Ванная комната 

Метрическая резьба угол профиля. Параметры метрической резьбы

Профиль резьбы – это форма выступа и канавки резьбы в плоскости осевого сечения.

Угол профиля α – это угол между смежными боковыми сторонами профиля в плоскости осевого сечения.

Виток – часть резьбы, образованной при одном полном повороте профиля вокруг оси.

Шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллель-ном оси резьбы.

Ход резьбы Р h – расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы. Ход резьбы есть величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот.

Резьбы классифицируется по следующим признакам :

по форме профиля – треугольные, трапецеидальные, прямоугольные, круглые и другие резьбы;

по форме поверхности – цилиндрические (резьба, образованная на цилиндрической поверхности), конические (резьба, образованная на конической поверхности);

по расположению – наружная (резьба, образованная на наружной цилиндрической или конической поверхности) и внутренняя (резьба, образованная на внутренней цилиндрической или конической поверхности);

по эксплуатационному назначению – крепежные, крепежно-уплотни-тельные, ходовые и специальные.

Крепежная резьба – резьба, которая обеспечивает неподвижное соединение деталей. К этому типу относится метрическая резьба.

Метрическая резьба (М) – основной тип крепежной резьбы треугольного профиля. Она обеспечивает надежное неподвижное соединение деталей при статических и динамических нагрузках. Резьба метрическая применяется в таких крепежных деталях как: болты, винты, шпильки, гайки и т. п. Профиль ее – равносторонний треугольник с углом при вершине 60º (Рис.3). Вершины профиля срезаны, а впадины могут быть срезаны либо скруглены. Скругление впадин повышает прочность резьбы.

Метрические резьбы бывают с крупным (единственным для данного диаметра резьбы) и мелкими шагами, которых для данного диаметра может быть несколько. Например, для диаметра d = 20 мм крупный шаг всегда равен 2,5 мм (М20), а мелкий может быть равен 0,5; 1; 1,75; и 2 мм. Поэтому в обозначении метрической резьбы крупный шаг не указывается, а мелкий указывается обязательно (М20х2).

Резьба с мелким шагом применяется при соединении тонкостенных деталей, при ограниченной длине свинчивания, а также там, где требуется повышенная прочность и надежность соединения.

Представителями крепежно-уплотнительных резьб (резьба, основным назначением которой является обеспечение герметичности соединения при различном температурном режиме) являются трубная цилиндрическая и трубная коническая резьбы.

Трубная цилиндрическая резьба (G)имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°, вершины и впадины скруглены (Рис. 4). Эта резьба правая. Применяется трубная цилиндрическая резьба для соединения труб и арматуры трубопроводов в жидко- или газообразных средах, находящихся под давлением.

Трубная коническая резьба (R), профилем которой также является равнобедренный треугольник с углом при вершине 55°(Рис.5), нарезается внутри и снаружи поверхностей с конусностью 1:16. Применяется в трубопроводах, подвергнутых высоким давлениям и температурам, так как обеспечивает высокую герметичность соединения.

К ходовым резьбам (резьба, служащая для преобразования вращательного движения в поступательное с одновременной передачей усилий) относятся трапециидальная, упорная, прямоугольная резьбы.

Трапецеидальная резьба (Тr) относится и применяется для передачи возвратно-поступательного движения. Она может быть однозаходной и многозаходной, левой и правой. Профиль ее – равнобокая трапеция, продолжение боковых сторон которой образует угол 30°(Рис. 6).

Упорная резьба (S ) также относится к ходовым резьбам и может быть однозаходной, многозаходной, левой и правой. Профиль ее – неравнобокая трапеция, с углом нерабочей стороны 30° и рабочей 3°(Рис.7). Применяется упорная резьба в механизмах, где передаются большие усилия в одном направлении, например, в прессах, домкратах и т. п.

Прямоугольная резьба применяются для передачи движения в ходовых винтах. Профиль резьбы прямоугольный (Рис. 8). Эта резьба не стандартизована. Нестандартная резьба изображается так же, как и стандартная. Профиль и все размеры, необходимые для ее изготовления, задаются на изображении или показываются на выносном элементе в большем масштабе. Сведения о числе заходов левой резьбы записывается на полках выносных линий.

На рис. 9 изображены резьбовые соединения, на которых одна деталь ввинчена в другую.

На продольных разрезах показана только та часть внутренней резьбы, которая не закрыта завернутой в нее деталью, контур ввинчиваемой детали выполняется сплошной основной линией.

