• Главная
• Статьи
• Соединение деталей
• Резьбовые соединения

Резьбовые соединения

Резьбовым называется соединение, сформированное с помощью витков спиралевидной нити. Оно является разъемным. Такие соединения получили очень широкое распространение. Данное явление обусловлено совокупностью следующих факторов: небольшая стоимость резьбовых деталей – процесс их изготовления характеризуется высокой производительностью; удобство монтажа/демонтажа; в продаже присутствует широкая номенклатура товарных позиций резьбового крепежа.

Разновидности резьбы

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

Предназначение. По этому признаку резьба бывает:

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

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

Конфигурация поверхности:

• цилиндрическая;

• коническая.

Расположение поверхности. Резьба,

• сделанная в отверстии, называется внутренней;

• нанесенная на стержень – наружная/внешняя.

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

трапецеидальными. Подразделяются на упорную усиленную, упорную, трапецеидальную;

круглыми; со специальным профилем.

Удаленность одноименных точек на резьбовой нити – шаг резьбы:

• мелкий;

• крупный;

• специальный.

Количество заходов. По данному критерию резьба бывает:

• однозаходной. Характеризуется высоким трением и небольшим углом подъема винтовой линии;

• многозаходной. Подъем винтовой линии значительно круче, чем у резьбы предыдущего варианта.

Направление винтовой линии:

• резьба правосторонняя. Нить нарезается по направлению перемещения часовой стрелки;

• резьба левосторонняя. Нарезка нити осуществляется в направлении, противоположном перемещению часовой стрелки.

• стандартные. Их параметры устанавливаются Государственными стандартами. В частности, значения основных рабочих характеристик т.н. резьб общего назначения утверждены положениями ГОСТа 11708-82. Отдельную группу формируют специальные резьбы, имеющие стандартный профиль, но диаметр которых и шаг отличаются от стандартизованных величин. Сюда же входят резьбы с нестандартным профилем;

• нестандартные. К этой группе причисляются резьбы с витками прямоугольного и квадратного сечения. Для их изготовления разрабатываются индивидуальные чертежи, отображающие все рабочие параметры нарезки.

Профили и рабочие характеристики резьбы

Профилям резьбы присущи существенные отличия. Коротко обозначим их.

Резьба метрическая

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

На выше размещенном рисунке приняты такие обозначения:

• литера «Р» – шаг резьбы;

• буква «d» – внешний диаметр резьбы;

• сочетание символов «d₁» –внутренний диаметр резьбы.

Резьба трубная

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

Трубная резьба бывает цилиндрической и конической.

Насечка первого вида применяется в резьбовых соединениях:

• деталей с цилиндрическим сечением;

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

Резьба коническая дюймовая

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

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

Резьба круглая

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

Применяется данная насечка в сантехнической арматуре:

• валах, способных вращаться в двух противоположных направлениях – шпиндели;

• запорных приспособлениях, устанавливаемых на входе системы, включающей одну либо несколько сантехнических точек – вентили;

• устройствах, обеспечивающих возможность регулировки мощности потока воды – смесители;

• кранах водопроводных и для мытья рук (туалетных).

Требования к резьбе круглой прописаны в ГОСТе 13536-68.

Резьба трапецеидальная

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

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

• 9484-81. Устанавливает профиль нити и его размерные характеристики;

• 24737-81. Здесь указаны основные размеры однозаходной трапецеидальной резьбы;

• 24738-81. В этом стандарте прописаны диаметры резьбы трапецеидальной и ее шаги;

• 24739-81. Утверждает профиль и основные размеры резьбы трапецеидальной многозаходной.

Резьба упорная

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

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

Резьба прямоугольная

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

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

В настоящее время резьба прямоугольная используется нечасто. Обусловлено это:

• формированием между витками в результате износа зазоров в большом количестве;

• технологическими трудностями, связанными с реализацией резьбового соединения.

