Классификация резьбы, виды резьбы.

Большинство выпускаемых современной промышленностью конструкций, выполненных из дерева, пластика, металла и других материалов, скрепляются посредством соединений резьбового типа. Совокупность таких факторов, как надежность и простота не в ущерб эффективности, обусловила их широкое распространение в промышленном производстве, начиная от строительной сферы, включая машино- и автомобилестроение, и заканчивая прокладкой трубопроводов. Резьбовые соединения, кроме того, активно используются в бытовых целях. В целом, резьба выглядит в виде гребней и впадин однородного сечения спиралевидной конфигурации. Витки могут накатываться на наружную поверхность цилиндра, либо на поверхность внутреннюю предварительно проделанного отверстия. Рассмотрим подробнее существующие виды резьбы.

Резьба метрическая

В машиностроительной отрасли чаще всего используется резьба именно данного типа. Свое название – «метрическая» – она получила по причине измерения в миллиметрах ее технических характеристик. Профиль резьбовой нарезки выполнен в виде треугольника. Углы при его вершинах равны 60°.

Особенности

Резьба метрическая изготавливается и с мелким, и с широким/крупным шагом. На ниже размещенном рисунке этот параметр обозначен буквой «Р». Отметим основные особенности применения резьбовых шагов обоих видов.

Мелкий используется в диаметрах, изменяющихся в диапазоне 1,0 мм ≤d≤ 600,0 мм, а крупный – в диаметрах 1,0 мм ≤d≤ 68,0 мм.
Мелкая нарезка актуальна для формирования соединений с повышенной герметичностью.
Крупная резьба подходит для соединений, подверженных ударным нагрузкам.
Большинство регулировочных соединений создаются с использованием резьбы, накатанной с мелким шагом. Причина – небольшое расстояние, отделяющее соседние витки, облегчает процедуру модификации параметров

Назовем основные.

Гребни дюймовых соединений характеризуются большей длиной, но они менее широкие. Форма витков метрической резьбы более сбалансированная – их длина меньше, и они шире.
Разница профиля не позволяет осуществить соединение деталей, на поверхности которых накатана дюймовая и метрическая резьба. Скрепление получится хрупким, и что не менее критично – негерметичным. При транспортировке это может обусловить протекание жидкостей.

Дюймовая резьба

Дюймовая резьба востребована при работе с трубами и соответствующей арматурой. Ее диаметр измеряется в дюймах, представлен целыми и дробными значениями. Минимальная размерность резьбы, используемой на производстве, составляет 3/16”.

При формировании разъемных соединений учитывается внутренний и наружный диаметр резьбы, ее шаг и высота профиля. В отличие от метрической резьбы, дюймовая обладает более острым углом наклона и удлиненными гребнями.

Дюймовая резьба

Дюймовая резьба имеет конический или цилиндрический профиль. Последний является оптимальным решением для формирования ответственных герметичных соединений. Компоненты с цилиндрической резьбой сохраняют размерность внутреннего и наружного диаметра по всей длине, а число витков взаимосвязано с шагом.

Диаметр конусной резьбы обозначается начальным и конечным значением. Такая резьба отличается повышенной прочностью и большей устойчивостью к истиранию, при этом она намного сложнее в подготовке.

Узнать подробнее о дюймовой резьбе поможет статья «Дюймовая резьба: основные отличия от метрической, параметры, маркировка», размещенная на нашем сайте.

Резьба цилиндрическая трубная

Согласно положениям ГОСТа 6357-81 профиль резьбы трубной цилиндрической совпадает с профилем ранее рассмотренной дюймовой резьбы. Используется не только в самих трубах, но и в сопрягаемых элементах трубного типа (тройниках, муфтах, сгонах и т.д.). При этом нужно знать один важный момент. Заключается он в следующем: нарезка резьбы осуществляется на трубах с диаметром не больше 6″. Изделия с диаметром, превышающим 6 дюймов, обычно свариваются, что обеспечивает более высокий уровень герметичности и надежности.

