Метрическая резьба. Резьба

Характеристики резьбы

1. Профиль резьбы является основным признаком, характеризующим резьбу. Профилем резьбы называется сечение ее витка плоскостью, проходящей через ось цилиндра (т. е. диаметральной плоскостью), на котором образована резьба.

Элементы профиля резьбы - это его боковые стороны, угол, вершина и впадина. Углом профиля называется угол между боковыми сторонами витка, измеренный в диаметральной плоскости.

Вершиной профиля называется линия, соединяющая боковые стороны его по верху витка (Е) - рис.1, а, б.

Рис.1. Вершины и впадины профиля.

Впадиной профиля называется линия, образующая дно винтовой канавки (F) - рис.1, а, б. Очертания вершины и впадины могут быть плоскосрезанными (рис.1, а) или закругленными (рис.1, б).

2. Шаг резьбы - это расстояние между двумя одноименными (т. е. правыми или левыми) точками двух соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы. Почти у всех резьб, принятых в машиностроении, шаг измеряется в миллиметрах. Существуют, однако, также резьбы, у которых шаг выражается числом витков резьбы на один дюйм ее длины.

Кроме винтов, на токарном станке нарезаются червяки, имеющие модульный, или питчевый шаг.

3. Диаметры резьбы. Различают три диаметра резьбы: наружный, внутренний и средний.

Наружным диаметром резьбы называется диаметр цилиндра, описанного около резьбовой поверхности. Внутренним диаметром резьбы называется диаметр цилиндра, вписанного в резьбовую поверхность. Средним диаметром резьбы называется диаметр цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого делятся боковыми сторонами профиля на равные отрезки.

4. Угол подъема резьбы - это угол, образованный направлением резьбового выступа резьбы с плоскостью, перпендикулярной к его оси.

5. Правая и левая резьбы. По направлению витка различают правые (рис.2, б) и левые (рис.2, а) резьбы.

Рис.2. Правые и левые резьбы.

Если подъем резьбы винта, положенного на ладонь правой руки, совпадает с направлением отогнутого большого пальца, эта резьба правая. Совпадение подъема резьбы с направлением отогнутого большого пальца левой руки указывает, что данная резьба левая.

На винт с правой резьбой гайка навертывается при вращении вправо (по часовой стрелке), на винт с левой резьбой при вращении влево (против часовой стрелки).

6. Системы резьб. В машиностроении приняты следующие системы резьб, различающиеся прежде всего по профилю: треугольные (метрическая, дюймовая и трубная), трапецеидальные, прямоугольные, упорные и круглые.

Наиболее распространенными являются метрические резьбы с крупным (крепежная) и мелким шагом. У всех метрических резьб угол профиля равен 60°. Шаг метрических резьб измеряется в миллиметрах. Между впадиной профиля резьбы болта и вершиной профиля резьбы гайки всегда имеется зазор. Имеется зазор и между вершиной профиля резьбы болта и впадиной профиля резьбы гайки. Метрической резьбой снабжаются детали (болты, гайки, винты, шпильки и т. д.), предназначенные для соединения частей машин. Этой резьбой пользуются также, как способом непосредственного соединения частей машин (посадка на резьбе различных рукояток, масленок и т. д.).

Угол профиля дюймовой резьбы равен 55°. Шаг дюймовой резьбы выражается числом витков на один дюйм. Дюймовая резьба имеет зазоры по вершинам и впадинам. Дюймовую резьбу имеют детали некоторых импортных машин, станков и т. д., поэтому детали с такой резьбой изготовляются главным образом при ремонте.

Трубная резьба имеет угол профиля 55°, причем вершина и впадина профиля закруглены. Трубная резьба не имеет зазоров по вершинам и впадинам и обеспечивает водонепроницаемость. Этой резьбой снабжаются главным образом водо- и газопроводные трубы и различные детали (муфты, угольники и т. д.), применяемые для соединения этих труб.