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

Методы создания резьбы

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

Нарезание метчиком

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

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

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

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

Нарезание плашкой

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

• Круглые. С использованием такого инструмента формируется резьба, диаметр которой не превышает 52,0 мм. Выполняется эта операция за 1 проход.

• Клупповые (они же раздвижные). Их конструкция включает 2 половинки. Каждая из них устанавливается в клупп. В этом приспособлении имеются специальные направляющие. Закрепление частей плашки осуществляется посредством сухаря и винта. Диаметр резьбы регулируется с помощью последней детали.

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

Нарезание на станках

Нарезка резьбы осуществляется также и на станках.

На токарном станке

На токарном станке эта операция может проводиться с использованием различного инструментария, в том числе метчиками и плашками. Также возможно формирование резьбовой нити на таком оборудовании накаткой. Но в данном случае чаще всего делается это резцом. Здесь все очень просто: инструмент перемещается вдоль продольной оси вращающейся заготовки. При этом его заостренный наконечник формирует на ней углубление винтового типа.

На фрезерном станке

Наружная резьба нарезается на фрезерном станке двумя способами.

• С помощью дисковой фрезы. Этот способ актуален, когда требуется сформировать длинную резьбу либо резьбу, отличающуюся крупным шагом.Устанавливается дисковая фреза относительно заготовки вдоль винтовой линии из расчета, чтобы ее кромки смогли углубляться на величину среднего диаметра формируемой резьбы. После этого фреза начинает вращаться, и одновременно выполнять обороты вокруг обрабатываемой детали, проделывая в ее поверхности канавку. Спиралевидная конфигурация этого углубления получается путем равномерного перемещения самой фрезы вниз вдоль оси заготовки.

• С помощью гребенчатой фрезы. Применяется этот метод для создания короткой резьбовой нити с треугольным профилем. Длина подлежащей нарезке резьбы меньше этого параметра фрезы. Устанавливают инструмент параллельно продольной оси заготовки. Затем осуществляется радиально ориентированная подача вращающейся фрезы. Углубляясь в тело заготовки, она формирует на ее поверхности резьбу. Сопровождается этот процесс периодическим осевым перемещением инструмента либо обрабатываемой детали от специального резьбового барабана на расстояние, равное шагу нарезаемой резьбы, пока заготовка выполняет один оборот.

Резьбонакатной автомат

Такое устройство выдавливает(накатывает) внешнюю резьбовую нить на сплошных заготовках цилиндрической конфигурации без их нагревания. Главные компоненты этого автомата – два накатных ролика, имеющих винтовую насечку, соответствующую профилю подлежащей накатке резьбы. В ходе ее формирования они совершают вращательное движение в одну сторону с одинаковой частотой. Последовательность этапов выглядит так:

• заготовку устанавливают на упор между роликами;

• осуществляется радиально направленная подача одного из роликов до его внедрения в обрабатываемую деталь на требуемую глубину;

• резьба калибруется – проводится обкатка, не сопровождающаяся радиальной подачей;

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

Отливка

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

Резьба наружная

Для создания внешней резьбы применяются две технологии:

• с использованием кольцевых вставок, форма которых совпадает с профилем подлежащей изготовлению резьбы. Обычно они выталкиваются совместно с отливкой и свинчиваются с нее уже за пределами формообразующей оснастки;

• резьба образуется разъемом формы при помощи вставок-плашек, имеющих разъемную конструкцию и выглядящих, как резьба в негативном изображении.

Резьба внутренняя

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

Заключение

Наряду с преимуществами у резьбового соединения имеются и недостатки. Главный из них – это самопроизвольное отвинчивание входящих в него компонентов под воздействием вибрационных нагрузок. Данное явление приводит к ослаблению соединения, в результате чего могут возникнуть аварийные ситуации. Для их недопущения принято использовать стопорящие детали. Но это – тема отдельной обширной статьи.

 

Твитнуть

comments powered by Disqus