Особенности

Одной из особенностей резьбы цилиндрической трубной является требование выполнения ее с закруглениями. Объясняется это видом наиболее часто транспортируемых веществ – обычно это жидкости. Скругление гребней и впадин призвано упростить герметизацию соединений. На острых вершинах все наиболее популярные уплотнительные материалы – и лен, и даже лента-герметик – при плотном затягивании режутся. А если создавать резьбовые соединения без применения краски, они обычно протекают.

Впрочем, в ГОСТе 6357-81 по этому поводу имеется одна оговорка. Звучит она так: выполнение внутренней резьбы цилиндрической трубной с плоским срезами допускается, когда возможность сопряжения с резьбой конической наружной исключена.

Классификация резьб

по форме поверхности, на которой нарезана резьба (цилиндрические, конические);
по форме профиля (треугольная, прямоугольная, трапецеидальная, круглая и др.);
по направлению винтовой поверхности (правые и левые);
по числу заходов — числу винтовых линий (однозаходные, многозаходные);
по расположению резьбы на поверхности стержня или в отверстии (внешние и внутренние);
по назначению (крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые, специальные и др.).

Крепежная резьба предназначена для неподвижного соединения деталей. В качестве крепежных используют метрические и дюймовые резьбы.

Крепежно-уплотнительные резьбы предназначены в основном для плотного, герметичного соединения деталей. К ним относят трубную и конические резьбы.

Ходовые резьбы применяют для передачи осевых усилий и движения в ходовых винтах токарных станков, грузоподъемных устройств и т. п. В качестве ходовых применяют трапецеидальные, упорные, прямоугольные резьбы. Они могут быть однозаходными и многозаходными.

Крепежные резьбы

Наибольшее распространение получили крепежные изделия. Их предназначение заключается в свинчивании и закреплении отдельных деталей.

Цилиндрические резьбы

Цилиндрическая трубная резьба – это разъёмное соединение, состоящее из спиралевидных канавок нарезанных внутри и снаружи деталей. Данный тип резьбы применяется для монтажа труб, фитингов, запорной и регулирующей арматуры, а также других элементов конструкции трубопроводов. Резьба имеет треугольное сечение с углом при вершине 55°.

Резьба метрическая

Метрическая резьба стандартизована, имеет треугольный профиль с углом 60° при вершине.

Начиная с 6 мм, для каждого диаметра метрической резьбы предусмотрен один крупный шаг и несколько мелких.

В условное обозначение метрической резьбы с крупным шагом входит буква М и номинальный (наружный) диаметр резьбы в миллиметрах. Например, М 56 (рис. 7) означает, что резьба метрическая с крупным шагом, номинальным диаметром 56 мм (величина шага не указывается).

В условном обозначении метрической резьбы с мелким шагом дополнительно указывают шаг резьбы в миллиметрах (так как для одного номинального диаметра резьбы предусмотрено несколько мелких шагов), например:

Правое направление резьбы не указывается. Левое направление в условном обозначении указывают буквы LH, например:

Метрическая резьба может быть выполнена многозаходной.

В условное обозначение многозаходной резьбы входят: буква М, номинальный диаметр резьбы, числовое значение хода и в скобках буква Р с числовым значением шага.

Пример условного обозначения многозаходной метрической резьбы:

— метрическая резьба с номинальным диаметром 24 мм, шагом 2 мм, ходом 6 мм, трехзаходная.

Левая резьба с теми же параметрами —

Резьба дюймовая

Дюймовая резьба для крепежных деталей стандартизована, но применяется, как правило, при изготовлении запасных деталей взамен изношенных (если они имели такую резьбу).

Профиль резьбы — равнобедренный треугольник с углом

Диаметр резьбы измеряется в дюймах. Один дюйм (1″) равен 25,4 мм.