Лекция 15

12. СОЕДИНЕНИЯ

12.1. Резьбовые соединения

12.1.1. Общие сведения и основные виды и параметры резьбы . Классы прочности и материалы резьбовых деталей .

Резьбовыми соединениями называют 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.

Термин резьба про­изошел от технологического процесса ее изготовления – нарезания. Термин винт применяют как общий, объединяющий также болты и шпильки, и как частный, обозначающий ввинчиваемую деталь. Термин болт предполагает взаимодействие винта с головкой и гайки. Гайка это деталь с резьбовыми отверстиями, которую навинчивают на винт.

Резьбовые соединения нашли широкое применение в машиностроении. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60 % от общего количества деталей. К ним относятся большинство крепежных деталей, корпусных, например корпус двигателя с резьбовыми отверстиями для шпилек, валы, например коленчатые валы в связи с креплением крышек коренных и шатунных подшипников.

Широкое применение резьбовых соединений определяется:

Возможностью создания больших осевых сил;

Удобствами форм и малыми габаритами.

Помимо крепежных целей винтовые пары применяют для осуществления поступательного движения, например в подъемнике автомобиля.

К основным размерам резьбы относятся диаметры, профиль, шаг и угол подъема (рис. 12.1).

Диаметры резьбы: наружный d , внутренний d 1 и средний d 2 . Профиль резьбы – это профиль выступа и канавки в плоскости ее сечения. Угол профиля a - угол между смежными боковыми сторонами.
44" height="34" bgcolor="white" style="border:.75pt solid white; vertical-align:top;background:white">
https://pandia.ru/text/78/173/images/image007_36.gif" height="40">
https://pandia.ru/text/78/173/images/image009_31.gif" width="21" height="31">
https://pandia.ru/text/78/173/images/image011_29.gif" width="438" height="271">

Рис. 10.1. Основные параметры резьбы

Профиль резьбы характеризуется также:

Высотой исходного треугольника резьбы Н ;

Рабочей высоты профиля резьбы Н1 .

Шаг резьбы Р – расстояние между ближайшими точками одноименных боковых сторон профиля резьбы.

Для многоходовой резьбы вводят дополнительный термин – ход винта Р h , равный произведению шага Р резьбы на число заходов z

Для однозаходной резьбы понятия шаг и ход совпадают.

Рис. 12.2. Угол подъема резьбы

Угол подъема резьбы y - угол, образованный касательной к винтовой линии. Развернем винтовую линию (рис. 12.2) по среднему диаметру и определим тангенс угла подъема резьбы

. (12.2)

Резьбы по назначению разделяются на следующие группы:

Крепежные резьбы, предназначены для крепления деталей. Их выполняют, как правило, треугольного профиля. Применение этого профиля вызывается повышенным трением, повышенной прочностью резьбы, удобством изготовления.

Крепежно-уплотняющие резьбы предназначены как для скрепления деталей, так и для предохранения от вытекания жидкостей (в соединениях трубопроводов). Эти резьбы выполняют треугольными, но без зазоров.

Резьбы для передачи движения (в ходовых и грузовых винтах). Для уменьшения трения эти резьбы выполняют трапецеидальными с симметричным и несимметричным профилем, а иногда с прямоугольным профилем.

Резьбы в нашей стране и зарубежом стандартизированы.

Метрическая резьба (рис. 12.3) стандартизирована и является в нашей стране основной треугольной резьбой.

https://pandia.ru/text/78/173/images/image017_15.gif" width="236" height="31">.

Рабочая высота профиля

.

Рабочая высота профиля

.

Метрическую резьбу разделяют на резьбы с крупными и мелкими шагами. За основную принята резьба с крупным шагом. Резьба с мелким шагом применяется при динамических нагрузках, детали, у которых резьба применяется для регулировки. Шаги всех метрической резьбы представляют ступенчатый арифметический ряд.

Метрическая резьба с крупным шагом обозначается буквой М и числом, выражающим диаметр резьбы в мм, например М20 . Для метрической резьбы с мелким шагом дополнительно указывается шаг цепи, например М20 ´ 1,5 .

Трубная резьба стандартизирована и применяется для соединения труб и арматуры трубопроводов. Трубная резьба представляет собой мелкую дюймовую резьбу, которая выполняется с закруглениями профиля и без зазоров по выступам и впадинам для лучшего уплотнения. Ввиду большого распространения взаимнозаменяющих деталей с трубной дюймовой резьбой она сохраняет основное применение. За основной (номинальный) размер, характеризующий резьбу и указываемый в обозначении резьбы, применяют условный внутренний диаметр трубы (проход в свету).