Профиль трапецеидальной резьбы - это трапеция с углом, равным 30°. Профиль резьбы образован прямыми линиями, с небольшими закруглениями углов у впадин и вершин. Шаг трапецеидальных резьб измеряется в миллиметрах. Трапецеидальные резьбы имеют зазоры. Существуют крупная, нормальная и мелкая трапецеидальные резьбы. Трапецеидальную резьбу применяют на винтах, используемых для преобразования вращательного движения одной детали (например, ходового винта токарного станка) в поступательное движение другой (суппорта).

Профиль прямоугольной резьбы - это в большинстве случаев квадрат со сторонами, равными половине шага; эта резьба не имеет зазоров. Прямоугольная резьба применяется так же, как трапецеидальная, на различных винтах, передающих движение. Она не стандартизована и встречается редко, так как почти полностью вытеснена трапецеидальной.

В упорной резьбе соприкосновение винта и гайки в упорной резьбе происходит между сторонами, воспринимающими нагрузку, а также между вершинами витков винта и впадин гайки. По остальным участкам профиля имеется зазор. Упорная резьба делается на муфтах трубопроводов, соединяющих компрессоры с резервуарами со сжатым под сильным давлением воздухом, а также на винтах гидравлических прессов, домкратов и т. д.

Настройка станка для нарезания резьбы

Для нарезания резьбы на токарном станке необходимо, чтобы в то время, когда нарезаемая деталь делает полный оборот, резец перемещался на величину шага (хода) однозаходной и хода многозаходной нарезаемой резьбы.

После нескольких проходов резца, углубляемого перед каждым проходом в металл детали, на поверхности последней получаются винтовая канавка и винтовой выступ, образующие резьбу.

Найдите режущий инструмент для своей конкретной операции и
сразу получите рекомендации по режимам резания.

В этом разделе приведены формулы и определения для резьбонарезания и сведения о том, как рассчитать скорость резания, подачу и другие параметры для операций точения резьбы, фрезерования резьбы и нарезания резьбы метчиком. Вы также найдёте здесь обозначения различных профилей резьбы по международным стандартам.

Формулы и определения для точения резьбы

Глубина врезания

Благодаря обработке полной глубины врезания за несколько проходов, радиус при вершине режущей пластины не перегружается.

Пример: если глубина врезания (радиальное врезание) за проход составит 0,23–0,10 мм, то общая глубина (a p) и глубина профиля (0,94 мм) у метрической резьбы с шагом 1,5 мм будет обработана за 6 проходов (nap).

​	1-й проход, глубина врезания 0,23 мм
		​
​	= 0,009"
	​	​
​	​
​	2-й проход, глубина врезания 0,42 – 0,23 = 0,19 мм
		​
​	0,017 – 0,009 ​= 0,008"
		​
	​
​	3-й проход, глубина врезания 0,59 – 0,42 = 0,17 мм
		​
​	0,023 – 0,017 = 0,006"​
	​
​	4-й проход, глубина врезания 0,73 – 0,59 = 0,14 мм
		​
​	0,029 – 0,023 = 0,006"​
	​
​	5-й проход, глубина врезания 0,84 – 0,73 = 0,11 мм
		​
​	0,033 – 0,029 = 0,004"​
	​
​	6-й проход, глубина врезания 0,94 – 0,84 = 0,10 мм
		​
​	0,037 – 0,033 = 0,004"​

Глубину врезания можно вычислить по формуле:

Δa p = радиальное врезание, глубина резания за проход

X = номер прохода (последовательно от 1 дo nap )

a p = общая глубина резьбы + припуск на механическую обработку

nap = количество проходов

Y = 1-й проход = 0,3

Шаг 1,5 мм
a p = 0,94 мм
nap = 6

γ 1 = 0,3
γ 2 =1
γ n = x-1

Параметр	Значение	Метрические единицы	Дюймовые единицы
​a p ​	Глубина врезания, полная глубина резания	мм​	дюймы
n​	Частота вращения шпинделя	об/мин	об/мин
V c ​	Скорость резания	м/мин	​​
nap​	Число проходов	​	​

1. Впадина
   Поверхность у основания, соединяющая две соседние боковые стороны профиля
2. Боковая сторона профиля
   Поверхность резьбы, соединяющая вершину и впадину профиля
3. Вершина
   Поверхность, соединяющая две боковые стороны профиля на наружном диаметре

P = шаг резьбы в мм или нитках на дюйм

Расстояние между двумя соответствующими точками соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы.

