Основные требования к крепежным резьбам

Обзор разновидностей резьбовых соединений

Резьбовое соединение – основной способ стыковки двух конструктивных элементов между собой. В сантехнической и строительной практике резьбовые соединения применяются при монтаже трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры и подключения к инженерным системам потребляющего оборудования.

Резьбовое соединение

В данной статье представлены резьбовые соединения. Мы рассмотрим их разновидности, составляющие части крепежа, способы определения размеров и конфигурации резьбы.

Назначение и сфера применения

Резьба, согласно положениям ГОСТ №2.331-68, определяется как поверхность сформированная совокупностью чередующихся впадин и выступов определенного профиля, размещенная на внутренних либо наружных стенках тела вращения.

Функциональным назначением резьбы является:

• удержание деталей на требуемом расстоянии по отношению друг к другу;
• фиксация деталей и ограничение возможности их смещения;
• обеспечение плотности соединения стыкующихся конструкций.

Основой любой резьбы является винтовая линия, в зависимости от конфигурации которой выделяют следующие виды резьбы:

• цилиндрическая – резьба, сформированная на цилиндрической поверхности;
• коническая – на поверхности конической формы;
• правая – резьба, винтовая линия которой направлена по часовой стрелке;
• левая – с винтовой линией против часовой стрелки.

Резьбовое соединение – стыковка двух деталей посредством резьбы, обеспечивающая их неподвижность либо заданное пространственное перемещение относительно друг друга. Такие соединения классифицируются на две основные категории:

• соединения, полученные с применением специальных соединительных элементов – винтов, шпилек, гаек и шайб (сюда относится все разновидности фланцевого монтажа);
• соединения, образованные свинчиванием двух стыкующихся конструкций без сторонних крепежей (в сантехнике – муфтовое соединение труб).

Схема муфтового соединения труб

Действующие ГОСТ определяют следующие основные параметры резьбы:

• d – номинальный наружный диаметр винта либо болта, указывается в миллиметрах;
• d₁ – внутренний диаметр гаек, размер которого должен совпадать с величиной d ответного крепежного элемента;
• p – шаг резьбы, указывающий на расстояние между двумя соседними гребнями винтовой линии;
• a- угол профиля, указывает на угол между смежными выступами винтовой линии в осевой плоскости.

Шаг резьбы определяет, к какому классу она относится – основному либо мелкому. На практике отличия между ними заключаются в том, что мелкие резьбовые соединения (в такой конфигурации выполняются все крепежи диаметром от 20 мм), за счет минимального расстояния между гребнями винтовой линии, более устойчивы к самоотвинчиванию.

Преимущества и недостатки

Широкое распространение резьбовых соединений обуславливается наличием у данного метода крепежа множества эксплуатационных преимуществ, к числу которых относится:

• надежность и долговечность;
• возможность контроля над силой сжатия;
• фиксация в заданном положении благодаря эффекту самоторможения;
• возможность сборки и демонтажа с применением широко распространенных инструментов;
• сравнительная простота конструкции;
• обширный сортамент и типоразмеры крепежных элементов, их низкая стоимость;
• минимальные размеры крепежей в сравнении с размерами соединяемых деталей.

К недостаткам данных соединений относится неравномерное распределение нагрузки по винтовой линии резьбы (около 50% давления приходиться на первый виток), ускоренный износ и ослабление стыка при частой разборке крепежа и его склонность к самоотвинчиванию под воздействием вибрационных нагрузок.

Отличия между метрической и дюймовой резьбой (видео)

Разновидности резьбовых соединений

В зависимости от типа профиля резьба классифицируется на следующие разновидности:

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

Разновидности профилей резьбы

Наиболее распространенной является резьба метрическая (ГОСТ №9150-81). Ее профиль выполнен в виде равностороннего треугольника под углом 60 0 с шагом витков от 0.25 до 6 мм. Крепежные элементы выпускаются в диаметре 1-600 мм.

