Где применяются резьбовые соединения

Главная Статьи Виды резьбовых соединений и их классификация 09.09.2020

Большинство современных металлических, пластиковых, деревянных и других конструкций скрепляются с помощью деталей с резьбовым типом соединения. Благодаря эффективности, простоте и надежности, оно приобрело популярность в строительной отрасли, прокладке трубопроводов, автомобилестроении и машиностроении, а также во многих других областях промышленности. В бытовых условиях резьбовые соединения тоже активно используются.

Функциональный аспект и назначение резьбовых соединений

Винтовая резьба определяется как гребень однородного спиралевидного сечения на внешней или внутренней частях цилиндра. Последние относятся к гайкам, а первые — к болтам, шпилькам или винтам. В нашем интернет-магазине «Первый крепеж» можно купить болты шпильки и винты с доставкой в любой регион России. Гайка оптом будет иметь цену от производителя.

Виды резьбовых соединений классифицируются по нескольким параметрам:
• способу соединения:
 — непосредственные;
 — соединяемые посредством крепежных элементов;
• типу профиля нарезки:
 — дюймовая,
 — трапециедальная,
 — метрическая,
 — трубная цилиндрическая,

 — круглая, упорная.

Форма резьбы — это конфигурация в осевой плоскости или это профиль, состоящий из гребня, корня и боковин. В верхней части нитей находятся гребни, в нижней — корни, а соединяют их бока.

Треугольник, образующийся, когда профиль нити расширяется до точки как на гребнях, так и на корнях, является фундаментальным треугольником.

Высота основного треугольника — это радиально измеренное расстояние между гребнем и диаметром корня.

Расстояние, измеренное параллельно резьбовой оси, между соответствующими точками на соседних нарезках, считается резьбовым шагом. Унифицированные винтовые резьбы обозначены в числе витков на каждый дюйм длины. Это число полных нарезок, встречающихся в одном дюйме. Шаг метрической нарезки является расстоянием от двух соседних витков в миллиметрах.

На внутренней нарезке малый диаметр приходится на гребни, а большой — на корни. Если резьба внешняя, то большой диаметр находится на гребнях резьбы, а малый — у корней.

Угол фланка (бока) — это угол между фланком и перпендикулярной осью резьбы. Фланговые углы иногда называют «полууглами» нити, но это верно только тогда, когда соседние фланги имеют одинаковые углы, то есть нити симметричны. Унифицированные резьбы винта имеют угол фланка 30° и симметричны. Вот почему их обычно называют 60-градусными резьбами.

Диаметр шага — это диаметр теоретического цилиндра, который проходит через резьбу так, что расстояние между резьбовыми гребнями и корнями равно. При изготовлении болта с гайкой между сопрягаемыми резьбами намеренно создается зазор. Это разрешение известно как припуск.

Наличие припуска гарантирует, что при изготовлении резьбы между ними будет положительное пространство. Для крепежных деталей он обычно применяется к наружной резьбе. Допуски — это определенные величины, на которые допускается варьировать размеры для удобства изготовления. Фактически это разница между максимальным и минимальным разрешенным пределом.

Данный метод скрепления отдельных деталей приобрел популярность, поскольку обладает множеством преимуществ:

• высокой прочностью и длительным эксплуатационным сроком;
• возможностью создавать сборные/разборные конструкции;
• простотой и доступностью инструментов для монтажа/демонтажа;
• регулировкой силы затягивания;
• небольшим весом и габаритами крепежного элемента в соотношении с монтируемыми деталями;
• большим разнообразием видов соединительных компонентов.

Резьбовые соединения применяются для различных целей:

• обеспечения герметичности при внутреннем или внешнем давлении жидкости;
• создания достаточной жесткости конструкции при передаче внешних приложенных нагрузок;
• формирования хорошей геометрии, чтобы не увеличивать наружный диаметр или значительно уменьшать внутренний диаметр части конструкции.

Соединения, осуществленные благодаря резьбе, являются многоразовыми и могут использоваться в различных условиях. Соединения, основанные на методах сварки или склеивания, а также защелкивающиеся разъемы доступны тоже, но здесь они рассматриваться не будут.

В течение многих лет резьбовые соединения, с упругим уплотнительным кольцом или без него, были стандартом в бытовой, строительной и промышленной сферах.

Все соединения, имеющие одну или несколько специальных характеристик, таких как: более высокая прочность, лучшие герметизирующие свойства, более быстрая подпитка, меньший наружный диаметр муфты, внутренняя обтекаемость и отсутствие углублений и т. д.

в последние годы стремительно набирают популярность. В том числе и спрос на  нержавеющий крепеж оптом в Москве многократно возрос.

Метрическая резьба

Самым востребованным типом в общей классификации считается метрическая резьба, обладающая треугольной формой с равными сторонами. Поэтому в данном типе используется 60-градусный угол.

Резьба обладает шагом от 0,25 до 6 мм. Диаметр с внешней стороны, исходя из размера, достигает от 1 мм до 60 см. Представленный тип резьбы является стандартным для большинства современных крепежных элементов.