β = угол профиля резьбы

Угол между боковыми сторонами профиля, измеренный в осевой плоскости.

φ = угол подъёма винтовой линии резьбы

Угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы в точках, лежащих на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы.

Параметры диаметра

d = наружный диаметр наружной резьбы

D = наружный диаметр внутренней резьбы

d 1 = внутренний диаметр наружной резьбы

D 1 = внутренний диаметр внутренней резьбы

d 2 = средний диаметр наружной резьбы

D 2 = средний диаметр внутренней резьбы

Эффективный диаметр винтовой резьбы находится приблизительно посредине между наружным и внутренним диаметрами.

Угол подъёма резьбы

Угол подъёма резьбы (φ) зависит от диаметра и шага резьбы Этот параметр можно представить в виде развёртки прямоугольного треугольника. Угол подъёма резьбы вычисляется по приведённой ниже формуле.

Резьба используется для уплотнения, крепления деталей за счет повышения площади соприкосновения, а также для передачи движения. Крепления с метрической резьбой универсальны, просты в демонтаже и способны выдерживать большие напряжения. Метрическая резьба отличается треугольным равносторонним профилем, где углы при вершинах составляют 60º. Существуют и другие виды резьб, с неравноценными углами треугольника.

Различают метрическую резьбу по техническим параметрам: диаметрам и шагам, высоте, длине ввинчивания, количествам заходов. Точные данные позволяют обеспечить надежность крепления.

Основные параметры

Каждая резьба имеет точные геометрические параметры. Для метрической характерен треугольный профиль резьбы, который также называют крепежным. Его используют для деталей, соединяемых между собой свинчиванием. Размер профиля определяется его высотой.

Высота профиля (Н) – это отрезок от основания до вершины равностороннего треугольника, который образуется при поперечном разрезе витка. Выступы и впадины выполняют в виде треугольников со срезанными вершинами. В некоторых случаях впадины закругленные.

Если стороны каждого витка мысленно продлить до точки их пересечения, то они сформируют угол профиля (α).

Основные параметры, указанные в обозначениях метрической резьбы, характеризуют ее размер. К ним относятся диаметр и шаг.В обозначениях метрической резьбы указывают основные параметры.

Диаметр резьбы делят на 4 вида:

• наружный;
• внутренний;
• средний;
• номинальный.

Такие параметры резьбы, как ход (Р h) и шаг (Р), взаимозависимы и равны для однозаходной системы.

Участок, разделяющий одноименные точки на двух витках, — это шаг резьбы. Выделяют основной шаг (крупный) и мелкий.

Ход резьбы – отрезок, соединяющий две одинаковые точки на соседних витках одного захода. В случае, когда заходов несколько, ход выражают через произведение числа шагов на количество заходов.

К основным элементам резьбы также относятся:

• Поверхность под наклоном 45º перед внутренней или за наружной, называется фаской. Она играет роль в соединении элементов.
• Сбег – место перехода к не нарезанной поверхности детали. Объединяет эти два показателя длина, то есть отрезок с витками, фаской и сбегом.

Для резьбы метрической основные размеры сведены в таблицы соответствующих стандартов: ГОСТ 9150-2002, ГОСТ 8724-2002, ГОСТ 24705-2004.

О возможных конструкционных отклонениях, вызванных свойствами материалов, сообщают поля допусков, со значениями, не превышающими номинальный профиль, сформированный максимумом материала. Эти показатели влияют на точность посадки резьбы – плотность проникновения выступов в зазоры.

Поля допусков резьбы делят на три класса точности. А также на 4 вида по предпочтительности по выбору.

Диаметр резьбы

Условный параметр, которым обозначают резьбу на чертежах и в справочных таблицах, называют номинальным диаметром.

Если вокруг выступов наружной резьбы и впадин внутренней описать воображаемый цилиндр, то его диаметр будет называться наружным. А обозначение на чертежах: D – для внутренней; d – для наружной.