Также существует резьба метрическая конического типа, в которой используется конусность 1:16. Такая конфигурация обеспечивает герметичность стыка и стопорение крепежных элементов без необходимости использования стопорных гаек. Нижеприведенная таблица указывает основные параметры метрического профиля.

Таблица размеров метрической резьбы

Дюймовая резьба не имеет нормативных стандартов в отечественной строительной документации. Дюймовый профиль выполнен в треугольной форме с углом 55 0 . Шаг профиля определяется количеством витков на участке длиной в 1″. Конструкция стандартизирована для крепежей с наружным диаметром от 3/16″ до 4″ и количеством витков на 1″ от 3 до 28.

Коническая дюймовая резьба имеет угол профиля в 60 0 и конусность 1:16. Данный профиль обеспечивает высокую герметичность соединения без дополнительных уплотняющих материалов. Это основной тип резьбы в гидравлических и напорных трубопроводах малых диаметров.

Размеры дюймовой резьбы

Трубная резьба цилиндрического типа (ГОСТ №6357-81) применяется в качестве крепежно-уплотняющей. Ее профиль имеет форму равнобедренного треугольника с углом 55 0 . С целью получения повышенной герметичности профиль выполняется с закругленными верхними гранями без дополнительных зазоров на местах впадин и выступов. Данный вид резьбы стандартизирован под диаметры 1/16″-6″, шаг варьируется в пределах 11-28 витков на 1″.

Трубная резьба всегда выполняется в мелкой конфигурации (с сокращенным шагом), что необходимо для сохранения толщины стенок соединяемых конструкций. Данный вид профиля широко используется для соединения стальных трубопроводов систем отопления и водоснабжения и других деталей цилиндрической формы.

Размеры трубной резьбы

Резьба трапецеидальная (ГОСТ №9481-81) чаще всего используется в крепежах типа винт-гайка. Профиль имеет равностороннюю трапецеидальную форму с углом 30 0 (для крепежных элементов червячных передач – 40 градусов). Используется в крепежах с диаметрами 10-640 мм.

В сравнении с прямоугольным профилем трапецеидальная винтовая линия, при идентичных габаритах, обеспечивает большую прочность соединения. Такая конфигурация позволяет эффективно выполнять подвижные передачи (превращает вращательное движение в поступательное), ввиду чего трапецеидальная резьба повсеместно используется в ходовых гайках, фиксирующих шток трубопроводных задвижек.

Профиль трапецеидальной резьбы

Упорная резьба (ГОСТ №24737-81) применяется в крепежах, испытывающих в процессе эксплуатации сильные однонаправленные осевые нагрузки. Ее профиль выполнен в виде разносторонней трапеции, одна из граней которой имеет угол в 3 0 , противоположная – 30 0 . Шаг профиля составляет 2-25 мм, применяется для крепежей диаметром 10-600 мм.

Профиль круглой резьбы (ГОСТ №6042-83) сформирован соединенными между собой дугами с углом между сторонами в 30 0 . Преимуществом такой конфигурации является повышенная устойчивость к эксплуатационному износу, ввиду чего она широко применяется в конструкциях трубопроводной арматуры.

Как определить параметры резьбы?

При выборе трубопроводной арматуры либо фланцевых соединительных элементов возникает необходимость узнать тип и размеры профиля, что нужно для правильного определения параметров ответного крепежа. В большинстве случаев вы столкнетесь с метрической резьбой, которая наиболее распространена в отечественном строительстве и сантехнике.

Метрический профиль имеет унифицированное обозначение типа М8х1.5, в котором:

• М – метрический стандарт;
• 8 – номинальный диаметр;
• 5 – шаг профиля.

Определить шаг профиля можно тремя способами – использовать специальный инструмент (метрический резьбомер), сравнить шаг с крепежа с профилем метчика либо измерить его штангенциркулем. Определение последним методом наиболее простое – необходимо лишь измерить расстояние между десятью витками профиля и разделить полученную длину на 10.