При обозначении резьбы указывается ее наружный диаметр в дюймах. Например, дюймовая резьба диаметром обозначается 3/4″ (рис. 8).

Резьба трубная

Трубная цилиндрическая резьба имеет треугольный профиль с углом со скругленными вершинами и впадинами. Резьбу применяют в соединениях труб. Диаметр трубной резьбы измеряют в дюймах. Номинальный диаметр резьбы в дюймах — величина условная, так как ее значение не соответствует внешнему диаметру резьбы, как это принято для всех остальных резьб, а равно величине условного прохода (внутреннему диаметру трубы).

В условное обозначение трубной цилиндрической резьбы входит буква G, указывающая тип резьбы, и обозначение размера резьбы (т. е. размера внутреннего диаметра трубы, на которой резьба нарезана). Например, обозначение G1 (рис. 9, а) означает, что резьба трубная цилиндрическая нарезана на трубе с внутренним диаметром 25,4 мм (т. е. один дюйм). Обозначение внутренней трубной резьбы (рис. 9, б) расшифровывается как условное обозначение трубной цилиндрической резьбы в отверстии, в которое ввертывается труба с внутренним диаметром 25,4 мм (т. е. один дюйм). Условное обозначение для левой резьбы дополняется буквами LH. Например: — трубная цилиндрическая резьба размера левая.

Обозначение трубной цилиндрической резьбы (рис. 9, а, б) и конических резьб (например, метрической, рис. 9, в) указывают на полках линий-выносок.

Конические резьбы

Резьба метрическая коническая с углом конусностью 1:16 (угол наклона образующих к геометрической оси конуса 1°47’24») и номинальным диаметром от 6 до 60 мм, ГОСТ 25229-82, применяется в конических резьбовых соединениях. Ее можно применять и в соединениях с внутренней цилиндрической резьбой и наружной конической резьбой. В условном обозначении резьбы указывают буквы МК, диаметр резьбы и ее шаг.

Условное обозначение Для левой резьбы

При соединении внутренней цилиндрической резьбы с наружной конической обозначение дается в виде дроби:

Коническая дюймовая резьба имеет треугольный профиль с углом Ее нарезают на конических поверхностях деталей с конусностью 1:16. В обозначении конической дюймовой резьбы указывают букву К, условный диаметр в дюймах и номер стандарта (рис. 11).

Трубная коническая резьба по ГОСТ 6211-81 имеет треугольный профиль с углом и закругленной вершиной. Ее нарезают на конических поверхностях деталей с той же конусностью 1:16. Размеры резьбы в основной плоскости соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы.

В условном обозначении трубной конической резьбы указывают тип резьбы (буквой R — для наружной резьбы, буквой Rc — для внутренней резьбы) и обозначение размера резьбы (условный диаметр в дюймах). Например, -трубная коническая наружная резьба с условным диаметром (рис. 12).

Ходовые резьбы

Трапецеидальная одноходовая резьба по ГОСТ 9484-81 имеет профиль в виде равнобочной трапеции с углом 30° между боковыми сторонами (рис. 13, а). Для каждого диаметра предусмотрено, как правило, три шага. В условном обозначении одноходовой трапецеидальной резьбы указывают буквы наружный диаметр и шаг, например: (рис 13, б).

Многозаходная трапецеидальная резьба обозначается буквами номинальным наружным диаметром резьбы, числовым значением хода и в скобках буквой Р и числовым значением шага. Между номинальным диаметром и значением хода резьбы ставят знак например: Обозначение левой резьбы дополняют буквами LH, например: (рис. 13, в).

Упорная резьба по ГОСТ 10177-82 имеет профиль в виде неравнобочной трапеции с углом 3° рабочей стороны и 30° нерабочей (рис. 14, а). Как и трапецеидальная, упорная резьба при одном диаметре может иметь различные шаги. В условное обозначение упорной резьбы входят буква S (указывающая тип резьбы), номинальный наружный диаметр и шаг, например: Для левой резьбы указывают буквы LH, например: (рис. 14,6).