Коническая резьба стандартизирована и обеспечивает непроницаемость без специальных уплотнений. Ее применяют для соединения труб, установки пробок и т. п. Непроницаемость достигается плотным прилеганием профилей по вершинам.

Крепежные винты Крепежные винты в зависимости от типа резьбового соединения применяют следующих исполнений (рис. 12.4):

Винты с гайками, называемые болтами (рис. 12.4, а);

Винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей (рис. 12.4, б);

Шпильки с гайками (рис. 12.4, в).

Болты применяют для скрепления деталей небольшой толщины, при необходимости частого отвинчивания и завинчивания.

Винты применяют в случае достаточно большой толщины детали и ее прочности, отсутствия места для гайки.

Шпильки применяют в тех же случаях, что и винты, но когда материал детали не обеспечивает требуемой прочности при частых разборках и сборках.

Рис. 12.4. Основные типы резьбовых соединений

Стальные болты, винты и шпильки в соответствии со стандартом ГОСТ 1759-70 изготавливают 12 классов прочности

Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, указывает минимальное значение предела прочности, второе, деленной на 10 указывает на отношение предела текучести к пределу прочности, а, следовательно, их произведение, представляет собой предел текучести. Например, класс прочности болта – 4,6 имеет предел прочности s В = 4 × 100 = 400 МПа, предел текучести – s Т = (6/10) × 400 = 240 Мпа; при классе прочности болта 10.9 , s В = 10 × 100 = 1000 Мпа, а s Т = (9/10) × 1000 = 900 Мпа. При стесненных габаритах принимают резьбовые детали высокого класса точности, что позволяет снизить массу узла. При этом материал резьбовых деталей принимают легированные стали типа 35Х, 40Х, 40Г2 и т. п. Термообработка позволяет повысить прочность резьбовых деталей на 75 %.

При отсутствии повышенных требований по металлоемкости и при опасности перекосов опорных поверхностей, выбирают резьбовые детали из пластичных сталей типа 10, 20, 30 и т. п.

12.1.2. Момент завинчивания, КПД и условие самоторможения. При рассмотрении сил в винтовой паре удобно резьбу развернуть по среднему диаметру в наклонную плоскость, а гайку заменить ползуном (рис. 12.5).

p × d2

6

Рис. 12.5. Силы взаимодействия между винтом и гайкой при

завинчивании

Сила взаимодействия наклонной плоскости с ползуном при относительном движении представляет собой равнодействующую F нормальной силы и силы трения. Следовательно, эта сила наклонена к нормали n - n под углом трения j . В результате разложения равнодействующей силы F на окружную Ft и осевую Fо , получаем

, (12.3)

где j - угол трения , f ’- приведенный коэффициент трения в резьбе .

Момент Тзав завинчивания гайки или винта с головкой представляется суммой момента Тр в резьбе и момента Тт на торце гайки или головки винта.

Вращающий момент Тр , который необходимо приложить при завинчивания гайки (момент в резьбе), имеет вид

. (12.4)

Опорную поверхность гайки и головки винта представляют кольцевой с наружным диаметром, равным размеру под ключ гайки а и внутренним диаметром, равным диаметру отверстия под винт d 0 . Тогда средний диаметр кольцевой поверхности составит .

Момент на торце гайки представим произведением

. (12.5)

Момент завинчивание запишем с учетом зависимостей (12.4) и (12.5)

https://pandia.ru/text/78/173/images/image028_10.gif" width="208" height="27">. (12.7)

Подставляя (12.7) в (12.6), получаем соотношение между осевой силой и силой на ключе .

Таким образом, выигрыш в силе весьма значителен. Поэтому при перезатяжки болтов и шпилек диаметром менее 12 мм имеется опасность срыва резьбы и разрушения их стержней. Например, болт М6 из Ст3 разрушается при усилии на рукоятке стандартного ключа 90…100 Н. Поэтому в ответственных случаях применяют специальные ключи с контролируемым моментом затяжки.

КПД резьбы определяют как отношение полезной работы на винте к затрачиваемой работе на ключе при повороте на произвольный угол. Для простоты и общности вывода удобно рассматривать поворот на малый угол d g , при котором силы даже в условиях затяжки крепежной резьбы можно считать постоянными. Тогда КПД собственно резьбы без учета трения на торце составит

где dh – осевое перемещение, соответствующее повороту на угол d g ,

https://pandia.ru/text/78/173/images/image032_10.gif" width="343" height="56 src=">. (12.9)

Для угла подъема y = 2о30’ и коэффициента трения f = 0.15 (j = 8о40’) КПД составляет h = 0.22.