Схема снятия замеров

Номинальный диаметр вымеривается штангенциркулем по наружной грани профиля. Представленная ниже таблица содержит перечень соответствия наиболее распространенных диаметров и шагов профиля метрической резьбы.

Таблица определения типа резьбы

При работе с дюймовой резьбой определить шаг ее профиля можно приложив к крепежу дюймовую линейку и визуально подсчитав количество витков, приходящихся на 1 дюйм (25.4 мм). Используя специальный резьбомер учитывайте, что английский и американский стандарт отличается по углу профиля (60 и 55 0 соответственно), так что тут потребуется внимание при выборе инструмента.

Важно: не забывайте, что шагом у метрической резьбы является расстояние между смежными витками профиля, а у дюймовой – количество витков на 1 дюйм.

Виды резьбовых соединений и их классификация

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.

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.

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.

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. 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 резьб

В промышленности используют два основных типа стыков – разъемные и неразъемные. Первые виды получают при помощи крепежа, клепок и пр. одним и наиболее часто встречающихся соединений, можно без сомнения считать первые. Вторые типы выполняют при помощи сварки, пайки, склеивания. На практике все эти способы сочленения деталей стандартизированы.

Виды резьбы

Как уже отмечалось, все виды стыков этого класса стандартизированы. Например, ГОСТ 24705-2004 определяет размеры метрического профиля, в частности, угол в основании, шаг и пр. Всего к метрическому виду относят порядка 15 отечественных и иностранных стандартов.

Существует так же и классификация стыков этого типа. Ее выполняют на основании ее геометрических размеров, расположению на изделии и количеству заходов, или исходя ее практического использования.

Ниже приведен перечень, в котором указаны типы конструкций разъемных соединений и их обозначения:

• метрическая (M);
• метрическая коническая (MK);
• цилиндрическая (MJ);
• трубная цилиндрическая (G);
• трубная коническая (R);
• круглая для санитарно-технической арматуры (Кр);
• трапецеидальная (Tr);
• упорная (S);
• упорная усиленная (S45°);
• эдисона круглая (E);
• метрическая (EG-M);
• дюймовая цилиндрическая (UTS: UNC, UNF, UNEF, 8UN, UNS);
• дюймовая (BSW);
• дюймовая коническая (NPT);
• нефтяной сортамент.

Трубная дюймовая резьба

Все эти конструктивные элементы используются во всех отраслях промышленности, начиная от авиационной и закачивая пищевой.

Метрическая резьба

Метрическая выполняется на основании ГОСТ 8724-2002 – чаще всего применяется при изготовлении крепежных изделий. При соблюдении определенных условий этот вид допустимо использовать в качестве ходовой.

В основе этого вида лежит равносторонний треугольник (с углом в основании 60 градусов). Она может иметь один или несколько заходов. Многозаходную применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить повышенную прочность сочленения узлов.

Отечественные и зарубежные производители выпускают изделия имеющие диаметр от 0,25 до 600 мм и шаг от 0,25 до 6 мм. Изделия с малым шагом применяют тогда, когда необходимо обеспечить разъемную сборку изделий с тонкой стенкой. Кстати, в автомобильной промышленности этот вид применяют достаточно часто. Она может иметь левое и правое исполнение.

Ее обозначают следующим образом – на первом месте указывают букву, в этом случае — это М. Затем, показывается ее номинальный размер и шаг, в отношении этого вида применяют обозначение только в мм. Кроме этого в обозначение параметров входит количество заходов, исполнение (левое или правое). Разумеется, должен быть указан допуск на изготовление. Маркировка М12*1 говорит о том, что она имеет номинальный диаметр 12 мм и шаг 1.

Дюймовая резьба

Этот класса применяется по большей части при создании разъемных стыков трубопроводной арматуры (труб, кранов, клапанов и пр.). Ее наносят на изделия выполненные из металла, пластика. Ключевые параметры определены в ГОСТ 6111-52. В нем приведены таблицы, в которых определены размеры, шаги и допуски. Все размеры и условное обозначение приводят в дюймах.