Внутренний диаметр представляет собой размер вписанного цилиндра в углубления наружной резьбы и по точкам вершин внутренней, обозначается: D 1 и d 1 для внутренней и наружной соответственно.

Средний диаметр – параметр воображаемого цилиндра, у которого отрезки равны ½ шага резьбы. Обозначается: D 2 и d 2 .

Величину внутреннего диаметра болта используют для расчетов напряжения в креплении. Его значение можно взять из таблицы с диаметрами, либо рассчитать самостоятельно, исходя из номинального.

Шаг резьбы

Шаг также можно узнать из таблицы резьб либо из маркировки. Резьбы могут иметь основной шаг, также называемый крупным, и мелкий. Зависит от диаметра изделия.

Если он более 68 мм, то для такой поверхности используются только мелкие, различных значений. Наличие диаметра до указанного значения позволяет изготавливать резьбы как с крупным шагом, так и с мелким.

Каждый диаметр имеет свой крупный шаг, который не указывают в маркировке.

При креплении деталей важно знать шаг, иначе, оно потеряет прочность. Определить шаг можно инструментальными или сравнительными способами, такими как:

• измерить резьбовым калибром;
• сравнить, сопоставив резьбу разных деталей между собой;
• попробовать ввинтить наружную резьбу во внутреннюю, при этом не должно наблюдаться сопротивление;
• измерить штангенциркулем ход в миллиметрах и разделить полученное значение на количество заходов.

Поля допусков

Посадка наружного профиля во внутренний зависит от рабочей высоты – максимальной величины соприкосновения сторон профилей соединительных элементов. Выражают ее через поля допусков резьбы.

О надежности соединения, где колебания внутри него сведены к минимуму, говорит первый или точный класс допусков. Наиболее распространенный – второй (средний) класс. О большом отклонении свидетельствует третий (грубый) класс.

Допуски на размеры метрических резьб обозначают через значения двух диаметров: среднего и диметра выступов.

Формируя метрическую резьбу данные берут из соответствующих таблиц (ГОСТ 16093-2004). Выбор полей допусков осуществляют по правилам очередности:

• первая очередь – значения, указанные жирным шрифтом;
• вторая – обычным шрифтом;
• третья – значения, взятые в круглые скобки;
• внеочередные – значения в квадратных скобках (для специальных изделий).

Возможно использовать допуски, не указанные в таблицах, а сформированные из соотношений существующих стандартных диаметров.

Важно, чтобы защитные покрытия деталей по своим геометрическим параметрам не превышали значение номинального профиля, потому в таких случаях допуски используют еще до нанесения защитного слоя.

Виды метрических резьб

Под метрическими резьбами также понимают все виды с различными профилями, измеряемые миллиметрами. К ним относятся:

• резьба треугольная;
• трапециевидная;
• прямоугольная;
• круглая.

Кроме метрической системы измерения параметров используются:

• дюймовая;
• модульная, где модуль представляет собой отношение длины, выраженной в миллиметрах к числу π;
• питчевая, основная единица – питч – отношение числа π к длине, выраженной в дюймах.

Модульная резьба применятся для червячной передачи в машиностроении, как и питчевая. Дюймовая и метрическая – это крепежные типы резьб, но могут использоваться для передачи.

По месту нахождения различают:

• внутреннюю;
• наружную.

Внутренняя резьба находится в отверстии, ее получают метчиком, специализированным инструментом, представляющим собой стержень с режущими кромками.

Наружная резьба выполняется резцом или плашкой на стержне. А также получают накатом на соответствующем оборудовании.

По форме поверхности может быть цилиндрической и конической.

Резьба метрическая коническая используется для монтажа трубопроводов. Ее выполняют на поверхностях, где больший диаметр превышает малый в 16 раз. Диаметры варьируются от 6 до 60 мм.

Также подразделяют по направлению витков на правую и левую. Для определения направление резьбы необходимо деталь расположить так, чтобы ее ось располагалась от наблюдателя. Тогда, правая резьба образуется окружностью, вращающейся слева направо с поступательным движением вдоль оси, а левая резьба, соответственно, против часовой стрелки.