Вдобавок метрическая резьба может быть конической формы. Диаметр при этом колеблется в диапазоне от 6 до 60 мм, а конусность составляет 1 к 16. С помощью данного типа резьбы достигается максимальная герметичность соединения. Стопорные гайки с коническим типом применять необязательно, поскольку эффект стопора образуется самостоятельно.

Дюймовая резьба

Она обладает профилем, имеющим треугольную форму с равными бедрами, а угол при этом составляет 55 градусов. Главной особенностью для людей, привыкших к метрической системе исчисления, является измерение диаметра в дюймах, а не в сантиметрах.

Резьбовый шаг зависит от числа витков, которое приходится на 1 дюйм. Такая нарезка не свойственна для стран СНГ, поскольку преимущественно используется на производственных предприятиях в Америке, Англии и некоторых других странах. Особенно часто она применяется при установке трубопроводов различного назначения.

Как и в предыдущем типе, дюймовые соединения могут выпускаться с конусообразной формой, благодаря которой достигается повышенная герметичность в состыкованном месте.

Поэтому в использовании уплотнительных элементов обычно не возникает необходимости. Дюймовая нарезка конической формы активно применяется в гидросистемах, когда протягиваются трубы, имеющие сравнительно небольшой диаметр.

Однако в случае необходимости для дополнительного уплотнения можно  купить шайбы изогнутые волнистые.

Трубная резьба

Она обвивает условный цилиндр и производится в виде треугольника с равными бедрами и углом наклона в 55 градусов. Причем в верхней части гребней имеются закругления, придающие уникальные характеристики данному типу нарезки.

Это позволяет избавиться от зазоров в выступающих или впавших частях, обеспечивая более высокую степень герметизации в месте соединения отдельных деталей. Она, как и предыдущий вариант, является дюймовой, но ее диаметр может достигать от 0,06 до 6 дюймов. Шаг нарезки при этом составляет 11-28 витков.

В отличие от остальных типов дюймовых нарезок шаг у трубной считается сокращенным. Это сделано для того, чтобы достичь максимальной прочности, не допустив опасного уменьшения толщины стенок профильных металлических труб. Данный тип резьбы имеет цилиндрическую или коническую форму, которая будет обладать соотношением конусности 1 к 16.

Трапециевидная резьба

Резьбовые спиралевидные профили с трапециевидными контурами. Они являются самыми востребованными формами, применяемыми для свинцовых силовых винтов. Главными преимуществами являются повышенная прочность и легкость производства.

Преимущественно встречаются в тисках или свинцовом винте токарного станка, а также в других устройствах, где требуется высокая нагрузка. Стандартные вариации включают многозначные, левосторонние и самоцентрирующиеся нити, которые менее склонны связываться под влиянием боковых сил.

Трапециевидный профиль обеспечивает максимально высокий уровень скрепления. Поэтому ее активно используют для сцепления конструкционных частей в механизмах, функционирующих под сильным влиянием динамических нагрузок, к примеру, в ходовых гайках, которые отвечают за фиксацию штоковых задвижек.

Упорная резьба

Данная нарезка в рамках нормативных документов, регулирующих ее параметры, имеет форму трапеции с неровными боками. Одна из гребневых граней обладает уклоном в 3 градуса, а другая — 30.

С помощью упорной резьбы скрепляют детали, имеющие диаметр от 1 до 60 см. Резьбовый шаг составляет от 2 до 25 миллиметров. Как правило, с помощью данного типа резьбы соединяются компоненты, подвергающиеся в процессе использования существенным осевым однонаправленным нагрузкам. Особенности профиля способствуют довольно эффективному и продуктивному сопротивлению данному типу нагрузок.

Резьба «Эдисона»

Профиль резьбы «Эдисона» складывается из дуг, характеристики которых прописаны в соответствующем ГОСТе. Стороны наклонены на 60 градусов, что делает нарезку более стойкой к износу механического характера. Поэтому срок службы таких соединительных деталей довольно высокий.

Поэтому ее довольно часто применяют для скрепления составных частей конструкций, где наблюдаются периодические усиленные нагрузки непостоянного характера. К примеру, она нередко используется в трубопроводной арматуре.

Если вам требуются крепежные изделия высокого качества и различных видов, то ассортимент магазина «Первый крепеж» непременно порадует. У нас огромное разнообразие крепежных элементов:

• гайки;
• шпильки;
• гвозди;
• хомуты;
• болты;
• винты;
• заклепки;
• анкеры и т. д.

Крупные оптовые заказы доставляются по всей России. Например если вы выберете в нашем магазине саморезы оптом от производителя в Москве, цена для вас будет максимально выгодной.

При необходимости консультант компании ответит на любые вопросы, связанные с продукцией или работой магазина.

Чтобы оформить предварительный заказ или уточнить какую-либо информацию, звоните по телефону 8-800-201-81-96 или закажите обратный звонок специалиста через специальную форму на сайте.