В основании этого вида лежит треугольник с углом при вершине в 55 градусов. Как и у метрической вершины и впадины удалены.

Производители выпускают детали с трубным профилем от 3/16 (4,8 мм) до 4 (101 мм) дюймов.

Метрическая коническая резьба

Отличие конического изделия от обыкновенного метрического заключается в том, то ее наносят на конусную внутреннюю или внешнюю поверхность. При этом угол конуса составляет 1:16.

Ее применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность соединения. Например, в трубопроводных системах, предназначенных для транспортировки жидкостей.

Производителю выпускающие изделия с таким видом, руководствуются требованиями ГОСТ 25229-85.

Метрическая коническая резьба

Для обозначения метрического конического профиля применяют буквенное сокращение МК. Далее указывают все необходимые геометрические параметры. Например, МК 24*1,5 показывает то, что она имеет наружный диаметр в 24 мм и шаг 1,5.

Круглая резьба

Круглый профиль используется для создания соединений трубопроводной арматуры, в том числе и кранов. Параметры этого вида определены в ГОСТ 13536-68. Для обозначения в документах и на чертежах применяют буквенное обозначение Кр, далее следуют ее геометрические размеры.

Он образуется окружностями на его вершинах и впадинах. Угол при вершине составляет 30 градусов.

Трапецеидальная резьба

Трапецеидальный профиль относят к ходовым. Отличительное свойство этого вида профиля заключается в том, что она самотормозящая. Это вызвано тем, что при перемещении гайки по стержню развивается большая сила трения. Такое свойство позволяет избежать дополнительного фиксирования гайки на валу.

Трапецеидальный профиль используется для того, что бы преобразовать вращательное движение в трапецеидальное. Как пример, можно привести ходовой вал, устанавливаемый в токарных или шлифовальных станках. Кроме этого оборудования, он нашел свое применение в кузнечно-прессовом оборудовании, автомобильной и тракторной технике. Вообще узлы с трапецеидальным профилем используют для перемещения кареток на сборочных конвейерах, в литьевых машинах, робототехнике и пр.

На практике применяют изделия с размерами от 8 до 640 мм. Шаг составляет от 1,5 до 12 мм.

При внесении параметров на чертежах или документах применяют буквы Тр, затем указывают геометрические параметры.

Требования к параметрам изложены в ГОСТ 24738-81.

Упорная резьба

Требования к упорному профилю определены в ГОСТ 10177–82. Ее применяют тогда, когда в соединении имеются большие осевые нагрузки. В основе профиля лежит трапеция, одна (рабочая), сторона расположена под углом 3 градуса. Противоположная, имеет угол наклона 30 градусов.

Для обозначения применяют латинскую букву S, затем указывают геометрические параметры – диаметр, шаг.

Трубная цилиндрическая, трубная коническая и коническая дюймовая

Трубная цилиндрическая резьба нашла свое применение при сооружении трубопроводов. Производители выпускают изделия, на которых наносят резьбу от 1/16 до 6 дюймов. При этом, на один дюйм может быть нанесено до 28 до 11 ниток резьбы.

Трубная коническая резьба

Она этого вида применяется как крепежно-уплотняющая. Требования к ней определены в ГОСТ 6211-81. В этом документе говорится о том, что профиль должен соответствовать дюймовому профилю. Ее изготавливают на конусе с углом 1:16.

В основании лежит угол в 55⁰.

Она обеспечивает герметичность соединения без применения, каких либо дополнительных приспособлений (шайб, герметиков и пр.). Использование этого вида соединения резко снижает время на сборку/разборку соединения. Ее можно встретить в системах подачи масла, топлива, пара и пр.

Дюймовая коническая резьба

Ее чаще все применяют для соединения элементов, входящих в топливные, масляные и другие трубопроводы. Еще не так давно, она была стандартизирована на основании дюймовой системы мер.