КПД винта с учетом трения на торце гайки примет вид

. (12.10)

При отвинчивании момент получают, как и при завинчивании, при этом изменяется только знак угла подъема на противоположный

https://pandia.ru/text/78/173/images/image035_7.gif" width="71 height=27" height="27">, , . (12.12)

Для нормальной метрической резьбы с углом подъема y = 2о30’ самоторможение даже при отсутствии трения на торце гайки наступает при j > 2,30’, т. е. при коэффициенте трения f > 0,045. При наличии трения на торце гайки самоторможение наступит при коэффициенте трения f > 0,02.

Таким образом, при статических нагрузках имеются большие запасы надежности затяжки. Однако в условиях вибрационных нагрузок коэффициент и угол трения резко снижается, что может привести к ослаблению затяжки резьбы, во избежание которого и используются специальные стопорные устройства.

Предохранение резьбовых соединений от самоотвинчивания . Все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения даже без учета дополнительного трения на торце гайки или головки винта. Однако, как показывает опыт эксплуатации, при переменной или ударной нагрузке наблюдается ослабление резьбы. Поэтому необходимы специальные средства стопорения.

Используют следующие виды стопорения:

Дополнительное трение;

Специальными элементами – шплинтами, шайбами;

Пластическое деформирование или приварку после затяжки.

Взаимодействие между винтом и гайкой . Распределение осевой силы между витками резьбы винта и гайки было бы равномерной, если бы резьба изготовлялась абсолютно точно и податливость резьбы была бы значительно выше, чем податливость винта и гайки. В действительности ни то, ни другое условие не имеет место.

Задача распределения сил между витками резьбы винта и гайки является статически неопределимой. Для гайки с 10 витками эту задачу решил. На первый, наиболее нагруженный виток, приходится до 1/3 всей нагрузки, а на последний, 10-й виток резьбы гайки, приходится менее 1/100 общей силы. Деформации в

резьбе за счет погрешности профиля, контактные деформации и местные пластические деформации несколько снижают нагрузку на 1-й виток резьбы гайки.

При столь резкой неравномерности нагружения витков нет необходимости делать высоту гайки большей, чем 10 шагов резьбы.

Виды и характеристики резьб.

Классификация и основные признаки резьб:

  • единица измерения диаметра (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая резьба)
  • расположение на поверхности (наружная и внутренняя резьба)
  • направление движения винтовой поверхности (правая, левая);
  • число заходов (одно- и многозаходная), например двузаходная, трёхзаходная и т. д.;
  • профиль (треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый и др.);
  • образующая поверхность на которой расположена резьба (цилиндрическая резьба и коническая резьба);
  • назначение (крепёжная, крепёжно-уплотнительная, ходовая и др.).

Основные параметры резьбы и единицы измерения

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 d 1 - диаметр цилиндра, вписанного в вершины внутренней резьбы (или впадины наружной резьбы).

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

Средний диаметр d 2 - 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 Н 1 - высота плоскосрезанного теоретического профиля, равная полуразности наружного и внутреннего диаметров. Для метрических резьб Н = 0,866025×Р , Н 1 = 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 Н 1 - наибольшая высота соприкосновения; наименьшая выcота соприкосновения обозначается Н 1 min . Для резьбы с плоскосрезанным профилем Н 1 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 n 0 P , где n 0 - 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 – М16x1,5; для обозначения левой резьбы в конце добавляются буквы LH.

Виды резьб:

- с шагом и основными параметрами резьбы в долях метра .

Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом от 0,25 до 6 мм. Профиль - равносторонний треугольник (угол при вершине 60°) с теоретической высотой профиля Н=0,866025404Р. Все параметры профиля измеряются в долях метра (миллиметрах).