Виды резьбовых соединений: метрическая, дюймовая, трубная — в статье поставщика метизов ПКМ

Автор статьи: pkmetiz.ru

Наиболее распространенным способом стыковки элементов различных конструкций является резьбовое соединение. Оно широко применяется в строительстве, при монтаже трубопроводов, в машиностроении и многих других отраслях. Популярность этого способа обусловлена следующими преимуществами:

• высокая надежность и продолжительный срок службы;
• создание разъемных соединений, простота монтажа и демонтажа при помощи общедоступных инструментов;
• контроль силы затягивания при сборке;
• малый вес и размеры крепежа, по сравнению с соединяемыми конструктивными элементами;
• широкая доступность, большой выбор типоразмеров крепежа.

Для использования при изготовлении и монтаже деталей необходимо знать существующие виды и параметры резьбовых соединений.

Назначение и виды резьбовых соединений

Резьбовые соединения любых видов резьб выполняют несколько основных функций. Основным назначением является обеспечение плотного соединения стыкуемых деталей с достижением необходимого значения.

Кроме того, обеспечивается фиксация деталей в заданном положении, предотвращается возможность их смещения при эксплуатации конструкции или механизма.

Еще одним распространенным назначением резьбовых соединений является обеспечение заданного расстояния между деталями.

Классификация соединений этого типа осуществляется по нескольким параметрам. При этом она имеет большое значение, поскольку от вида резьбовых соединений зависит их область применения, особенности эксплуатации, нормы отбраковки.

В зависимости от способа исполнения различают соединения, которые выполняются посредством крепежных элементов и непосредственные соединения. В первом случае монтаж выполняется при помощи болтов, шпилек, гаек, винтов и других вспомогательных элементов. Непосредственное соединение монтируется путем скручивания друг с другом соединяемых элементов, например, труб с нарезанной резьбой.

В зависимости от формы поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Оба этих типа резьб могут быть наружными и внутренними. По направлению витков нарезка может быть левой или правой.

Ключевым параметром для классификации является тип профиля нарезки. По этому признаку выделяют следующие виды резьбовых соединений деталей:

• метрическая;
• дюймовая;
• трубная цилиндрическая;
• трапецеидальная;
• упорная;
• круглая.

Рассмотрим эти типы более подробно.

Метрическая резьба

Самым распространенным видом резьбовых соединений является метрическая резьба. Ее профиль выполняется в соответствии с ГОСТ 9150-81 в форме равностороннего треугольника с углом 60°. Шаг метрической резьбы может составлять 0,25-6 мм, а внешний диаметр — от 1 мм до 600 мм. Такой тип резьбового соединения применяется при изготовлении большинства крепежных деталей.

Кроме того, применяется коническая метрическая резьба с диаметром 6–60 мм конусностью 1:16. Этот тип нарезки позволяет выполнять герметичные соединения. При ее использовании достигается стопорение крепежа, что исключает необходимость применения стопорных гаек.

Дюймовая резьба

Дюймовая резьба имеет профиль в форме равнобедренного треугольника со значением угла 55°, что отличает ее от формы профиля метрической нарезки. Диаметры резьбы измеряются в дюймах. Шаг определяется в количестве витков на 1 дюйм длины резьбовой части изделия.

В промышленности применяются резьбовые соединения с наружным диаметром от 3/16 до 4 дюймов с числом витков на один дюйм от 3 до 28. Этот тип нарезки широко применяется на деталях трубопроводов, а также на крепеже производства США, Великобритании и ряда других стран.

Также выпускаются изделия с конической дюймовой резьбой. Благодаря конической форме достигается улучшенная герметичность соединения, что позволяет не использовать уплотнительные элементы. Коническая дюймовая нарезка широко применяется при прокладке напорных трубопроводов малого диаметра в гидравлических системах.

Трубная резьба

Трубная цилиндрическая резьба выполняется по ГОСТ 6357-81. Она имеет профиль в форме равнобедренного треугольника, угол наклона гребней составляет 55°. Верхние грани гребней скруглены.

Благодаря этому устраняются дополнительные зазоры в зоне выступов и впадин, что обеспечивает повышенную герметичность соединения. Трубная резьба относится к дюймовым.

Ее диаметр составляет от 1/16 до 6 дюймов, а шаг — от 11 до 28 витков.

По сравнению с другими видами дюймовых резьб шаг трубной резьбы сокращен. Уменьшенный шаг позволяет не допустить критического сокращения толщины стенки трубы, что необходимо для сохранения прочностных характеристик трубопровода.

Трубная резьба может быть цилиндрической и конической. В последнем случае ее конусность определяется соотношением 1:16.

Трапецеидальная

К резьбовым соединениям этого вида относятся чаще всего соединения типа винт-гайка. Трапецеидальная резьба выполняется в соответствии с ГОСТ 9481-81. Ее форма представляет собой равнобокую трапецию. Угол наклона граней составляет 30°. Для резьбы крепежных элементов, применяемых в червячных передачах, предусмотрен угол наклона 40°.

Трапецеидальный профиль резьбы позволяет достичь повышенной прочности соединения. Благодаря этому ее применяют для соединения деталей механизмов, работающих под воздействием динамических нагрузок, например, в ходовых гайках, которыми фиксируются штоки задвижек и т. д.