Плашка дюймовая коническая

В основании лежит треугольник с углом в 60 ⁰. Но, в последние годы, на практике стали чаще использовать конический профиль изготовленный на основании метрической системы мер.

Достоинства и недостатки резьбовых соединений

Соединения, получаемые с ее помощью, пожалуй, самые распространенные среди разъемных. В отличие от прочих видов разъемных соединений они обладают следующими достоинствами:

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

В тоже время, использование разъемного соединения сопряжено с некоторыми недостатками, в частности, наличие впадин, в конструкции резьбы, приводит появлению зон повышенного напряжения.

Это соответственно снижает прочностные параметры соединения. Довольно, часто, в узлах, где использована резьба, приходится применять дополнительные устройства для предотвращения самораскручивания. Разумеется, средства стопорения применяют исходя из назначения узла, например, колесо автомобиля.

Область применения резьбовых соединений

Резьбу применяют для соединения узлов и сборочных единиц в единую конструкцию. При этом роль гайки может исполнять корпус.

В качестве примеров использования резьбы можно рассмотреть следующие:

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

Основные требования к крепежным резьбам

Крепежные детали — детали для неподвижного соединения частей машин и конструкций.

К ним обычно относят детали резьбовых соединений: болты, винты, шпильки, гайки, шурупы, шайбы, шплинты , а также штифты.

Основным параметром резьбовых крепежных деталей является резьба, форма и размеры которой соответствуют стандартам.

Система обозначения крепежных изделий по ГОСТ Р ИСО 8991-2011 (Изделия крепежные. Система обозначений)

В условном обозначении не указываются: исполнение 1, крупный шаг резьбы, правая резьба, отсутствие покрытия, а также параметры, однозначно определяемые стандартами на продукцию.

Болт с шестигранной головкой (ГОСТ 7805-70)

Болт — крепежная резьбовая деталь в виде цилиндрического стержня с головкой, часть которого снабжена резьбой. Конструкции болтов весьма разнообразны и зависят от назначения болтового соединения. Болты могут иметь как особенную конструкцию, так и соответствовать требованиям, оговариваемым стандартом. В последнем случае они относятся к стандартным изделиям.

Использование стандартных изделий способствует оптимизации производства. В зависимости от назначения болта и его конструктивных особенностей разработана серия стандартов.

Стандарты предусматривают следующие конструкции болтов:

Болт конический (ГОСТ 15163-78).

Болт откидной (ГОСТ 3033-79).

Болты с круглой головкой (ГОСТ 17673-81, 7783-81, 7785-81, 7786-81, 7801-81, 7802-81).

Болты с шестигранной головкой (ГОСТ 7805-70, 7808-70, 7811-70, 7817-80 и др.).

Болты фундаментные (ГОСТ 24379.1-80).

Рым-болт (ГОСТ 4751-73).

Для общетехнических нужд чаще всего выбираются болты с шестигранной головкой.

ГОСТ 7805-70 «Болты с шестигранной головкой»

Стандарт устанавливает следующие требования: болт с номинальным диаметром резьбы от 1,6 до 48 мм, изготавливается из марок стали: 10 кп, 20кп, 10, 20, 35, 40Х, ЗОХР, предусмотрено два класса точности (А, В) и четыре класса прочности (4,8; 5,8; 8,8; 10,9) с полем допуска резьбы: 6g, 8g. Все конструктивные размеры определяются стандартом и зависят от типа исполнения, которых предусмотрено четыре.

Болт с шестигранной головкой (ГОСТ 7805-70)

Болт М12- 6g.60.58 (S18) ГОСТ 7805-70 — болт исполнения 1 с диаметром резьбы d=12 мм, с размером под ключ S=18 мм, длиной l=60 мм, с крупным шагом резьбы, с полем допуска 6g, класса точности 5,8, без покрытия.

