• Главная
• Статьи
• Соединение деталей
• Разъемные резьбовые соединения

Разъемные резьбовые соединения

Соединение компонентов узлов механических конструкций принято называть разъемным, если оно допускает сборку, а также последующую разборку без повреждения скрепляемых объектов и самих крепежных деталей. Под резьбовым подразумевается соединение составных частей вновь создаваемых/ремонтируемых изделий посредством деталей, на внешней либо внутренней поверхности которых проделана резьба. Она является совокупностью чередующихся выступов и впадин, формирующих винтовую линию на поверхности тела, образованном вращением вокруг оси некоей геометрической плоской фигуры.

Классификация резьбы

Подразделение резьбы на классы осуществляется по сфере применения, свойствам, а также по конструктивным характеристикам.

Резьба, расположенная на стержне, а в общем случае – на охватываемом элементе конструкции, называется внешней либо наружной. Если же витки проделаны в отверстии – то есть на охватывающем компоненте – тогда это резьба внутренняя.

По критерию «конфигурация поверхности» резьба подразделяется на цилиндрическую, коническую, а также глобоидальную (место ее расположения – поверхность, образованная вращением гиперболы вокруг оси).

Одной из важнейших характеристик резьбы является ее профиль. Он определяет сферу применения, перечень функциональных возможностей и конструктивные особенности.

Шаг резьбы – это удаленность двух одноименных точек на соседних витках резьбовой нити. Каждому номинальному диаметру резьбы обычно соответствует по крайней мере один шаг резьбы. А на практике таковых может быть несколько. К примеру, для метрической резьбы M20 по положениям ГОСТа 8724-2002 предусмотрены мелкие шаги 2,0; 1,75; 1,50; 1,0; 0,75; 0,5 миллиметров и лишь один крупный 2,5 миллиметра.

Показатель «число заходов резьбы» определяется количеством независимых винтовых нитей, формирующих резьбу. Многозаходные резьбы чаще всего выполняются с двумя, тремя и даже четырьмя заходами. Один из их важных параметров – величина хода. Данная характеристика отображает удаленность двух одноименных соседних точек профиля, расположенных на одной винтовой нити, измеренной вдоль продольной оси. Фактически, ее значение – это величина осевого передвижения гайки, когда винт/болт прокрутится на 1 оборот. У резьбы с одним заходом шаг и есть ее ход.

По признаку «направление» резьба подразделяется на право- и левостороннюю. Для определения ее вида нужно посмотреть на торец крепежной детали. Тогда, если продвижение по винтовой нити будет выполняться по направлению перемещения часовой стрелки, – эта резьба правосторонняя, проще говоря, правая. В другом случае перед наблюдателем резьба левосторонняя – левая.

Правосторонняя резьба характеризуется превалирующим применением в соединениях. Таким образом, трактовать отсутствие в технической документации информации о направлении резьбы следует однозначно – на детали она правая. Для обозначения резьбы левой используются два подхода. Если она:

• стандартная, дополнительно указываются английские литеры LН;

• нестандартная, на чертеже отображается информация, что данная резьба левосторонняя.

На практике часто используются устройства, имеющие резьбы, выполненные в обоих направлениях. Это приспособления, требующие, чтобы осевое перемещение гаек или болтов/винтов осуществлялось противоположно одной детали по отношению к другой (слесарные тиски, распорный инструментарий, различные стяжки и т.д.).

Принадлежность резьбы к конкретному классу точности определяется степенью соответствия реальных размерных характеристик ее профиля их гостовским значениям. По отношению к резьбам разных типов нормативные документы могут выдвигать различные требования к точности производства. К примеру, на резьбу метрическую распространяются условия трех классов – грубого, среднего и точного. С учетом класса точности, с которой резьба произведена, устанавливается определенное поле допуска.

Класс точности	Установленные поля допусков
	Резьба внутренняя	Резьба наружная
Грубый	5Н, 4Н	8h, 8g
Средний	6Н, 6G	6h, 6g, 6f, 6е, 6d
Точный	7Н,7G	4h

Полужирным курсивом в таблице отмечены предпочтительные значения.

Поле допуска определяет величину предельно допустимых отклонений размерных характеристик от гостовских номинальных значений. Поля допусков принято различать для внешней резьбы (в системе вала) и для резьбы внутренней (в системе отверстия). Сочетание обеих систем допусков определяет посадку резьбового соединения.

По критерию «функциональное назначение» сформированного соединения, существуют следующие разновидности резьб:

• крепежные. Это не только резьба метрическая, но также, например, трубная цилиндрическая и другие;

• кинематические. Другое их общепринятое название – ходовые. Обеспечивают требуемое пространственное перемещение деталей относительно друг друга, а также трансформирование движения вращения в поступательное движение (резьба упорная и самотормозящая трапецеидальная).