Упорная резьба

Упорная резьба в соответствии с ГОСТ 10177-82 имеет профиль в виде неравнобокой трапеции. Угол наклона одной грани гребня составляет 3°, а второй грани — 30°. Этот тип применяют для крепежных элементов диаметром от 10 мм до 600 мм.

Шаг резьбы составляет 2–25 мм. Этот вид резьбового соединения используется для крепления деталей, которые в процессе эксплуатации испытывают значительные осевые нагрузки в одном направлении.

Профиль нарезки позволяет эффективно противостоять таким нагрузкам.

Круглая резьба «Эдисона»

Круглая резьба, выполняемая в соответствии с ГОСТ 6042-83, имеет профиль, формируемый дугами. Угол наклона сторон составляет 60°. Благодаря такой форме профиля круглая резьба обладает высокой стойкостью к механическому износу. Это позволяет применять ее в деталях конструкций и механизмов, которые подвержены регулярным переменным нагрузкам, например, в деталях трубопроводной арматуры.

Резьбовое соединение | это… Что такое Резьбовое соединение?

Резьбовое соединение — разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы). Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств.

В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разьёма) необходимо произвести действия в обратном порядке.

В резьбовых соединениях используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.

Характеристики резьбовых соединений

Достоинства:

• технологичность;
• взаимозаменяемость;
• универсальность;
• надёжность;
• массовость.

Недостатки:

• раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без применения специальных устройств (средств).
• отверстия под крепёжные детали как резьбовые так и гладкие вызывают концентрацию напряжений.
• для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать дополнительные технические решения.

Примечание: коническая резьба обладает свойством герметичности и самостопорения.

Краткая история

Трудно предположить, на каком этапе технологического прогресса застряло бы человечество без появления резьбового соединения.

Возможно, и прогресса как такового вообще не получилось, но мысль на месте не стояла, и в разгар эпохи Возрождения была придумана резьба – нанесение на поверхность металлических деталей спиральных канавок и выступов.

Достаточно достоверно установлено, что первыми резьбовыми деталями стали болты гайки с резьбой на наружной цилиндрической поверхности, возникшие в пятнадцатом столетии. Они соединяли подвижные сегменты брони доспехов и части часовых механизмов.

Станок немецкого первопечатника Иоганна Гутенберга, созданный в период между 1448 и 1450 годами, имел резьбовые соединения, детали его скреплены винтами. Конгруэнтные винтам отдельные детали с резьбой на внутренней стенке цилиндра, специально служащие для крепления, то ест гайки, возникли лишь полторы сотни лет спустя.

В начале семнадцатого столетия появилось резьбовое соединение, сходное с современным. Первоначально, шаг резьбы был дюймовым, и только в начале 19 века французы ввели в обиход метрическую резьбу.

Гайки нашли широкое применение в различных сферах техники, и подобно всякому часто используемому предмету, стали совершенствоваться и изменяться по своей форме, размеру, материалу и функциональному предназначению. Возникли гайки квадратные, восьми- и шестигранные, колпачковые (“глухие ”), прорезные (корончатые), барашковые. Переоценить пользу гаек и болтов трудно, пожалуй, столь же тяжело придумать технологическую сферу, где не использовались бы элементы резьбового соединения, в силу его простоты, надёжности и универсальности.

Классификация резьбовых соединений

• резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);
• резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например, болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д;
  • болтовое соединение;
  • винтовое соединение;
  • шпилечное соединение.

Болтовое соединение

Винтовое соединение

Шпилечное соединение

Механические свойства резьбового соединения

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ Р 52627-2006 (ISO 898-1:1999) при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9 [1].

Первое число умноженное на 100, определяет номинальное значение предела прочности на растяжение в Н/мм², второе число (отделённое точкой от первого) разделенное на 10, — отношение предела текучести к номинальному пределу прочности на растяжение.

Произведение этих чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм².

Механические свойства гаек

Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ Р 52628-2006 (ISO 898-2:1992, ISO 898-6:1994) разделяются по классу прочности (d — номинальный диаметр резьбы):

• 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0,8d и крупной резьбой;
• 5; 6; 8; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0,8d и мелкой резьбой;
• 04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d.

• Класс прочности для гаек с нормальной высотой указывает на наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут создавать соединение, то есть на первую из цифр в обозначении класса прочности соответствующего болта.
• Для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d первая цифра «0» указывает на более низкую нагрузочную способность резьбового соединения с такой гайкой, а вторая цифра, умноженная на 100, соответствует номинальному напряжению от пробной нагрузки при испытаниях.
• Таблица 1

Механические свойства и маркировка наиболее употребительного крепежа.

