Классификация резьбы по назначению

Типы резьб и их характеристики

Резьба – это поверхность, образованная при винтовом движении произвольного плоского контура по боковой поверхности цилиндра или конуса.

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.

Наружная резьба – резьба, образованная на наружной поверхности цилиндра или конуса. В резьбовом соединении наружная резьба является охватываемой поверхностью и наносится на болте, винте и др.

Внутренняя резьба – резьба, образованная на внутренней поверхности цилиндра или конуса. В резьбовом соединении внутренняя резьба является охватывающей поверхностью, она наносится на поверхности отверстия в гайке, гнезде и др.

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.

Профиль резьбы – равносторонний треугольник с углом при вершине 60°. Вершины выступов резьбы срезаны. Эта резьба может быть однозаходной и многозаходной, преимущественно правой, с крупным и мелким шагами. Все размеры измеряют в миллиметрах.

Метрическая резьба обозначается так:

• с крупным шагом – буквой М и диаметром (М24, М64 и т. д.);
• с мелким шагом – буквой М, диаметром и шагом (М24Х2, М64Х2 и т. д.)

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 условное обозначение трубной цилиндрической резьбы входит буква G и обозначение размера резьбы. Например, G1 – трубная цилиндрическая резьба с номинальным диаметром 33,249 мм, т.е. наружный диаметр резьбы в ее обозначение не входит, его определяют по таблице ГОСТ 6357 в зависимости от обозначения размера резьбы.

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.

Трапецеидальная резьба применяется для передачи движения или больших усилий в двух направлениях. Профиль резьбы – равнобедренная трапеция. Угол при вершине 30°.

В обозначение входят буквы Tr, наружный диаметр и шаг резьбы, например: Tr20Х4 – для однозаходной правой резьбы; для многозаходной резьбы после наружного диаметра указывают числовое значение хода, а в скобках букву P и числовое значение шага, например Tr20Х8(P4). Для левой резьбы добавляют буквы LH.

Упорная резьба применяется в деталях, воспринимающих сильное давление, направленное постоянно в одну сторону. Профиль резьбы – прямоугольный треугольник со срезанными вершинами и закругленными впадинами. Угол при вершине 30°.

Обозначение начинают буквой S и далее – аналогично обозначению трапецеидальной резьбы.

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.

Классификация резьб

В зависимости от расположения поверхности:

– наружная резьба (нарезание на стержне);

– внутренняя резьба (нарезание в отверстии).

По направлению винтовой линии:

– правая резьба (нитка резьбы нарезается по часовой стрелке);

– левая резьба (нитка резьбы нарезается против часовой стрелки).

По форме поверхности, на которую наносится резьба:

По форме профиля резьбы:

– трапециидальная резьба и др.

По числу заходов резьбы:

По виду системы измерения геометрических размеров резьб:

В метрической системе все размеры резьбы измеряются в миллиметрах, а в дюймовой системе – в дюймах (1дюйм равен 25,4мм).

Дюймовые резьбы в России применяют в случае ремонта зарубежного оборудования, импортируемого из стран с дюймовой единицей измерения, а также для соединения трубопроводов (трубная коническая и трубная цилиндрическая резьбы).

Крепежные резьбы предназначены для скрепления деталей. Основное их дос­тоинство – самоторможение, не позволяющее ослаблять соединение под нагрузкой (метрическая цилиндрическая резьба, дюймовая цилиндрическая резьба).

Крепежно-уплотнительные резьбы служат как для скрепления деталей, так и для предохранения от вытекания жидкости и газа (трубопроводы и арматура). Основным типом крепежно-уплотнительной резьбы является трубная цилиндрическая резьба, нарезаемая согласно ГОСТ 6357-81 в диапазоне номинальных диаметров от 1/16″ до 6″ при числе шагов (ниток) на 1″ от 28 до 11. Угол профиля такой резьбы = 55°.

Ходовые резьбы применяют для преобразования и передачи движения (ходовые и грузовые винты). Для передачи реверсивного движения применяются трапецеидальная и прямоугольная резьбы, для нереверсивного движения – упорная резьба. Основное достоинство этих резьб – высокий К.П.Д.

Метрическая цилиндрическая резьба с треугольным профилем(метрическая резьба) является основным типом крепежной резьбы. Угол про­филя такой резьбы принят равным 60° ( = 60°). Диа­метры и шаги назначают по ГОСТ 8724 – 81 (диаметры резьбы от d = 0,25 до d = 600 мм).

Номинальным диаметром резьбы является наружный диаметр болта d. По величине шага (Р) различаются резьбы с крупным шагом и с мелким шагом.

Классификация резьбы по назначению

Резьба — чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии; применяется как средство соединения, уплотнения или обеспечения заданных перемещений деталей машин, механизмов, приборов, аппаратов и сооружений.

Виток резьбы — часть резьбы, образованной при одном повороте профиля вокруг оси вращения.

Наружный диаметр резьбы (d) — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или вписанного во впадины внутренней резьбы.

Номинальный диаметр резьбы — диаметр, условно характеризующий размеры резьбы и используемый при ее обозначении.

Внутренний диаметр резьбы (d₁) — диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или описанного вокруг вершин внутренней резьбы.

Профиль резьбы — плоская фигура, получаемая в плоскости, проходящей через ось резьбы.

Высота профиля (H) — радиально измеренная высота основного расчетного теоретического профиля (высота исходного треугольного профиля), общего для резьбы на стержне и в отверстии.

Угол профиля — угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости резьбы.

Наружный диаметр резьбы

Шаг резьбы ( P ) — расстояние между соседними одноименными точками профиля в направлении, параллельном оси резьбы той же винтовой поверхности.