Болт 2М12х1.25- 6g.60. 109.40Х.016 (S18) ГОСТ 7805-70 — болт исполнения 2 с диаметром резьбы d=12 мм, с размером под ключ S=1 8 мм, длиной l=60 мм, с мелким шагом резьбы, с полем допуска 6g, класса точности 10,9, из марки стали 40Х, с покрытием 01 толщиной 6 мкм.

Примеры условного обозначения по ГОСТ Р ИСО 8991-2011:

Болт с шестигранной головкой ИСО 4014 -М12 х 80 — 8.8 — болт с шестигранной головикой с диаметром ИСО 4014, размером резьбы d= М 12 , номинальной длиной l= 8 0 мм, и классом прочности 8.8.

Болт с шестигранной головкой ИСО 4014 -М12 х 80 — 8.8 — А2Р— болт с шестигранной головикой с диаметром ИСО 4014, размером резьбы d= М 12 , номинальной длиной l= 8 0 мм, и классом прочности 8.8, электролитическое покрытие в соответствии с ИСО 4042, обозначение А2Р.

При проектировании резьбового соединения длина болта рассчитывается по размерам соединяемых деталей и округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного стандартом.

Винт с полукруглой головкой ( ГОСТ 17473-80)

Винт — крепежная резьбовая деталь в виде цилиндрического или конического стержня с головкой или без нее.

Отличие болта от винта — в применении и заключается в том, что на болт навинчивается гайка, а винт вворачивается непосредственно в деталь.

Стандарты предусматривают следующие конструкции винтов:

Винты нормальные (крепежные) (ГОСТ 1491-80, 11664-85, 11738-84, 17473-80 и др.).

Винты невыпадающие (ГОСТ 10336-80, 10337-80, 10338-80 и др.).

Винты с накатанной головкой (ГОСТ 21331-75, 21332-75, 21333-75 и др.).

Винты самонарезающие (ГОСТ 10619-80, 10620-80, 10621-80 и др.).

Винты установочные (ГОСТ 11074-93, 11075-93, 1476-93 и др.).

Винт крепежный наиболее распространен в технике. Головка винта служит для прижатия соединяемых деталей и захвата винта отверткой, гаечным ключом или другим инструментом. Получили распространение крепежные винты с потайной, полупотайной, полукруглой, шестигранной, цилиндрической и т.д. головками.

Для общетехнических нужд чаще всего используют крепежные винты с цилиндрической (ГОСТ 1491-80), полукруглой (ГОСТ 17473-80), полупотайной (ГОСТ 17474-80) и потайной (ГОСТ 17475-80) головками.

ГОСТ 1491-80 «Винты с цилиндрической головкой»

Стандарт распространяется на винты с цилиндрической головкой классов точности А и В с номинальным диаметром резьбы от 1 до 20 мм, марка стали 10кп, класс точности В, поле допуска резьбы 6g.

Винт с цилиндрической головкой (ГОСТ 1491-80)

Винт А.М8-6gх50.48 ГОСТ 1491-80 — винт с цилиндрической головкой класса точности А, исполнения 1, диаметром резьбы d=8 мм, с крупным шагом резьбы, с полем допуска резьбы 6g, длиной l =50 мм, нормальной длиной резьбы b=22 мм, класса прочности 4.8, без покрытия.

Винт В2.М8х1-6gх50-34.48.016 ГОСТ 1491-80 — винт с цилиндрической головкой класса точности В, исполнения 2, диаметром резьбы d=8 мм, с мелким шагом резьбы, удлиненной длиной резьбы b=34 мм, с цинковым покрытием толщиной 6 мкм, хроматированным.

Примеры условного обозначения по ГОСТ Р ИСО 8991-2011:

Винт с шестигранной головкой ИСО 8676 — М12 х 1,5 х 100 -10.9 — винт шестигранной головкой ИСО 8676, размером резьбы d= М 12 и шагом 1,5, номинальной длиной l= 10 0 мм, и классом прочности 10.9.