Виды по размеру шага бывают:

• крупная (с основным, крупным шагом);
• мелкая (с малым);
• специальная.

Крупный шаг считается нормальным, подойдет для любых материалов, в том числе и непрочных. Мелкий позволяет выдерживать большие нагрузки, но материалы должны быть определенных прочностных характеристик. Мелкий и специальный используют редко.

Место перехода от гладкой поверхности к винтовой называют заходом. По их количеству делят на: одно- и многозаходные. Последние подразделяют также по количеству заходов: двух-, трех- и многозаходные.

Еще одна классификация – по применению. Они бывают:

• крепежные и упорно-крепежные;
• кинематические или ходовые;
• специального назначения.

Ниже представлены основные виды резьб метрических и их буквенные обозначения:

• заглавная буква «М» символизирует метрический вид,
• если она выполнена на поверхности в виде конуса, то «МК»;
• для условий, где необходимы термостойкостью и прочность используют метрическую цилиндрическую «МJ»;
• по ISO – «EG-M»;
• трапецеидальная – «Tr»;
• упорная с углом наклона одной стороны 30º– «S»;
• упорная усиленная — «S45», где число – угол наклона одной из сторон.

Применение

Метрическая резьба широко распространена в странах бывшего советского союза. Используется для нанесения как на внутренние, так и наружные плоскости крепежных элементов. Обычно применяется для крепежа металлоконструкций различного типа. Для этих целей изготавливаются разнообразные болты (анкерные и обычные) и другие типы крепежей. Особо назначение она нашла в машиностроении, возведении инженерных коммуникаций, особенно в сантехнической сфере. Большинство фитингов для труб и емкостей производятся с нанесением резьбы такого типа.

Чаще всего такой тип резьбы наносится на предметы цилиндрической формы. Но в некоторых случаях, когда нужно добиться герметичности, используют коническую форму. Такая форма, с нанесенной метрической резьбой, позволяет добиться максимальной герметичности, даже без использования дополнительных уплотнительных средств. Чаще всего применяется для монтажа трубопроводов.

Государственные стандарты

ГОСТ 8724-2002

Государственный стандарт, содержащий нормы, определяющие требуемые параметры метрической резьбы, в том числе шаг и диаметр. Принят в 2002 году, с последующими редакциями, как аналог международного стандарта ISO 261-98. Текст ГОСТа практически повторяет текст международного, с одним отличием, диапазон ISO колеблется от 1 до 300 мм, данный стандарт расширен к диапазону от 0,25 до 600 мм. Последняя редакция текста была произведена в 2004 году и является действительной на сегодняшний день.

Норматив содержит отдельные параметры, которые можно также найти в других стандартах. Структура документа схожа с другими нормативами подобного типа. Вся информация структурирована в виде таблиц, содержащих требования к шагу резьбы и диаметру. Такая структура теста максимально удобна для понимания и использования.

Скачать ГОСТ 8724-2002

Понятие о винтовой линии . Если (рис. 166, а) прямоугольный треугольник ABC, вырезанный из бумаги или из тонкой жести, сторона АВ которого равна длине окружности πD основания цилиндра Е, навернуть на цилиндр так, чтобы сторона АВ совпала с основанием цилиндра, то сторона АС образует на боковой поверхности его линию, называемую винтовой.

Образование винтовой резьбы . Предположим, что плоская фигура, например треугольник abc (рис. 166, б), стороной ab касается образующей цилиндра Е и расположен в плоскости, проходящей через его ось. Предположим далее, что этот треугольник перемещается, оставаясь в плоскости, проходящей через ось цилиндра Е, причем вершина его скользит по винтовой линии, нанесенной на цилиндре. При перемещении треугольника на боковой поверхности цилиндра Е получаются винтовой выступ N и винтовая канавка М, образующие наружную винтовую резьбу.

Если бы треугольник abc перемещался по винтовой линии, нанесенной на внутренней цилиндрической поверхности (на стенках отверстия), на этой поверхности была бы образована внутренняя винтовая резьба.

Винтовой выступ резьбы, получившийся пссле одного полного оборота образующей ее фигуры, называется витком.