Ход резьбы ( P _h ) — расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемещении исходной по винтовой линии на угол 360°. В однозаходной резьбе ход равен шагу, в многозаходной – произведению шага на число заходов n: P _h = n P .

Соотношение шага и хода резьбы в зависимости от числа заходов

Рабочая высота профиля (h) — наибольшая высота соприкосновения сторон профиля резьбовой пары, измеренная радиально.

Длина свинчивания (L) — длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.

Профиль резьбы установлен ГОСТ 9150-81 и представляет собой треугольник с углом при вершине 60 о .

Это основной вид крепежной резьбы. Предназначен для соединения деталей непосредственно друг с другом или с помощью стандартных изделий, имеющих метрическую резьбу, – болтов, винтов, шпилек, гаек.

Основные ее элементы и параметры задаются в миллиметрах (ГОСТ 24705-81 ).

Согласно ГОСТ 8724-81 метрические резьбы выполняются с крупным и мелким шагом на поверхностях диаметром от 1 до 68 мм, свыше 68 мм резьба имеет только мелкий шаг, причем мелкий шаг резьбы может быть разным для одного и того же диаметра, а крупный имеет только одно значение. Крупный шаг в условном обозначении резьбы не указывается. Так, для резьбы диаметром 10 мм крупный шаг резьбы равен 1,5 мм, мелкий — 1,25; 1; 0,75; 0,5 мм.

Резьба трубная цилиндрическая

Примеры условного обозначения:

М18-6g резьба метрическая наружная , номинальный диаметр 18 мм , шаг крупный, поле допуска резьбы 6g;

М18х0,5-6g то же, шаг мелкий Р=0,5;

М18LH-6g то же, но левая;

М18-6Н резьба метрическая внутренняя , номинальный диаметр 18 мм , шаг крупный, поле допуска резьбы 6Н.

В настоящее время нет стандарта, который регламентирует основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и применение дюймовой резьбы в новых разработках не допускается.

Резьба треугольного профиля с углом при вершине 55 о .

В соответствии с ГОСТ 63 11 –81 трубная цилиндрическая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т.е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, равным 55°.

Резьба стандартизована для диаметров от 1/16 ” до 6″ при числе шагов z от 28 до 11. Номинальный размер резьбы условно отнесен к внутреннему диаметру трубы (к величине условного прохода). Так, резьба с номинальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.

Примеры условного обозначения:

G1 1 /₂-А резьба трубная цилиндрическая, 1 1 /₂ условный проход в дюймах, класс точности А;

G1 1 /₂LH-B-40 то же, но левая, класс точности В, длина свинчивания 40 мм.

Резьба с профилем в виде равнобочной трапеции с углом 30 о . Применяется для передачи возвратно-поступательного движения или вращения в тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединениях. Часто используется при изготовлении ходовых винтов, согласно ГОСТ 24738-81 выполняется на поверхностях диаметром от 8 до 640 мм.

Трапецеидальная резьба может быть однозаходной (ГОСТ 24738-81, ГОСТ 24737-81) и многозаходной (ГОСТ 24739-81). ГОСТ 9484-81 устанавливает профиль трапецеидальной резьбы.

Пример условного обозначения:

Tr40х6 — трапецеидальная однозаходная резьба с наружным диаметром 40 мм, шагом 6 мм.

Р езьба с профилем в виде неравнобочной трапеции с углом рабочей стороны 3 о и нерабочей — 30 о . Упорная резьба, как и трапецеидальная, может быть однозаходной и многозаходной. Выполняется на поверхностях диаметром от 10 до 640 мм (ГОСТ 10177-82). Применяется для передачи больших усилий, действующих в одном направлении: в домкратах, прессах и т.д.

Пример условного обозначения:

S80х 10 — упорная однозаходная резьба с наружным диаметром 80 мм, шагом 10 мм;

S80х 20(P10) — упорная многозаходная резьба с наружным диаметром 80 мм, величиной хода 20 мм, шагом 10 мм.

Эта р езьба имеет прямоугольный (или квадратный) нестандартный профиль, поэтому все ее размеры указываются на чертеже. Применяется для передачи движения тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединений. Обычно выполняется на грузовых и ходовых винтах.

Р езьба с круглым профилем (ГОСТ 6242-83) обладает сравнительно большим сроком службы и повышенным сопротивлением при значительных нагрузках. Применяется при изготовлении часто свинчиваемых соединений (шпиндели, вентили и т.д.), работающих в загрязненной среде, а также тонкостенных деталей с накатанной или штампованной резьбой (цоколь электролампы и т.д.).

Пример условного обозначения:

Rd16 — круглая резьба с наружным диаметром 16 мм.

Если круглая резьба применяется в соединениях санитарно-технической арматуры, то ее обозначение будет следующим: Кр12х2,54 (ГОСТ 13536-68).

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.

Скачать ГОСТ 24705-2004

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.

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.

Скачать ГОСТ 8724-2002

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.

Скачать ГОСТ 6111-52

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.

Скачать 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.

Скачать ГОСТ 10177–82

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.

Скачать ГОСТ 6211-81

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:

• надежностью;
• простотой монтажа и демонтажа;
• низкой стоимостью, которая обусловлена унификацией и массовым изготовлением крепежных деталей. Для производства применяют как точение, так и накатку.

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:

• устройство мостовых конструкций;
• стыковка между собой сборочных единиц, например, редуктора и силового агрегата;
• сборка отдельных изделий, к примеру, крышки подшипника и корпуса редуктора;
• дюймовый вид применяется для создания трубопроводных систем.