Класс
прочности
болта
Материал
Напряжение от
пробной нагрузки
Предел текучести,
не менее
Предел прочности
на растяжение, не менее.
Маркировка
болта
Маркировка
гайки
Класс
гайки[2]
5.8

8.8

10.9

2

5

8

По ГОСТ Р 52627-2006, ISO 898-1:1999
Низко или средне углеродистая сталь	380 МПa	420 МПа	520 МПа	5
Среднеуглеродистая сталь, закалённая и отпущенная	580 МПа	640 МПа, (условный предел текучести)	800 МПа	8
Углеродистая сталь с добавками. Легированная сталь	830 МПа	940 МПа, (условный предел текучести)	1040 МПа	10
По SAE J429[3]
Низко или средне углеродистая сталь	55 ksi[4]	57 ksi	74 ksi	2
Средне углеродистая сталь	85 ksi	92 ksi	120 ksi	5
Легированная сталь	120 ksi	130 ksi	150 ksi	8

Таблица 2

Механические свойства болтов, шпилек, винтов по ГОСТ Р 52627-2006

Болты
Применяемые гайки
Предел прочности
на растяжение Rm, МПа
Предел текучести ReL, Rp0,2, МПа
Относительное удлинение после разрыва A, %
Ударная вязкость KU, Дж/cм2
Твердость по Бринеллю, НВ
Класс прочности
Марка стали[5]
Класс прочности
Марка стали[6]
номин.
мин.
номин.
макс.
3.6

4

4.6

5

4.8

5.6

6

5.8

6.6[7]

8

6.8

8.8

9

9.8
10

10.9
12

12.9
12

10, 10кп	Ст3кп, Ст3сп	300	330	180	25	—	90	238
20	10, 10кп, 20	400	420	240	22	55	114	238
10, 10кп	320	14	—	124
30, 35	Ст5, 15, 15кп, 35	500	520	300	20	50	147	238
10, 10кп, 20, 20кп	400	10	—	152
35, 45, 40Г	20, 20кп, 35, 45	600	600	360	16	40	181	238
20, 20кп	480	8	—
35, 35Х, 38ХА,45Г 40Г2, 40Х, 30ХГСА, 35ХГСА, 16ХСН, 20Г2Р	35Х, 39ХА	800	830	640	12	60	238	318
40Х, 40ХГСА, 16ХСН	900	900	720	10	50	276	342
30ХГСА	1000	1040	900	9	40	304	361
30ХГСА, 40ХН2МА	1020	1200	1080	8	30	366	414

Стопорение резьбового соединения

Стопорение — предотвращение самоотвинчивания.

Несмотря на то, что резьба резьбового соединения имеет угол подъёма винтовой линии намного меньше, чем угол трения, вибрация, переменные нагрузки, нарушение технологии способствуют рассоединению (самоотвинчиванию) деталей резьбового соединения. Для предотвращения этого применяются специальные устройства (средства, методы) такие как:

Контрование

Создание дополнительного трения в резьбовом соединении при помощи контргайки. Дополнительно встречается и сочетание с другими способами, т.е. контргайку шплинтуют, обвязывают проволокой, кернят и т.д. Самый простой способ стопорения, недостатком является двукратный расход гаек против положеного.

Шплинтование

Применение деформируемого элемента — шплинта. Шплинт — стальная проволока полукруглого сечения, сложенная вдвое, пропускаемая через радиальное отверстие в резьбе и фиксирующая прорезные и корончатые гайки относительно болта.

Вязка (обвязка) проволокой

Фиксация крепёжных элементов (болтов, гаек) при помощи обвязки проволокой относительно неподвижных элементов конструкции или расположенных рядом однотипных крепёжных элементов.

Установка пружинной шайбы

Установка пружинной шайбы (так называемая шайба Гровера) под гайку или головку болта с созданием дополнительного натяжения в резьбе и предотвращением вращения соединительных деталей.

Стопорящее действие шайбы Гровера основано на врезке острых кромок шайбы в прилегающие к ней поверхности при попытке отворачивания вплоть до начала снятия стружки, что препятствует неконтролируемому прокручиванию гайки или болта после затяжки либо незначительного расслабления резьбового соединения.

Установка стопорной шайбы с лапкой или носком

Стопорение шестигранных болтов и гаек с помощью загибания специальных элементов шайбы.

Приварка, пайка, расклёпывание, кернение

Превращение резьбового соединения в условно разъёмное соединение, приваркой (пайкой) резьбы или гайки (головки болта) к конструкции или путём изменения профиля витка резьбы.

Нанесение на резьбу клея, лаков, краски

Фиксация происходит за счёт адгезии (прилипания, сцепления) при затвердении (полимеризации) клея, лаков, краски.

Этот метод имеет такие достоинства, как быстрый, надёжный, защищает резьбу от внешних воздействий атмосферы. Недостатки: требуется очистить резьбу от грязи и масел перед нанесением на неё связующего состава, низкая химическая стойкость против органических растворителей, кислот и щелочей, а также разрушение связующего элемента от воздействия температуры.

Использование гаек с некруглой резьбой

Это очень простой способ, заключающийся в том, что обычную шестигранную гайку слегка сминают ударом молотка, резьбовое отверстие становится эллиптическим и завинчивается со значительным усилием. При этом возможно повреждение антикоррозионного покрытия болта или шпильки.

