к какому типу соединений относится резьбовое соединение

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.

Содержание

Характеристики резьбовых соединений

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

Механические свойства резьбового соединения

Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек

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):

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.

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

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.

Источник

Виды соединений деталей. Резьбы, допуски и посадки

Виды соединений деталей

За долгие века своего развития человечество придумало множество способов соединения деталей. Деталью договоримся называть некий материальный объект, входящий в соединение, который не может быть разделен на более мелкие объекты. Соединение нескольких деталей условимся называть узлом, а совокупность узлов, способных при соединении выполнять определенные действия – механизмом.

Принято различать соединения деталей подвижные и неподвижные, В подвижных соединениях детали движутся друг относительно друга, а в неподвижных жестко скреплены друг с другом. Каждый из этих двух типов соединений подразделяют на две основные группы: разъемные и неразъемные.

Разъемными называются такие соединения, которые позволяют производить многократную сборку и разборку сборочной единицы без повреждения деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, профильные, клеммовые.

Неразъемными называются такие соединения, которые могут быть разобраны лишь путем разрушения. Неразъемные неподвижные соединения осуществляются механическим путем (запрессовкой, склепыванием, загибкой, кернением и чеканкой), с помощью сил физико-химического сцепления (сваркой, пайкой и склеиванием) и путем погружения деталей в расплавленный материал (заформовка в литейные формы, в пресс-формы и т. п.)

Подвижные неразъемные соединения собирают с применением развальцовки, свободной обжимки. В основном это соединения, заменяющие целую деталь, если изготовление ее из одной заготовки технологически невозможно или затруднительно и неэкономично.

Резьбовые соединения деталей являются наиболее распространенным видом разъемных соединений. Резьба – выступы, образованные на основной поверхности винтов и гаек и расположенные по винтовой линии. Несмотря на кажущуюся простоту резьбовые соединения весьма разнообразны. Поэтому в рамках текущего курса мы рассмотрим те из них, которые широко встречаются в нашем ассортименте. Но сперва дадим общую классификацию.

Р езьбы, допуски и посадки

По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническую резьбу применяют для уплотняющихся и герметичных соединений труб, масленок, пробок и т.п.

По профилю резьбы различают треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые и другие резьбы.

По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы. У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, у левой – справа налево и вверх. Наиболее распространена правая резьба.

По числу заходов – однозаходная и многозаходная резьбы. Наиболее распространена однозаходная резьба.

Резьбу получают (формируют) несколькими способами:

Наиболее распространённым и универсальным способом получения резьб является лезвийная обработка. К ней относятся:

нарезание наружных резьб плашками

нарезание внутренних резьб метчиками

точение наружных и внутренних резьб специальными резцами и гребенками

резьбофрезерование наружных и внутренних резьб дисковыми и червячными фрезами

нарезание наружных и внутренних резьб резьбонарезными головками

Накатывание является наиболее производительным способом обработки резьб, обеспечивающим высокое качество получаемой резьбы. К накатыванию резьб относятся:

накатывание наружных резьб двумя или тремя роликами с радиальной, осевой или тангенциальной подачей

накатывание наружных и внутренних резьб резьбонакатными головками

накатывание наружных резьб плоскими плашками;

накатывание наружных резьб инструментом ролик-сегмент

накатывание (выдавливание) внутренних резьб бесстружечными метчиками

К абразивной обработке резьб относится шлифование однониточными и многониточными кругами. Применяется для получения точных, в основном ходовых резьб.

Выдавливание прессованием применяется для получения резьб из пластмасс и цветных сплавов. Не нашло широкого применения в промышленности.

Литьё (обычно под давлением) применяется для получения резьб невысокой точности из пластмасс и цветных сплавов.

Электрофизическая и электрохимическая обработка (например, электроэрозионная, электрогидравлическая) применяется для получения резьб на деталях из материалов с высокой твердостью и хрупких материалов, например твёрдых сплавов, керамики и т. п.

Рассмотрим теперь основные геометрические параметры цилиндрических резьб. Они включают: наружный d, средний d2 и внутренний d1 диаметры резьбы, шаг резьбы р, угол профиля α.

Метрическая резьба ISO – основной вид резьбы крепежных деталей с углом профиля α = 600. Широко употребима в Европе и Азии. Профиль – равносторонний треугольник со срезанными вершинами. Размеры указываются в миллиметрах.

Метрическая резьба бывает с крупным и мелкими шагами. Чаще всего, наиболее износостойкую и технологичную резьбу выполняют с крупным шагом. Резьбы с мелким шагом используются реже. Ниже приводится таблица, составленная на основании ГОСТ 8724-81 «Резьба метрическая. Диаметры и шаги».

Шаг резьбы для крупной и мелкой резьбы (однозаходной)

(Размеры в скобках действительны для новых стандартов ISO)

Источник

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. 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.

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:

Резьбовые соединения применяются для различных целей:

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:

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.

Источник