Стандарты:

  • ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724:1993) - Резьба метрическая. Основные размеры.
  • ГОСТ 9150-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль.
  • ГОСТ 8724-2002 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
  • ISO 965-1:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 1. Принципы и основные характеристики.
  • ISO 965-2:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 2. Предельные размеры резьб для болтов и гаек общего назначения. Средний класс точности.
  • ISO 965-3:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 3. Отклонения для конструкционной резьбы.
  • ISO 965-4:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 4. Предельные размеры для наружных винтовых резьб, гальваницированных горячим погружением, для сборки с внутренними винтовыми резьбами, нарезанными метчиком с позиции допуска H или G после гальванизации.
  • ISO 965-5:1998 - Резьбы метрические ISO общего назначения. Допуски. Часть 5. Предельные размеры для внутренних винтовых резьб винтов для сборки с наружными винтовыми резьбами, гальванизированными горячим погружением, с максимальным размером позиции допуска h до гальванизации.
  • ISO 68-1 - Резьбы винтовые ISO общего назначения. Основной профиль. Метрическая резьба.
  • ISO 261:1998 - Резьбы метрические ИСО общего назначения. Общий вид.
  • ISO 262:1998 - Резьбы ISO метрические общего назначения. Выбранные размеры для винтов, болтов и гаек.
  • BS 3643 - ISO metric screw threads.
  • DIN 13-12-1988 - Резьбы метрические ИСО основные и прецизионные диаметром от 1 до 300 мм. Выбор диаметров и шагов.
  • ANSI B1.13M , ANSI B1.18M - Метрическая резьба М с профилем базирующимся на стандарте ISO 68.

Условное обозначение: буква M (metric), числовое значение номинального диаметра резьбы (d, D на схеме, оно же внешний диаметр резьбы на болте) в миллиметрах, числовое значение шага (для резьбы с мелким шагом) (P на схеме) и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 16 мм с крупным шагом обозначается как M16; резьба с номинальным диаметром 36 с мелким шагом 1,5 мм - М36х1,5; такая же по диаметру и шагу но левая резьба М36х1,5LH.

Таблица стандартного шага метрических резьб

- все параметры резьбы выражены в дюймах (чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3" = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм = 2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр, на самом деле, существенно больше.

Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.

Шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах достаточно модуль умножить на число пи (π).

Питчевая резьба - шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π) разделить на питч.

Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали , эвольвенты окружности , удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции .

  • шаг (P) - расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра , в долях дюйма или числом ниток на дюйм - это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например; 28, 19, 14, 11);
  • наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D);
  • средний диаметр (D 2 , d 2), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
  • внутренний диаметр (D 1 , d 1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d 1) или вершины внутренней резьбы (D 1);
  • ход (P h) величина относительного перемещения исходной средней точки по винтовой линии резьбы на угол 360°

где n - число заходов;

  • высота исходного треугольника резьбы (H);
  • срез резьбы (с);
  • угол конуса конической резьбы (φ);
  • угол подъёма резьбы (ψ):


Конусность 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Предназначена для обеспечения герметичности и стопорения резьбы без применения дополнительных средств. Существует два варианта резьбового конического соединения: коническая наружная резьба с конической внутренней резьбой и коническая наружная резьба с цилиндрической внутренней резьбой.

Стандарт: ГОСТ 25229-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая коническая.

Условное обозначение: буквы MK, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 24 мм с шагом 1,5 мм обозначается как MK 24x1,5 .

Цилиндрическая, MJ

Цилиндрическая резьба основана на метрической резьбе (М ) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°, предназначена для аэрокосмической техники и других применений требующих высокую усталостную прочность и жаропрочность. Для обеспечения этих свойств впадина резьбы на наружной резьбе имеет увеличенный радиус от 0,15011P до 0,180424P. Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага.

Стандарты:

  • ГОСТ 30892-2002 (ИСО 5855-1-99, ИСО 5855-2-99, ИСО 5855-3-99) - Резьба метрическая с профилем MJ. Профиль, диаметры и шаги, допуски
  • ISO 5855-1:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 1: General requirements
  • ISO 5855-2:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 2: Limit dimensions for bolts and nuts
  • ISO 5855-3:1999 - Aerospace - MJ threads - Part 3: Limit dimensions for fittings for fluid systems
  • ANSI/ASME B1.21M-1997 (R2003) - Метрическая резьба. MJ профиль. (англ. Metric Screw Threads - MJ Profile ).

Условное обозначение: буквы MJ, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов. Например, наружная резьба с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h обозначается как MJ6x1-4h6h на поверхности вала.

Основная статья: Резьба трубная цилиндрическая, G

Дюймовая резьба основанная на резьбе BSW (British Standard Whitworth) и соответствует резьбе BSP (British standard pipe thread) , имеет четыре значения шагов 28,19,14,11 ниток на дюйм. Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.

Стандарты: ГОСТ 6357-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная цилиндрическая. ISO R228 , EN 10226 , DIN 259 , BS 2779 , JIS B 0202 .