Условное обозначение многозаходной резьбы содержит букву S, номинальный наружный диаметр, значение хода, в скобках букву Р и значение шага, например: (рис. 14, в).

Резьба прямоугольная (квадратная) не стандартизована. Так как резьба не стандартизирована, то на чертеже приводят все данные, необходимые для ее изготовления (рис. 15). Прямоугольная резьба имеет высокий КПД, но обладает меньшей прочностью по сравнению с трапецеидальной и упорной резьбой.

Специальные резьбы

Специальные резьбы бывают:

со стандартным профилем и нестандартными размерами шага или диаметра. В обозначение таких резьб включают буквы Сn (резьба специальная), затем указывают обозначение резьбы, размеры наружного диаметра и шага. Например, означает, что резьба специальная метрическая с наружным диаметром 20 мм и мелким нестандартным шагом 0,8 мм.
резьбы, имеющие узковедомственное назначение. Например:

— резьба окулярная для оптических приборов
— резьба Эдиссона круглая для цоколей и патронов электрических ламп.

Пример обозначения:

— резьба круглая для санитарно-технической арматуры (для шпинделей вентилей смесителей, туалетных и водопроводных кранов) только с резьбой диаметра 12 мм.

Пример обозначения: где диаметр резьбы — 12 мм и шаг — 2,54 мм.

Резьба коническая трубная

Профиль резьбы конической трубной такой же, как в предыдущем варианте, но отличие кроется в уменьшении диаметра по мере продвижения от начала нарезки к торцу трубного элемента. В вышеуказанном ГОСТе четко сказано, что применяется резьба такого типа, когда требуется обеспечить герметичность трубопроводной магистрали, работающей под высоким давлением.

Особенности

Одна из ключевых особенностей – требование к углу отклонения оси трубы от обрамляющей поверхности конуса. Независимо от диаметра он должен формировать уклон в пропорции 1:16. Это значит, что угол φ (см. рис.) должен составлять 1 градус, 47 минут и 24 секунды.
Из других особенностей резьбы конической трубной можно выделить:

количество витков на одном дюйме зависит от величины диаметра изделия. В частности, на отрезке 25,4 мм может быть накатано минимум 11 витков, а максимум – 28;
шаг резьбы лежит в пределах 0,907 мм ≤Р≤ 2,309 мм;
длина общего резьбового отрезка на поверхностях сопрягаемых элементов после вкручивания одного в другой (параметр l2 на рисунке): при минимальной резьбе 1/16″ – 4,0 мм; когда диаметр резьбы максимальный 6″ – 28,6 мм.

Питчевая резьба

Питчевая резьба по металлу обеспечивает передачу движения. С ее помощью организуются червячные и зубчатые передачи, используемые в домкратах, прессах, экструдерах и подъемниках.

Питчевые соединения имеют 40-градусный наклон витков, что обеспечивает надежное зацепление с ответными элементами. Резьбы различаются геометрией витка, шагом, размерностью внутренней, внешней и средней окружности.

Единица измерения резьбы – питчи, каждый из которых равен 3,14 дм.

Витки резьбы выполняются в виде эвольвенты, трапеции или архимедовой спирали. Их размерность зависит от назначения соединения. Нарезка резьбы выполняется посредством резцов, модульных и пальцевых фрез. К изделиям предъявляются высокие требования к точности и качеству исполнения.

Типовое обозначение питчевой резьбы содержит сведения о ее типе, размерах, направлении и параметрах допуска. Получить более подробную информацию о соединениях данной конфигурации поможет статья «Питчевая резьба», размещенная на нашем сайте.

Резьба трапецеидальная

Резьба трапецеидальная является одной из разновидностей резьбы метрической. Отличается она профилем, имеющем нестандартную конфигурацию, сечение которого напоминает трапецию. Широко используется в механизмах, осуществляющих трансформирование вращательного движения в возвратно-поступательное.