Профиль резьбы . Винтовые резьбы, принятые на практике, образованы перемещением по боковой поверхности цилиндра не только треугольника, но и других плоских фигур (трапеций, квадрата и т. д.), выбираемых в зависимости от условий, в которых работает резьба. В соответствии с этим основным признаком, характеризующим резьбу, является ее профиль.

Профилем резьбы называется сечение ее витка плоскостью, проходящей через ось цилиндра (т. е. диаметральной плоскостью), на котором образована резьба.

Рис. 166. Образование винтовой резьбы

Элементы профиля резьбы . Элементами профиля резьбы являются его боковые стороны, угол, вершина и впадина.

Углом профиля называется угол между боковыми сторонами витка, измеренный в диаметральной плоскости. Этот угол (рис. 167, а) обозначается буквой α.

Рис. 167. Элементы профиля (а, б) и шаг резьбы (в)

Вершиной профиля называется линия, соединяющая боковые стороны его по верху витка (Р, рис. 167, а, б).

Впадиной профиля называется линия, образующая дно винтовой канавки (R, рис. 167, а, б).

Очертания вершины и впадины могут быть плоскосрезанными (рис. 167, а) или закругленными (рис. 167, б).

Шаг резьбы . Следующим элементом, характеризующим резьбу, является ее шаг.

Шаг резьбы - это расстояние между двумя одноименными (т. е. правыми или левыми) точками двух соседних витков, измеренное параллельно оси резьбы.

На рис. 167, в такими точками являются точки А и А 1 точки В и В 1 , точки С и C 1 и т. д. Расстояние между этими точками, измеренное параллельно линии 00 (т. е. оси резьбы), и есть шаг резьбы, обозначаемый буквой S.

Почти у всех резьб, принятых в машиностроении, шаг измеряется в миллиметрах. Существуют, однако, также резьбы, у которых шаг выражается числом витков резьбы на 1 дюйм ее длины.

Кроме винтов, на токарном станке нарезаются червяки, имеющие модульный или питчевый шаг.

Диаметры резьбы . Различают три диаметра резьбы: наружный, внутренний и средний.

Наружным диаметром резьбы (d) называется диаметр цилиндра, описанного около боковой поверхности резьбы.

Для болта наружный диаметр соответствует диаметру по вершинам профиля (рис. 168, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки - по впадинам профиля (рис. 168, б).

Рис. 168. Диаметры резьбы: наружный и внутренний (а, б) и средний (в)

Внутренним диаметром резьбы (d 1) называется диаметр цилиндра, вписанного в резьбовую поверхность.

Для болта внутренний диаметр соответствует диаметру по впадинам профиля (рис. 168, а), измеренному перпендикулярно к оси резьбы, а для гайки - по вершинам профиля (рис. 168, б).

Средним диаметром резьбы (d 2) называется диаметр цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого делятся боковыми сторонами профиля на равные отрезки.

На рис. 168, в этот цилиндр, имеющий общую ось с резьбой, показан штрих-пунктирными линиями. На рисунке АВ = ВС = CD и т. д., а поэтому d 2 - средний диаметр.

Угол подъема резьбы . При нарезании резьбы на токарном станке необходимо учитывать угол ее подъема.

Углом подъема называется угол, образованный направлением резьбового выступа резьбы с плоскостью, перпендикулярной к его оси.

Правая и левая резьбы . По направлению витка различают правые (рис. 169, б) и левые (рис. 169, а) резьбы.

Рис. 169. Левая (а) и правая (б) резьбы

Если подъем резьбы винта, положенного на ладонь правой руки, совпадет с направлением отогнутого большого пальца, эта резьба правая.

Совпадение подъема резьбы с направлением отогнутого большого пальца левой руки указывает, Что данная резьба левая.

На винт с правой резьбой гайка навертывается при вращении вправо (по часовой стрелке), на винт с левой резьбой - при вращении влево (против часовой стрелки).