Условное обозначение: буква G, числовое значение условного прохода трубы в дюймах (inch), класс точности среднего диаметра (А, В), и буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/8", класс точности А - обозначается как G1 1/8-A. Следует иметь в виду, что номинальный размер резьбы соответствует просвету трубы в дюймах. Наружный диаметр трубы находится в некоторой пропорции с этим размером.

Дюймовая резьба с конусностью 1:16 (угол конуса φ=3°34’48"). Угол профиля при вершине 55°, теоретическая высота профиля Н=0,960491Р.

Стандарты: ГОСТ 6211-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трубная коническая. ISO R7 , DIN 2999 , BS 21 , JIS B 0203 .

Условное обозначение: буква R для наружной резьбы и Rc для внутренней, числовое значение номинального диаметра резьбы в дюймах (inch), буквы LH для левой резьбы. Например, резьба с номинальным диаметром 1 1/4" - обозначается как: R1 1/4".

Круглая для санитарно-технической арматуры, Кр

Профиль круглой резьбы образован окружностями, на вершинах и впадинах, соединёнными прямыми с углом профиля при вершине 30°. Резьба применяется для шпинделей, вентилей, смесителей, туалетных и водопроводных кранов.

Стандарт: ГОСТ 13536-68 Резьба круглая для санитарно-технической арматуры. Профиль, основные размеры, допуски.

Условное обозначение круглой резьбы: буквы Кр, номинальный диаметр резьбы, шаг и обозначение стандарта.

Трапецеидальная, Tr

Метрическая резьба с углом профиля при вершине 30°, теоретическая высота профиля Н=0,866Р.

Стандарт: ГОСТ 9484-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная. Профили. ГОСТ 24737-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Основные размеры. ГОСТ 24738-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная однозаходная. Диаметры и шаги. 24739-81 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная многозаходная.

Условное обозначение однозаходной резьбы: буква Tr (trapezoidal), числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска. Например, однозаходная наружная резьба с номинальным диаметром 50 мм с шагом 8 мм обозначается как Tr50х8-7е; такая же по диаметру и шагу, но левая резьба Tr50х8LH-7е.

Упорная, S

Метрическая резьба с углом наклона боковых сторон профиля 30° и 3°.

Стандарт: ГОСТ 10177-82 - Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная. Профиль и основные размеры. Условное обозначение резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.

Условное обозначение многозаходной резьбы: буква S, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение хода, в скобках Р с числовым значением шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение поля допуска.

Упорная усиленная, S45°

Резьба с углом наклона боковых сторон профиля 45° и 3°, с номинальным диаметром от 80 до 2000 мм.

Условное обозначение резьбы: буква S, значение угла 45°, числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, буквы LH для левой резьбы и обозначение Тт.

Эдисона круглая, E

Применяется для электротехнических изделий, например цоколь ламп накаливания, см. также цоколь Эдисона.

Стандарт: ГОСТ 6042-83 Резьба Эдисона круглая. Профили, размеры и предельные размеры.

Условное обозначение резьбы: Буква E, номер резьбы, если резьба для неметаллических элементов буква N через наклонную черту (/) и номер ГОСТа, например E 27 ГОСТ 6042-83 или E 27/N ГОСТ 6042-83.

Понятие о винтовой линии . Если (рис. 166, а) прямоугольный треугольник ABC, вырезанный из бумаги или из тонкой жести, сторона АВ которого равна длине окружности πD основания цилиндра Е, навернуть на цилиндр так, чтобы сторона АВ совпала с основанием цилиндра, то сторона АС образует на боковой поверхности его линию, называемую винтовой.

Образование винтовой резьбы . Предположим, что плоская фигура, например треугольник abc (рис. 166, б), стороной ab касается образующей цилиндра Е и расположен в плоскости, проходящей через его ось. Предположим далее, что этот треугольник перемещается, оставаясь в плоскости, проходящей через ось цилиндра Е, причем вершина его скользит по винтовой линии, нанесенной на цилиндре. При перемещении треугольника на боковой поверхности цилиндра Е получаются винтовой выступ N и винтовая канавка М, образующие наружную винтовую резьбу.

Если бы треугольник abc перемещался по винтовой линии, нанесенной на внутренней цилиндрической поверхности (на стенках отверстия), на этой поверхности была бы образована внутренняя винтовая резьба.

Винтовой выступ резьбы, получившийся пссле одного полного оборота образующей ее фигуры, называется витком.

Профиль резьбы . Винтовые резьбы, принятые на практике, образованы перемещением по боковой поверхности цилиндра не только треугольника, но и других плоских фигур (трапеций, квадрата и т. д.), выбираемых в зависимости от условий, в которых работает резьба. В соответствии с этим основным признаком, характеризующим резьбу, является ее профиль.