Винт самонарезающий ИСО 7049 — СТ3,5 х 16 — С — Z — винт самонарезающий со скругленной головкой и крестообразным шлицем ИСО 7049, резьбой СТ3,5, номинальной длиной l= 16 мм, с коническим концом пипа С и шлицем типа Z .

Гайки высокопрочные (ГОСТ 22354-77)

Гайка — деталь резьбового соединения или винтовой передачи, имеющая отверстие с резьбой.

Стандарты предусматривают следующие конструкции гаек:

Гайки колпачковые (ГОСТ 11860-85).

Гайки круглые (ГОСТ 10657-80, 11871-88, 6393-73, 8183-73).

Гайки прорезные, корончатые (ГОСТ 10606-82, 10609-82, 2528-73, 5918-73 и др.).

Гайки шестигранные (ГОСТ 10605-94, 10607-94, 10605-94, 10608-72, 5915-70 и др.).

Гайки-барашки (ГОСТ 3032-76).

Крепежная гайка в резьбовом соединении навинчивается на конец болта или шпильки или же на резьбовой участок вала, оси для закрепления от осевого перемещения сидящих на них деталей — подшипников качения, шкивов и т.п.

ГОСТ 5915-70 «Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры»

Стандарт распространяется на гайки шестигранные класса точности В с диаметром резьбы от 1,6 до 48 мм, предусмотрено три исполнения.

Гайка шестигранная исполнения 1 (ГОСТ 5915-70)

Гайка М12-6Н.5 ( S18 ) ГОСТ 5915-70 — гайка исполнения 1, диаметром резьбы d=12 мм, с размером под ключ S=18 мм , с крупным шагом резьбы, с полем допуска резьбы 6 H , класса прочности 5 , без покрытия.

Гайка 2М12х1.25-6Н.12.40Х.016 ГОСТ 5915-70 — гайка исполнения 2, диаметром резьбы d=12 мм, с размером под ключ S=1 9 мм, с мелким шагом резьбы, из марки стали 40Х, с покрытием 01 толщиной 6 мкм.

Примеры условного обозначения по ГОСТ Р ИСО 8991-2011:

Гайка шестигранная ИСО 4032 — М12 — 8 — гайка шестигранноа ИСО 4032, диаметром резьбы d=M12 и классом прочности 8.

Шпилька резьбовая — крепежная деталь, представляющая собой металлический стержень с резьбой на обоих концах. Конец шпильки ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а другая деталь прижимается к первой при навинчивании гайки на другой конец шпильки.

Конструкции шпилек регламентируются стандартами в зависимости от класса точности, исполнения и длины ввинчиваемого конца. Так, на шпильки резьбовые класса точности А и В (исполнения 1) в зависимости от длины ввинчиваемого конца распространяются следующие стандарты:

l,=1d — ГОСТ 22032-76.

l,=1 ,25 d — ГОСТ 22034-76.

l,=1 ,6 d — ГОСТ 22036-76.

l,= 2,0 d — ГОСТ 22038-76.

l,= 2,5 d — ГОСТ 22040-76.

ГОСТ 22034-76 «Шпильки с ввинчиваемым концом длиной 1,25d. Класс точности В. Конструкция и размеры»

Настоящий стандарт распространяется на шпильки с диаметром резьбы от 3 до 48 мм, ввинчиваемые в резьбовые отверстия в деталях из ковкого и серого чугуна. Допускается применять данные шпильки для ввинчивания в резьбовые отверстия в стальных и бронзовых деталях.

Примеры условного обозначения по ГОСТ 22034-76:

Шпилька М16- 6g х120.58 ГОСТ 22034-76 — шпилька с диаметром резьбы d=16 мм , с крупным шагом Р=2 мм, с полем допуска 6g, длиной l=120 мм, класса прочности 5,8, без покрытия.

Шайба пружинная (ГОСТ 6402-70)

Шайба — деталь, подкладываемая под гайку или головку болта для предупреждения смятия поверхностей соединяемых деталей, предохранения их от царапин при завинчивании гаек, винтов и для перекрытия зазора между стержнем болта и отверстием в деталях.