Использование анкерных гаек

По сути метод похож на использование гаек с некруглой резьбой. Анкерные гайки имеют разрез с одной стороны вдоль оси.

Отверстие в этом месте слегка сжато, разрезанные участки слегка пружинят и хорошо противостоят самопроизвольному отвинчиванию.

Как правило, вторая сторона анкерных гаек имеет фланец, которым гайка крепится неразъёмным соединением (клёпкой или сваркой) с одной из соединяемых деталей.

Этот способ наиболее широко используется в авиации. Почти все лючки, съёмные панели на крыльях и фюзеляже привинчиваются винтами к анкерным гайкам. Винтовое соединение может использоваться многократно без ухудшения характеристик. Важным свойством является и то, что доступ к винтам возможен только с одной стороны, и другие способы стопорения резьбы неприменимы.

См. также

Примечания

1. ↑ В утратившем силу в РФ стандарте ГОСТ 1497.4-87 существовал также класс прочности 6.6.
2. ↑ Минимальный класс прочности гайки для данного класса прочности болта, при создании болтового соединения.
3. ↑ Стандарт, применяемый в автомобилестроении.

4. ↑ ksi = 1000 psi = 6,89475729 MPa.
5. ↑ ГОСТ Р 52627-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.

6. ↑ ГОСТ Р 52628-2006 не определяет конкретные марки стали, указывая только на химический состав и некоторые механические свойства. Приведённые в таблице марки стали являются наиболее употребительными в технике для данных классов прочности.

7. ↑ В настоящее время данный класс прочности не применяется, см. Примечание 1.

Литература

1. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
2. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др.

Особенности резьбового соединения. Преимущества и недостатки, виды | Машкрепеж

Резьбовым называется соединение, сформированное с помощью витков спиралевидной нити. Оно является разъемным. Такие соединения получили очень широкое распространение.

Данное явление обусловлено совокупностью следующих факторов: небольшая стоимость резьбовых деталей – процесс их изготовления характеризуется высокой производительностью; удобство монтажа/демонтажа; в продаже присутствует широкая номенклатура товарных позиций резьбового крепежа.

Разновидности резьбы

Для подразделения резьбы на виды используется большое количество критериев. Рассмотрим лишь основные.

Предназначение. По этому признаку резьба бывает:

• крепежной. Используется для реализации неподвижных соединений. Нарезка витков осуществляется в/на специальных элементах изделий и на крепежных деталях – в отверстиях гаек, а также на стержнях винтов, болтов и на поверхности шпилек. Нередко резьбы данного типа выполняют еще одну функцию – обеспечивают герметичность резьбового соединения, уплотняя его. Их принято называть крепежно-уплотнительными;
• кинематической (другое общепринятое название – ходовая). Применяется, когда нужно создать подвижное соединение. У кинематической резьбы гарантированно имеются зазоры между сопрягаемыми поверхностями. В них удерживается смазочный материал, служащий для уменьшения трения. Кроме того, наличие зазоров призвано компенсировать температурные деформации;

• специальные. В соответствии с названием эти резьбы предназначены для выполнения специальных (читай, определенных) функций.

Конфигурация поверхности:

• цилиндрическая;
• коническая.

Расположение поверхности. Резьба,

• сделанная в отверстии, называется внутренней;
• нанесенная на стержень – наружная/внешняя.

Профиль витков. По этому признаку резьбы бывают: треугольными. Они, в свою очередь, подразделяются на: метрическую, коническую, трубную, дюймовую; прямоугольными;

трапецеидальными. Подразделяются на упорную усиленную, упорную, трапецеидальную;

круглыми; со специальным профилем.

Удаленность одноименных точек на резьбовой нити – шаг резьбы:

• мелкий;
• крупный;
• специальный.

Количество заходов. По данному критерию резьба бывает:

• однозаходной. Характеризуется высоким трением и небольшим углом подъема винтовой линии;
• многозаходной. Подъем винтовой линии значительно круче, чем у резьбы предыдущего варианта.

Направление винтовой линии:

• резьба правосторонняя. Нить нарезается по направлению перемещения часовой стрелки;
• резьба левосторонняя. Нарезка нити осуществляется в направлении, противоположном перемещению часовой стрелки.

Кроме того, резьбы принято подразделять на два вида:

• стандартные. Их параметры устанавливаются Государственными стандартами. В частности, значения основных рабочих характеристик т.н. резьб общего назначения утверждены положениями ГОСТа 11708-82. Отдельную группу формируют специальные резьбы, имеющие стандартный профиль, но диаметр которых и шаг отличаются от стандартизованных величин. Сюда же входят резьбы с нестандартным профилем;
• нестандартные. К этой группе причисляются резьбы с витками прямоугольного и квадратного сечения. Для их изготовления разрабатываются индивидуальные чертежи, отображающие все рабочие параметры нарезки.

Профили и рабочие характеристики резьбы

Профилям резьбы присущи существенные отличия. Коротко обозначим их.

