буквенное обозначение Кр, далее следуют ее геометрические размеры.
Он образуется окружностями на его вершинах и впадинах. Угол при вершине составляет 30 градусов.
Трапецеидальная резьба
Трапецеидальный профиль относят к ходовым. Отличительное свойство этого вида профиля заключается в том, что она самотормозящая. Это вызвано тем, что при перемещении гайки по стержню развивается большая сила трения. Такое свойство позволяет избежать дополнительного фиксирования гайки на валу.
Трапецеидальный профиль используется для того, что бы преобразовать вращательное движение в трапецеидальное. Как пример, можно привести ходовой вал, устанавливаемый в токарных или шлифовальных станках. Кроме этого оборудования, он нашел свое применение в кузнечно-прессовом оборудовании, автомобильной и тракторной технике. Вообще узлы с трапецеидальным профилем используют для перемещения кареток на сборочных конвейерах, в литьевых машинах, робототехнике и пр.
На практике применяют изделия с размерами от 8 до 640 мм. Шаг составляет от 1,5 до 12 мм.
При внесении параметров на чертежах или документах применяют буквы Тр, затем указывают геометрические параметры.
Требования к параметрам изложены в ГОСТ 24738-81.
Упорная резьба
Требования к упорному профилю определены в ГОСТ 10177–82. Ее применяют тогда, когда в соединении имеются большие осевые нагрузки. В основе профиля лежит трапеция, одна (рабочая), сторона расположена под углом 3 градуса. Противоположная, имеет угол наклона 30 градусов.
Для обозначения применяют латинскую букву S, затем указывают геометрические параметры – диаметр, шаг.
Трубная цилиндрическая, трубная коническая и коническая дюймовая
Трубная цилиндрическая резьба нашла свое применение при сооружении трубопроводов. Производители выпускают изделия, на которых наносят резьбу от 1/16 до 6 дюймов. При этом, на один дюйм может быть нанесено до 28 до 11 ниток резьбы.
Трубная коническая резьба
Она этого вида применяется как крепежно-уплотняющая. Требования к ней определены в ГОСТ 6211-81. В этом документе говорится о том, что профиль должен соответствовать дюймовому профилю. Ее изготавливают на конусе с углом 1:16.
В основании лежит угол в 55⁰.
Она обеспечивает герметичность соединения без применения, каких либо дополнительных приспособлений (шайб, герметиков и пр.). Использование этого вида соединения резко снижает время на сборку/разборку соединения. Ее можно встретить в системах подачи масла, топлива, пара и пр.
Дюймовая коническая резьба
Ее чаще все применяют для соединения элементов, входящих в топливные, масляные и другие трубопроводы. Еще не так давно, она была стандартизирована на основании дюймовой системы мер.
Плашка дюймовая коническая
В основании лежит треугольник с углом в 60 ⁰. Но, в последние годы, на практике стали чаще использовать конический профиль изготовленный на основании метрической системы мер.
Достоинства и недостатки резьбовых соединений
Соединения, получаемые с ее помощью, пожалуй, самые распространенные среди разъемных. В отличие от прочих видов разъемных соединений они обладают следующими достоинствами:
В тоже время, использование разъемного соединения сопряжено с некоторыми недостатками, в частности, наличие впадин, в конструкции резьбы, приводит появлению зон повышенного напряжения.
Это соответственно снижает прочностные параметры соединения. Довольно, часто, в узлах, где использована резьба, приходится применять дополнительные устройства для предотвращения самораскручивания. Разумеется, средства стопорения применяют исходя из назначения узла, например, колесо автомобиля.
Область применения резьбовых соединений
Резьбу применяют для соединения узлов и сборочных единиц в единую конструкцию. При этом роль гайки может исполнять корпус.
В качестве примеров использования резьбы можно рассмотреть следующие:
Типы резьб и их характеристики
Резьба, образованная на поверхности цилиндра, называется цилиндрической резьбой. Резьба, образованная на поверхности конуса, называется конической резьбой.
Резьбы, применяемые для неподвижных соединений, называют крепежными резьбами. К этим резьбам предъявляются требования по прочности, а в некоторых случаях и по герметичности.
Резьбы, применяемые в подвижных соединениях для передач заданного перемещения одной детали относительно другой, называют кинематическими или ходовыми резьбами. Эти резьбы также должны удовлетворять прочностным требованиям и, кроме того, обеспечивать необходимую точность перемещений, минимальные потери на трение и т. п.
В зависимости от расположения поверхности резьба может быть наружной или внутренней.
По направлению винтовой линии различают правую резьбу (нитка резьбы нарезается по часовой стрелке) и левую резьбу (нитка резьбы нарезается против часовой стрелки).
По числу заходов резьбы делятся на однозаходные (образованные одной винтовой ниткой) и многозаходные (образованные двумя и более винтовыми нитками).
По системе измерения параметров резьбы различают метрическую и дюймовую резьбу.
По величине шага различают резьбу крупную, мелкую и специальную.
По форме профиля различают резьбу треугольную, трапециевидную, круглую, прямоугольную и квадратную.
Наиболее распространены следующие типы резьб.
Метрическая резьба (ГОСТ 9150) является основной крепежной резьбой, применяется также в качестве ходовой резьбы.
Метрическая резьба обозначается так:
В обозначение левой резьбы входят буквы LH, например: М20Х1 LH.
Отклонения и допуски метрических резьб с крупными и мелкими шагами даны в ГОСТ 16093.
Трубная цилиндрическая резьба имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом профиля 55°, вершины и впадины скруглены.
Трубная цилиндрическая резьба применяется в деталях трубных соединений: трубах, муфтах, тройниках, контргайках и других. Обеспечивает непроницаемость соединения.
В обозначении трубной цилиндрической резьбы за номинальный диаметр принят внутренний диаметр трубы, а не наружный диаметр резьбы.
Условное обозначение для левой резьбы дополняют буквами LH.
Резьба круглая применяется на цоколях, патронах и светильниках, а также для шпинделей вентилей смесителей и водопроводных кранов. Круглая резьба имеет профиль, полученный сопряжением двух дуг одного радиуса. Круглая резьба обозначается буквами Кр.
Прямоугольная и квадратная резьбы не стандартизованы. Их применяют для передачи осевых сил в грузовых винтах и движения в ходовых винтах.
На чертежах прямоугольная и квадратная резьбы задаются всеми конструктивными размерами: наружным и внутренним диаметрами, шагом, шириной зуба и т.д.
Резьбы специальные имеют стандартный профиль, их диаметр и шаг отличен от стандартного. Обозначение таких резьб на чертеже начинают буквами Сп: Сп М40Х1,5 левая.