По назначению шайбы бывают:

Шайбы круглые (общего назначения) — для увеличения площади опоры, если опорная поверхность из мягкого материала или неровная, а также если отверстие под винт продолговатое или увеличенного диаметра (ГОСТ 11371-78, 6958-78, 10450-78, 9649-78).

Шайбы косые — для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке (ГОСТ 10906-78).

Шайбы сферические и конические — для устранения перекоса гайки или головки винта при затяжке (ГОСТ 13438-68, 13439-68).

Шайбы быстросъемные — применяются в приспособлениях для экономии времени на снятие обработанной детали и установку новой.

Шайбы пружинные — уменьшают опасность самоотвинчивания винтов или гаек благодаря силам упругости сжатой шайбы (ГОСТ 6402-70).

Шайбы стопорные (запирающие) — путем отгибания их частей устраняют возможность поворота гайки или винта относительно опорной детали (ГОСТ 13463-77 — 13466-77, 11872-89).

Шайбы концевые — препятствуют осевому перемещению вдоль вала неподвижно закрепленных или вращающихся на нем деталей (ГОСТ 14734-69).

Основные эксплуатационные требования к резьбовым соединениям

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении (в большинстве современных машин свыше 60 % всех деталей имеют резьбы). По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей определенного механизма. К первой группе относятся резьбы:.

а) крепежные (метрическая, дюймовая), применяемые для разъемного соединения деталей машин, основное их назначение — обеспечение прочности соединений и сохранение плотности стыка в процессе длительной эксплуатации;

б) кинематические (трапецеидальная и прямоугольная), применяемые для ходовых винтов, винтов суппортов станка и столов измерительных приборов и т.п., основное их назначение — обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а также (упорная) для преобразования вращательного движения в прямолинейное в прессах и домкратах, основное их назначение — обеспечение плавности вращения и высокой нагрузочной способности (для точных микрометрических пар применяют метрическую резьбу повышенной точности);

в) трубные и арматурные (трубные цилиндрическая и коническая, метрическая коническая), применяемые для трубопроводов и арматуры, основное их назначение — обеспечение герметичности соединений.

Основные размеры, профиль и допуски трубной конической резьбы регламентированы ГОСТ 6211-81. Эксплуатационные требования к резьбам зависят от назначения резьбовых соединений. Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений.

Основные параметры и краткая характеристика крепежных цилиндрических резьб

Параметры цилиндрической резьбы: средний d2 (D2), наружный d (D) и внутренний d1 (D1) диаметры наружной (внутренней) резьбы; шаг Р (для многозаходной резьбы ход Рh, = Рn, где n — число заходов); угол профиля α; высота исходного треугольника Н; угол наклона сторон профиля β и γ, угол подъема резьбы ψ, а также длина свинчивания 1, рабочая высота профиля и номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R. Профиль, номинальные размеры диаметров, а также параметры Р, α и Н1 являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта и др.), так и внутренней (гайки, гнезда и др.) резьб.

Реальный профиль впадин наружной резьбы, отличающийся от номинального, ни в одной точке не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии Н/4 от вершины исходного треугольника, а реальный профиль внутренней резьбы — за линию плоского среза на расстоянии Н/8 от вершины исходного треугольника. Впадины наружной резьбы выполняют плоскосрезанными или закругленными. При плоскосрезанной форме реальный профиль впадины должен быть расположен между линиями плоского среза на расстоянии Н/4 и Н/8 от вершины исходного треугольника. При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не. должен быть менее 0,1Р.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8124-81 устанавливает три ряда диаметров метрической резьбы в каждом из которых предусмотрены крупный и мелкие шаги. При выборе диаметров резьб первый ряд следует предпочитать. второму, второй – третьему. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания, а также в случаях, когда требуется повышенная прочность соединения (особенно при переменных нагрузках).