Допускается использование резьб для достижения специальных целей. Нормативные документы не исключают возможность предъявления к резьбам специальных требований, связанных с повышением плотности (уровня герметичности) сформированного соединения.

Стандартные типы резьб

Сегодня существует несколько типов стандартизованных резьб, посредством которых создаются разъемные соединения. Рассмотрим лишь чаще всего применяемые.

Резьба метрическая

Такая резьба нашла наиболее широкое распространение. Ее основное назначение – сопряжение элементов конструкции с помощью соответствующего крепежа либо непосредственно. Еще одна сфера применения метрической резьбы – обеспечение перемещения деталей друг относительно друга в заданных пределах, как это реализовано в регулировочных устройствах и механизмах. Предъявляемые к ней требования прописаны в действующих на территории нашей страны стандартах. В частности,

• профиль резьбовой нити установлен ГОСТом 9150-2002;

• основные размерные характеристики утверждены нормами ГОСТа 24705-2004;

• величины шагов и диаметров указаны в ГОСТе 8724-2002;

• точность производства регламентируют положения ГОСТа 16093-2004.

Профиль нити метрической резьбы выглядит как равносторонний треугольник. Его все углы равны 60°, а вершины срезаны.

Значение номинального диаметра метрической резьбы (обозначение D_{ном.м.р.}) принимается равным величине наружного диаметра, измерение которого осуществлялось по стержню. Что же касается ее шага, то:

• каждому номинальному диаметру, изменяющемуся в диапазоне 1,0 мм≤D_{ном.м.р.}≤68,0 мм, соответствует несколько мелких и один крупный шаг;

• при D_{ном.м.р.}<1,0 мм предусмотрен лишь крупный шаг;

• при D_{ном.м.р.}>68,0 мм – исключительно мелкие шаги.

   Чтобы не ошибиться при покупке метрического крепежа, необходимо знать, как он маркируется.  Приведем 3 примера.

1. Параметр D_{ном.м.р.}= 20,0 мм, поле допуска 6е, шаг крупный: M20-6е.
2. Параметр D_{ном.м.р.}= 16,0 мм, поле допуска 6е, шаг мелкий 0,75 мм: M16×0,75-6е.
3. Параметр D_{ном.м.р.}= 22,0 мм, резьба левосторонняя, поле допуска 6е, шаг крупный: M22LН-6е.

Резьба трубная цилиндрическая

Резьба данного типа применяется для скрепления труб, а также конструктивных компонентов трубопроводных магистралей, например, вентилей, кранов, фитингов и т.д. Технические характеристики резьбы трубной цилиндрической установлены ГОСТом 6357-81. Им же утверждено одно ее исполнение. Профиль этой резьбы выглядит, как равнобедренный треугольник, вершины которого скруглены, а угол равен 55°. 

За основу стандартизации элементов трубопроводных систем был взят т.н. условный проход (принято обозначать литерами DN). Соответственно, номинальный размер резьбы трубной цилиндрический соответствует величине этого параметра, отображенной в дюймах (обозначается двойным штрихом – «″»). При этом 1″=2,54 см. Таким образом, понятие 1-дюймовая резьба трубная цилиндрическая подразумевает, что нарезка была проведена на трубном изделии с DN=25 миллиметров, хотя на самом деле значение его внешнего диаметра равно 33,25 миллиметров (см. ниже размещенную таблицу).

Размер резьбы (номинальное значение, дюймы)	Количество витков на 1″ длины	Внешний резьбовой диаметр, мм
3	11	87,887
2		75,187
2		59,616
1		47,805
1		41,912
1		33,250
	14	26,442
		20,956
	19	16,663
		13,158

Характеристика шага резьбы трубной цилиндрической– количество витков, приходящихся на длину, равную одному дюйму. Ее стандартизация проведена для номинальных величин, изменяющихся в пределах от  до .

Обозначается эта резьба так:

• начинаться цифробуквенная последовательность обязательно должна с литеры «G»;

• далее идет номинальный размер;

• затем следуют буква «А» или «В», отображающая класс точности производства;

• потом указывается длина свинчивания, но только если этот параметр нестандартен.

Ниже приведены два примера.

• номинальный размер составляет 1 дюйма, точность производства повышенная (класс А): G1А

• номинальный размер составляет  дюйма, точность производства нормальная (класс В), резьба левосторонняя, длина свинчивания равна 20,0 мм: GLН-В-20

Резьба трубная коническая

Профиль резьбы трубной конической, установленный ГОСТом 6211-81, такой же, как и в предыдущем варианте. Наносится она на поверхность с показателем конусности 1:16. Помимо использования в резьбовых конических соединениях, данная резьба применяется также в соединениях внешней резьбы конической с резьбой цилиндрической внутренней.