Резьба метрическая

Профиль представляет собой равносторонний треугольник. Таким образом, угол при вершине витка составляет 60°. Требования к резьбе метрической устанавливают нормы ГОСТа 9150-2002. Одно из них формулируется так: гребни и впадины выполняются притупленными. 

На выше размещенном рисунке приняты такие обозначения:

• литера «Р» – шаг резьбы;
• буква «d» – внешний диаметр резьбы;
• сочетание символов «d1» –внутренний диаметр резьбы.

Резьба трубная

Профиль этой резьбы – равносторонний треугольник, угол при вершине витка которого равен 55°. Предназначена для соединений элементов конструкции с трубной резьбой. Размер такой насечки не следует рассматривать, как ее физический диаметр. Это – число, отображающее величину проходного диаметра стандартного трубного изделия.

Трубная резьба бывает цилиндрической и конической.

Насечка первого вида применяется в резьбовых соединениях:

• деталей с цилиндрическим сечением;
• элементов конструкции, имеющих внутреннюю цилиндрическую резьбу с объектами, на конической поверхности которых проделана соответствующая внешняя цилиндрическая резьба.

Резьба коническая дюймовая

Угол при вершине витка резьбы данного вида равен 60°, а ее профиль является равносторонним треугольником. Изготавливается эта насечка по нормам ГОСТа 611-52 с конусностью 1:16.

При этом нужно соблюдать следующее требование: угол, в качестве лучей которого выступают отрезки линии уклона поверхности и линии, параллельной продольной оси резьбы (на рисунке обозначен литерой «φ»), должен быть таким: φ/2=1°47′24″.

Резьба круглая

Профиль резьбы круглой получается путем сопряжения двух дуг, характеризующихся одинаковым радиусом, отрезками, образующими угол, равный 30°.

Применяется данная насечка в сантехнической арматуре:

• валах, способных вращаться в двух противоположных направлениях – шпиндели;
• запорных приспособлениях, устанавливаемых на входе системы, включающей одну либо несколько сантехнических точек – вентили;
• устройствах, обеспечивающих возможность регулировки мощности потока воды – смесители;
• кранах водопроводных и для мытья рук (туалетных).

Требования к резьбе круглой прописаны в ГОСТе 13536-68.

Резьба трапецеидальная

Это резьба метрическая. Угол ее профиля при вершине равен 30°. Предназначена для выполнения функции передачи движения. Встречается в винтах грузовых и штурвальных, а также в ходовых винтах и винтах суппортов. Применяется в различных агрегатах и технологическом оборудовании, например, в автомобильных подъемниках и токарных/фрезерных станках.

Технические характеристики и требования к резьбе трапецеидальной прописаны в Государственных стандартах под номерами:

• 9484-81. Устанавливает профиль нити и его размерные характеристики;
• 24737-81. Здесь указаны основные размеры однозаходной трапецеидальной резьбы;
• 24738-81. В этом стандарте прописаны диаметры резьбы трапецеидальной и ее шаги;
• 24739-81. Утверждает профиль и основные размеры резьбы трапецеидальной многозаходной.

Резьба упорная

Резьба упорная отличается профилем, имеющем вид неравнобокой трапеции с углом наклона нерабочей стороны, равным 30°, а рабочей – 3°. Применяется в устройствах, предназначенных для продуцирования значительного одностороннего давления. 

Это, например, приводы винтов нажимных прокатных станов, прессы винтового типа. Требования к резьбе упорной, а также ее профиль и основные размерные характеристики прописаны в ГОСТе 10177-82.

Резьба прямоугольная

Профиль резьбы прямоугольной не стандартизован. То есть сегодня не принят Государственный стандарт, устанавливающий такие ее рабочие параметры, как значение хода и среза, величину диаметра и шага.

Между тем, производители обычно придерживаются определенного подхода к формированию профиля резьбы прямоугольной. Формулируется он так: его глубина равна ½ Р, где Р- шаг резьбы.

В настоящее время резьба прямоугольная используется нечасто. Обусловлено это:

• формированием между витками в результате износа зазоров в большом количестве;
• технологическими трудностями, связанными с реализацией резьбового соединения.

Прямоугольную насечку с успехом заменяет резьба трапецеидальная. Устранение образовавшихся в ней зазоров осуществляется стягиванием разрезной гайки.

Методы создания резьбы

Нарезание резьбы представляет собой процесс формирования винтовой линии путем снятия стружки (или операцией пластического деформирования) на поверхностях (внешних либо внутренних) изготавливаемых крепежных деталей либо сопрягаемых элементов конструкции. Кратко рассмотрим наиболее часто применяемые способы.

Нарезание метчиком

Метчик представляет собой инструмент, посредством которого нарезается внутренняя резьба с необходимыми рабочими параметрами. Он бывает универсальным или комплектным.

Рабочий сегмент инструмента первого вида состоит из трех участков. Каждый характеризуется присущей только ему геометрией. Участок, первым проникающий в отверстие, осуществляет черновую обработку его поверхности, второй – промежуточную, а третий — финишную.