Профилем резьбы называется сечение ее витка плоскостью, проходящей через ось цилиндра (т. е. диаметральной плоскостью), на котором образована резьба.

Рис. 166. Образование винтовой резьбы

Элементы профиля резьбы . Элементами профиля резьбы являются его боковые стороны, угол, вершина и впадина.

Углом профиля называется угол между боковыми сторонами витка, измеренный в диаметральной плоскости. Этот угол (рис. 167, а) обозначается буквой α.

Рис. 167. Элементы профиля (а, б) и шаг резьбы (в)

Вершиной профиля называется линия, соединяющая боковые стороны его по верху витка (Р, рис. 167, а, б).

Впадиной профиля называется линия, образующая дно винтовой канавки (R, рис. 167, а, б).

Очертания вершины и впадины могут быть плоскосрезанными (рис. 167, а) или закругленными (рис. 167, б).

Шаг резьбы . Следующим элементом, характеризующим резьбу, является ее шаг.

Шаг резьбы - это расстояние между двумя одноименными (т. е. правыми или левыми) точками двух соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы.

На рис. 167, в такими точками являются точки А и А 1 точки В и В 1 , точки С и C 1 и т. д. Расстояние между этими точками, измеренное параллельно линии 00 (т. е. оси резьбы), и есть шаг резьбы, обозначаемый буквой S.

Почти у всех резьб, принятых в машиностроении, шаг измеряется в миллиметрах. Существуют, однако, также резьбы, у которых шаг выражается числом витков резьбы на 1 дюйм ее длины.

Кроме винтов, на токарном станке нарезаются червяки, имеющие модульный или питчевый шаг.

Диаметры резьбы . Различают три диаметра резьбы: наружный, внутренний и средний.

Наружным диаметром резьбы (d) называется диаметр цилиндра, описанного около боковой поверхности резьбы.

Для болта наружный диаметр соответствует диаметру по вершинам профиля (рис. 168, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки - по впадинам профиля (рис. 168, б).

Рис. 168. Диаметры резьбы: наружный и внутренний (а, б) и средний (в)

Внутренним диаметром резьбы (d 1) называется диаметр цилиндра, вписанного в резьбовую поверхность.

Для болта внутренний диаметр соответствует диаметру по впадинам профиля (рис. 168, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки - по вершинам профиля (рис. 168, б).

Средним диаметром резьбы (d 2) называется диаметр цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого делятся боковыми сторонами профиля на равные отрезки.

На рис. 168, в этот цилиндр, имеющий общую ось с резьбой, показан штрих-пунктирными линиями. На рисунке АВ = ВС = CD и т. д., а поэтому d 2 - средний диаметр.

Угол подъема резьбы . При нарезании резьбы на токарном станке необходимо учитывать угол ее подъема.

Углом подъема называется угол, образованный направлением резьбового выступа резьбы с плоскостью, перпендикулярной к его оси.

Правая и левая резьбы . По направлению витка различают правые (рис. 169, б) и левые (рис. 169, а) резьбы.

Рис. 169. Левая (а) и правая (б) резьбы

Если подъем резьбы винта, положенного на ладонь правой руки, совпадет с направлением отогнутого большого пальца, эта резьба правая.

Совпадение подъема резьбы с направлением отогнутого большого пальца левой руки указывает, Что данная резьба левая.

На винт с правой резьбой гайка навертывается при вращении вправо (по часовой стрелке), на винт с левой резьбой - при вращении влево (против часовой стрелки).

Резьбовые соединения – это самый распространённый вид вид разъёмных соединений. Они осуществляются с помощью крепёжных резьбовых деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек и т.д.)
Достоинства : надёжность, удобство сборки/разборки, простота конструкции, дешевизна (вследствие стандартизации), технологичность, возможность регулировки силы сжатия.
Недостатки: концентрация напряжения во впадинах резьбы, низкая вибрационная стоимость.

На развертке цилиндрической поверхности, винтовая линия располагается под некоторым углом ψ , этот угол называется углом подъема резьбы.

Ход резьбы, представляющий собой расстояние между одноименными точками одной винтовой линии. Основной характеристикой профиля резьбы является угол между смежными боковыми сторонами в плоскости осевого сечения, называется углом профиля резьбы . Для треугольного профиля метрической резьбы , дюймовой , трапецеидальной .