Особенности

Трапецеидальная резьба с углом подъема, равным 30°, является самотормозящей. Наличие этого свойства препятствует деформации заготовки при воздействии на нее значительных нагрузок. По сравнению с трубной резьбой ей присуща лучшая износоустойчивость. Возможностью обеспечения умеренных показателей осевого перемещения обрабатываемой детали характеризуются резьбы трапецеидального типа, выполненные со средним шагом.

Нормами ГОСТа 9484-81 установлены следующий диапазон изменения основных рабочих параметров рассматриваемой резьбы:

шаг: минимальный 1,5 мм; максимальный 48 мм;
высота воображаемого треугольника, вершины которого – это точки пересечения визуального продолжения соседних граней рядом расположенных гребней: от 1,4 мм до 44,784 мм;
расстояние между рядом расположенными выступами по внутреннему резьбовому диаметру: min 0,549 мм; max 17,568 мм.

Определение типа резьбы

Вариантов как определить тип резьбы несколько. Специалист сразу видит, например, отличие метрической резьбы от дюймовой невооружённым взглядом. Однако, учитывая все разновидности резьб, качественно измерить параметры возможно только штангенциркулем или специализированным металлическим шаблоном. В случае измерения параметров инструментами, полученные данные нужно сравнить с ГОСТом.

Используя шаблон определить тип проще, для этого нужно обратить внимание на маркировку, нанесённую на шаблон. Конструктивно шаблоны представляют собой пачку листов из металла с соответствующими отверстиями, на одной оси. Для идентификации на все элементы наносится значение указывающие шаг резьбы.

Резьба упорная

Резьба упорная характеризуется профилем, выполненным в виде неравносторонней трапеции. Его рабочая сторона наклонена по отношению к вертикальной оси под углом, составляющим 3 градуса, а угол между другой стороной и вертикалью равен 30 градусов. Применяется резьба упорная для сопряжения элементов, которые в ходе эксплуатации подвергаются воздействию значительных односторонних нагрузок. Самый наглядный пример – домкрат.

Особенности

Значения технических характеристик резьбы однозаходной упорной установлены нормами ГОСТа 10177-82. Диапазоны изменений основных параметров, отображенных на рисунке, выглядят так:

расстояние между продольной осью резьбы и внешней гранью гребня (обозначение d): минимальное10,0 мм; максимальное 100,0 мм. Этот параметр ни что иное, нежели внешний диаметр резьбы:
расстояние между дном спиралевидной накатки и продольной осью резьбы (обозначение d1): от 7,0 мм до 70,0мм.

Прочие виды резьбы

Разновидности резьбы не ограничиваются питчевой, метрической и дюймовой. Существуют прочие виды резьбовых соединений, используемые для решения определенных технических задач.

Круглая резьба

Круглая резьба востребована при создании трубопроводной арматуры. Она имеет плавный скругленный профиль, нарезается по ГОСТ 13536-68. Угол наклона резьбовых выступов не превышает 30 градусов.

Круглая резьба

Трапецеидальная резьба

Ходовая самотормозящаяся резьба с профилем в виде трапеции. Обширная площадь контакта соединяемых элементов способствует экспоненциальному росту силы трения при их перемещении. Это создает эффект торможения, препятствующий произвольному ослаблению узла.

Трапецеидальная резьба широко применяется в робототехнике. С ее помощью фиксируются элементы сборочных конвейеров и литьевых установок. Нарезание и контроль качества трапецеидальной резьбы регламентирует ГОСТ 24738-81.

Трапецеидальная резьба

Упорная резьба

Разновидность трапецеидальной резьбы, отличающаяся наклоном рабочей стороны под углом в 3 градуса. Резьба нарезается в соответствии с ГОСТ 10177-82, используется в ответственных узлах с повышенной осевой нагрузкой.