Когда работа ведется комплектом метчиков, важно соблюдать очередность использования входящих в набор экземплярами. Первым нужно применять инструмент №1, затем №2 и потом №3. Тогда будет получена высококачественная резьба. При формировании комплекта производителем на каждый инструмент наносится соответствующая маркировка.

Выполняя нарезку метчиком, нужно соблюдать следующее правило: после каждых двух оборотов в направлении нарезки витков выполняется один оборот в обратную сторону. Тогда с режущей части инструмента будет сбрасываться стружка, что уменьшит на него нагрузку.

Нарезание плашкой

С помощью плашек нарезается внешняя резьба. Они бывают двух видов.

• Круглые. С использованием такого инструмента формируется резьба, диаметр которой не превышает 52,0 мм. Выполняется эта операция за 1 проход.
• Клупповые (они же раздвижные). Их конструкция включает 2 половинки. Каждая из них устанавливается в клупп. В этом приспособлении имеются специальные направляющие. Закрепление частей плашки осуществляется посредством сухаря и винта. Диаметр резьбы регулируется с помощью последней детали.

Обычно клуппы комплектуются несколькими плашками. Это предоставляет возможность при покупке одного набора нарезать резьбу с различным диаметром. 

Нарезание на станках

Нарезка резьбы осуществляется также и на станках.

На токарном станке

На токарном станке эта операция может проводиться с использованием различного инструментария, в том числе метчиками и плашками. Также возможно формирование резьбовой нити на таком оборудовании накаткой.

Но в данном случае чаще всего делается это резцом. Здесь все очень просто: инструмент перемещается вдоль продольной оси вращающейся заготовки.

При этом его заостренный наконечник формирует на ней углубление винтового типа.

На фрезерном станке

Наружная резьба нарезается на фрезерном станке двумя способами.

• С помощью дисковой фрезы. Этот способ актуален, когда требуется сформировать длинную резьбу либо резьбу, отличающуюся крупным шагом.Устанавливается дисковая фреза относительно заготовки вдоль винтовой линии из расчета, чтобы ее кромки смогли углубляться на величину среднего диаметра формируемой резьбы. После этого фреза начинает вращаться, и одновременно выполнять обороты вокруг обрабатываемой детали, проделывая в ее поверхности канавку. Спиралевидная конфигурация этого углубления получается путем равномерного перемещения самой фрезы вниз вдоль оси заготовки.
• С помощью гребенчатой фрезы. Применяется этот метод для создания короткой резьбовой нити с треугольным профилем. Длина подлежащей нарезке резьбы меньше этого параметра фрезы. Устанавливают инструмент параллельно продольной оси заготовки. Затем осуществляется радиально ориентированная подача вращающейся фрезы. Углубляясь в тело заготовки, она формирует на ее поверхности резьбу. Сопровождается этот процесс периодическим осевым перемещением инструмента либо обрабатываемой детали от специального резьбового барабана на расстояние, равное шагу нарезаемой резьбы, пока заготовка выполняет один оборот.

Резьбонакатной автомат

Такое устройство выдавливает(накатывает) внешнюю резьбовую нить на сплошных заготовках цилиндрической конфигурации без их нагревания.

Главные компоненты этого автомата – два накатных ролика, имеющих винтовую насечку, соответствующую профилю подлежащей накатке резьбы.

В ходе ее формирования они совершают вращательное движение в одну сторону с одинаковой частотой. Последовательность этапов выглядит так:

• заготовку устанавливают на упор между роликами;
• осуществляется радиально направленная подача одного из роликов до его внедрения в обрабатываемую деталь на требуемую глубину;
• резьба калибруется – проводится обкатка, не сопровождающаяся радиальной подачей;

По завершении этой процедуры ролик занимает первоначальное положение, а готовая деталь специальным пуансоном выдавливается в приемный контейнер.

Отливка

Целесообразность получения деталей с резьбой методом литья – характеристика производная от количества отверстий, а также степени сложности формы. Этот вопрос решается в каждом конкретном случае.

Резьба наружная

Для создания внешней резьбы применяются две технологии:

• с использованием кольцевых вставок, форма которых совпадает с профилем подлежащей изготовлению резьбы. Обычно они выталкиваются совместно с отливкой и свинчиваются с нее уже за пределами формообразующей оснастки;
• резьба образуется разъемом формы при помощи вставок-плашек, имеющих разъемную конструкцию и выглядящих, как резьба в негативном изображении.

Резьба внутренняя

Отливка внутренней резьбы выполняется сегодня только по одной технологии. Она предусматривает использование пробок-стержней. На их поверхность предварительно наносится резьба. Эти пробки-стержни подлежат вывинчиванию из отливки по извлечении ее из формообразующей оснастки.

Заключение

Наряду с преимуществами у резьбового соединения имеются и недостатки. Главный из них – это самопроизвольное отвинчивание входящих в него компонентов под воздействием вибрационных нагрузок.

Данное явление приводит к ослаблению соединения, в результате чего могут возникнуть аварийные ситуации. Для их недопущения принято использовать стопорящие детали. Но это – тема отдельной обширной статьи.