Существует два основных способа изготовления резьб: нарезанием и накатыванием. Нарезание резьб осуществляется резцами, гребенками, плашками, метчиками, резьбовыми головками, фрезами.
Накатывание резьб осуществляется гребенками или роликами на резьбонакатных автоматах путем пластической деформации заготовки. Этот способ высокопроизводителен, применяется в массовом производстве при изготовлении стандартных крепежных деталей.

Основными геометрическими параметрами цилиндрической резьбы являются:

d – наружный диаметр (номинальный диаметр резьбы);
d1 - внутренний диаметр резьбы гайки;
d2 - средний диаметр резьбы, т.е. диаметр воображаемого цилиндра, на котором толщина витка равна ширине впадины;
p - шаг резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении;
ph - ход резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении;
α - угол профиля резьбы;

42. Момент трения в резьбе и на торце гайки (винта). Расчёт резьбы на напряжение смятия и среза. Высота гайки и глубина завинчивания.

Подавляющее большинство резьбовых соединений с предварительной затяжкой. Затяжка создается при сборке с целью, чтобы после приложения рабочей нагрузки не происходило раскрытия стыка или сдвига соединяемых деталей.

При завинчивании гайки (или винта с головкой) необходимо приложить момент завинчивания Т зав для преодоления момента Т Р сопротивления в резьбе и момента Т Т сопротивления на торце гайки:

Т зав = Т Р + Т Т, (2.1)

где T P = F t d 2 / 2 = 0,5 F зат d 2 tg(Ψ + φ 1) ; (2.2)

Т Т = 0,5 F зат f T d ср, (2.3)

F зат – осевая сила затяжки;

d2 – средний диаметр резьбы;

Ψ – угол подъема резьбы;

φ 1 – приведенный (с учетом влияния угла профиля α) угол трения в резьбе: φ 1 = φ / cos(α/2),

φ – угол трения материалов пары винт – гайка;

f T – коэффициент трения материалов пары гайка – деталь;

d ср – средний диаметр кольца (рис. 2.2):

d ср = 0,5(D + d h).

Эксплуатация резьбовых соединений показывает, что выход из строя болтов, винтов, шпилек и т.п. деталей происходит вследствие разрыва (или вытяжки) их стержня по резьбе или переходному сечению у головки. Разрушение или повреждение элементов резьбы происходит реже и характерно для деталей, часто подвергающихся разборке-сборке. При необходимости выполняют проверочные расчёты резьбы на прочность по напряжениям среза и смятия.

Условие прочности резьбы на срез имеет вид

τ cp = Q /А cp) ≤[τ cp ],

где Q– осевая сила; A ср – площадь среза витков нарезки; для винта (см. рис.1.9) A ср = πd 1 kH г,для гайки А ср = πDkH г.Здесь Н г – высота гайки; k– коэффициент, учитывающий ширину основания витков резьбы: для метрической резьбы для винта k ≈ 0,75, для гайки k ≈ 0,88; для трапецеидальной и упорной резьб (см. рис.1.11, 1.12) k ≈ 0,65; для прямоугольной резьбы (см. рис.1.13) k = 0,5. Если винт и гайка из одного материала, то на срез проверяют только винт, так как d l < D.

Условие прочности резьбы на смятие имеет вид

σ cм = Q /А cм ≤[σ cм ],

где А см – условная площадь смятия (проекция площади контакта резьбы винта и гайки на плоскость, перпендикулярную оси): А см = πd 2 hz , где (см. рис.1.9) nd 2 – длина одного витка по среднему диаметру; h– рабочая высота профиля резьбы; z=Н г /р – число витков резьбы в гайке высотой Н г; р – шаг резьбы (по стандарту рабочая высота профиля резьбы обозначенаН 1).

Из условия равнопрочности стержня болта на растя­жение под действием осевой нагрузки и резьбы гайки на изгиб, на срез и смятие определяют необходимую высоту гайки. Установлено, что первый от точки при­ложения силы виток резьбы воспринимает 34% всей нагрузки, вто­рой - 23%, третий - 15%, а десятый - только 0,9%. Таким образом, все витки резьбы гайки после десятого практически никакой нагрузки не воспринимают.

Так же как резьба гайки, работает резьба гнезда, в которое ввинчивается винт или шпилька. В зависимости от того, из какого материала изготовле­ны детали, в которые ввинчиваются шпильки, меняется и глубина завинчи­вания шпилек. Здесь уже учитывается и величина осевой нагрузки, ибо, чем она больше, тем больше диаметр шпильки, а тем, следовательно, боль­ше и глубина завинчивания.