Упорная резьба

Резьба круглая

Профиль резьбы данной разновидности формируют дуги, объединенные между собой отрезками прямой линии. Численное значение угла при вершине пересечения продолжений сторон витков составляет 30°. Применение круглой резьбы носит ограниченный характер. В частности, ею оснащается водопроводная арматура, в том числе шпиндели вентилей смесителей.

Особенности

Требования к резьбе круглой устанавливают нормы ГОСТа 13536-68.
Особенности круглого профиля обеспечиваю продолжительный период эксплуатации накатки за счет значительной сопротивляемости воздействию внешних нагрузок. Витки не стираются даже при частых процедурах закручивания/вывинчивания. С успехом применяется круглая резьба в конструкциях, при работе подвергающихся воздействию негативных факторов загрязненной окружающей среды. Например, она используется при сцепке Ж/Д вагонов.

Вышеуказанным ГОСТом утверждено только одно значение номинального диаметра резьбы данного вида – 12,0 мм. Что же касается ее шага (обозначение на рисунке литерой «Р»), то этим стандартом предусмотрен тоже один размер – 2,540 мм.

Основные параметры резьбы

наружный (номинальный) диаметр резьбы d,D — диаметр воображаемого цилиндра или конуса, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы;
внутренний диаметр резьбы — диаметр воображаемого цилиндра или конуса, описанного вокруг впадин наружной резьбы или вершин внутренней резьбы;
профиль резьбы — контур сечения резьбы плоскостью, проходящей через ее ось: треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый (например, на рис. 2, профиль треугольный);

угол (угол профиля резьбы) — угол между смежными боковыми сторонами профиля;

шаг цилиндрической резьбы Р — расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля;
ход цилиндрической резьбы — расстояние, на которое переместится точка за один полный оборот; в однозаходной резьбе ход равен шагу, в многозаходной — произведению шага Р на число заходов (рис. 3);

направление резьбы: правое (вращение по часовой стрелке), левое (против часовой стрелки); указывается в условном обозначении резьбы буквами LH;
поверхность, на которой нарезана резьба — цилиндрическая или коническая.

Прямоугольная резьба

Прямоугольная резьба входит в категорию резьб кинематического типа. Используется для выполнения функции, связанной с передачей движения. Высокий КПД – вот основное преимущество этой резьбы. Недостаток – сложный технологический процесс изготовления и невысокая прочность.

Особенности

По состоянию на начало 2022 года нет действующего Государственного стандарта, устанавливающего значения основных технических характеристик резьбы прямоугольной. Для назначения допусков, размеров шагов и диаметров используются соответствующие шкалы ГОСТов на резьбу трапецеидальную.

В большинстве случаев профиль зуба прямоугольной резьбы имеет квадратную конфигурацию, как это показано на рисунке. Но ряд производителей применяют расширенную полку горизонтального фрагмента. Такое конструктивное решение способствует улучшению прочностных характеристик резьбового соединения. Наиболее часто реализуемый диапазон изменений внешнего диаметра накатки такой – от 8,0 мм до 40,0 мм. Шаг резьбы варьируется в пределах:

крупный: min 2,0 мм; max 10,0 мм;
мелкий: минимальный 0,75 мм; максимальный 7,0 мм.

Инструмент для нарезания резьбы

Для формирования резьбы необходим резьбонарезной инструмент. Производители предлагают решения для машинной и ручной обработки заготовок.

При создании внутренней резьбы используются метчики, внешней – плашки. Зарубежный инструмент изготавливается из стали HSS, отечественный – из сплавов Р6М5, Р18, ВК8, 9ХС, Р9 и др.

Чтобы приобрести качественный инструмент для резьбы по металлу, воспользуйтесь помощью нашего магазина. Мы предлагает сертифицированную продукцию от ведущих производителей, реализуем решения для промышленного и бытового использования. Подобрать подходящие товары смогут самые требовательные мастера.