Ее обозначение должно включать:

• букву R, если резьба трубная внешняя коническая;

• эту же литеру с индексом «с» – R_с – для резьбы внутренней конической трубной;

• букву R с индексом «р» – R_р –, когда речь идет о соединении с резьбой цилиндрической внутренней.

Ниже приведены примеры.

• резьба коническая трубная внешняя 2 левосторонняя: R2LН.

• резьба внутренняя с номинальным размером 3: R_с3.

Резьба трапецеидальная

Применяется данная резьба для:

• передачи приложенного внешнего усилия вдоль продольной оси стержня в противоположных направлениях (автомобильные подъемники, винтовые домкраты и т.д.);

• преобразования движения вращения в поступательное (шпиндели право- и левооборотные, винты ходовые и т.п.);

• обеспечения перемещения элементов одного относительно другого в заданном направлении.

Требования к резьбе трапецеидальной устанавливают следующие стандарты:

• профиль резьбовой нити – положения ГОСТа 9484-81;

• основные размерные характеристики резьбы однозаходной определены ГОСТом 24737-81;

• величины диаметров и шагов резьбы однозаходной –нормы ГОСТа 24738-81;

• рабочие параметры резьбы трапецеидальной многозаходной (ходы, размеры шагов и диаметров) утверждены ГОСТом 24739-81.

Профиль нити резьбы трапецеидальной представляет собой равнобокую трапецию. Если визуально продолжить ее стороны до их пересечения, получится угол 30°.

Величина номинального диаметра резьбы трапецеидальной совпадает со значением ее внутреннего диаметра при измерении, осуществленном по стержню. Сами же номинальные диаметры стандартизованы в пределах от 8,0 до 640 миллиметров.

Факт принадлежности резьбы к трапецеидальному типу указывает наличие в ее обозначении английских букв «Тr». Помимо этого, в маркировке обязательно размещаются сведения о величине номинального диаметра, шага (для резьбы многозаходной, кроме шага, отображается и ход), а также о поле допуска. Ниже приведены примеры обозначения резьбы трапецеидальной.

• Величина номинального диаметра 28,0 мм; шаг 10,0; поле допуска 6е: Тr28×10-6е.

• Величина номинального диаметра 22,0 мм; шаг 5,0; поле допуска 4h; резьба левосторонняя: Тr22×5LН-4h.

Резьба упорная

Применяется данная резьба в силовых механизмах. Она предназначена для передачи приложенного внешнего усилия вдоль продольной оси стержня лишь в одном направлении (пресс-автоматы, винтовые домкраты). Технические характеристики резьбы упорной установлены ГОСТом 10177-82. Согласно положениям данного нормативного документа, ее профиль представляет собой неравнобокую трапецию, величина переднего угла которой (он направлен в сторону передачи усилия) составляет 3°, а задний угол равен 30°.

 

Для диаметров (обозначение d), изменяющихся в диапазоне 80,0 мм≤d≤2000,0 мм и подвергающихся воздействию особо высоких нагрузок, используют резьбу упорную усиленную с размерными характеристиками, прописанными в ГОСТе 13535-87. В соответствии с его требованиями, значение заднего угла профиля должно составлять 45°.

Величина номинального диаметра резьбы упорной совпадает со значением ее внешнего диаметра, измеренного по стержню. Сам же номинальный диаметр стандартизован в диапазоне от 10,0 мм до 640,0 мм.

Узнать резьбу упорную можно по ее маркировке: цифробуквенная последовательность начинается с литеры «S». В обозначении также отображены сведения о величине номинального диаметра, шаге (для многозаходной указывается ход и размер шага), а также применяемое поле допуска. Рассмотрим этот аспект на примерах.

• Величина номинального диаметра 36,0 мм; шаг 6,0 мм; поле допуска 8g: S36×6-8g.

• Величина номинального диаметра 28,0 мм; шаг 3,0 мм; поле допуска 6е; резьба левосторонняя двухзаходная (ход 2×3=6 мм). S28×6(P3)LН-6е.

Заключение

Когда болт затягивается в резьбовом соединении, в его стержне формируется напряжение. Рассчитывается оно по формуле

                                                           Н_ст.б.=Н_скр.+Н_раст., где

• Н_ст.б – искомый показатель – напряжение в стержне болта;

• Н_скр. – напряжение скручивания;

• Н_раст. – напряжение растягивающее.

Но к тому же сам приложенный момент затяжки увеличивает Н_ст.б. на 15-20 процентов. Данный фактор обусловливает необходимость снижения величины полезной/рабочей нагрузки. На этом фоне возникает вопрос, касающийся возможности нивелирования влияния вышеуказанного момента на прочностные показатели болта. Ответ на него звучит утвердительно. Чтобы добиться этого эффекта, нужно после затягивания гайки повернуть ее на 1°-3° в противоположном направлении.

 

Твитнуть

comments powered by Disqus