Резьбовые соединения – это самый распространённый вид вид разъёмных соединений. Они осуществляются с помощью крепёжных резьбовых деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек и т.д.)
Достоинства : надёжность, удобство сборки/разборки, простота конструкции, дешевизна (вследствие стандартизации), технологичность, возможность регулировки силы сжатия.
Недостатки: концентрация напряжения во впадинах резьбы, низкая вибрационная стоимость.

На развертке цилиндрической поверхности, винтовая линия располагается под некоторым углом ψ , этот угол называется углом подъема резьбы.

Ход резьбы, представляющий собой расстояние между одноименными точками одной винтовой линии. Основной характеристикой профиля резьбы является угол между смежными боковыми сторонами в плоскости осевого сечения, называется углом профиля резьбы . Для треугольного профиля метрической резьбы , дюймовой , трапецеидальной .

Существует два основных способа изготовления резьб: нарезанием и накатыванием. Нарезание резьб осуществляется резцами, гребенками, плашками, метчиками, резьбовыми головками, фрезами.
Накатывание резьб осуществляется гребенками или роликами на резьбонакатных автоматах путем пластической деформации заготовки. Этот способ высокопроизводителен, применяется в массовом производстве при изготовлении стандартных крепежных деталей.

Основными геометрическими параметрами цилиндрической резьбы являются:

d – наружный диаметр (номинальный диаметр резьбы);
d1 - внутренний диаметр резьбы гайки;
d2 - средний диаметр резьбы, т.е. диаметр воображаемого цилиндра, на котором толщина витка равна ширине впадины;
p - шаг резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении;
ph - ход резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении;
α - угол профиля резьбы;

42. Момент трения в резьбе и на торце гайки (винта). Расчёт резьбы на напряжение смятия и среза. Высота гайки и глубина завинчивания.

Подавляющее большинство резьбовых соединений с предварительной затяжкой. Затяжка создается при сборке с целью, чтобы после приложения рабочей нагрузки не происходило раскрытия стыка или сдвига соединяемых деталей.

При завинчивании гайки (или винта с головкой) необходимо приложить момент завинчивания Т зав для преодоления момента Т Р сопротивления в резьбе и момента Т Т сопротивления на торце гайки:

Т зав = Т Р + Т Т, (2.1)

где T P = F t d 2 / 2 = 0,5 F зат d 2 tg(Ψ + φ 1) ; (2.2)

Т Т = 0,5 F зат f T d ср, (2.3)

F зат – осевая сила затяжки;

d2 – средний диаметр резьбы;

Ψ – угол подъема резьбы;

φ 1 – приведенный (с учетом влияния угла профиля α) угол трения в резьбе: φ 1 = φ / cos(α/2),

φ – угол трения материалов пары винт – гайка;

f T – коэффициент трения материалов пары гайка – деталь;

d ср – средний диаметр кольца (рис. 2.2):

d ср = 0,5(D + d h).

Эксплуатация резьбовых соединений показывает, что выход из строя болтов, винтов, шпилек и т.п. деталей происходит вследствие разрыва (или вытяжки) их стержня по резьбе или переходному сечению у головки. Разрушение или повреждение элементов резьбы происходит реже и характерно для деталей, часто подвергающихся разборке-сборке. При необходимости выполняют проверочные расчёты резьбы на прочность по напряжениям среза и смятия.

Условие прочности резьбы на срез имеет вид

τ cp = Q /А cp) ≤[τ cp ],

где Q– осевая сила; A ср – площадь среза витков нарезки; для винта (см. рис.1.9) A ср = πd 1 kH г,для гайки А ср = πDkH г.Здесь Н г – высота гайки; k– коэффициент, учитывающий ширину основания витков резьбы: для метрической резьбы для винта k ≈ 0,75, для гайки k ≈ 0,88; для трапецеидальной и упорной резьб (см. рис.1.11, 1.12) k ≈ 0,65; для прямоугольной резьбы (см. рис.1.13) k = 0,5. Если винт и гайка из одного материала, то на срез проверяют только винт, так как d l < D.

Условие прочности резьбы на смятие имеет вид

σ cм = Q /А cм ≤[σ cм ],

где А см – условная площадь смятия (проекция площади контакта резьбы винта и гайки на плоскость, перпендикулярную оси): А см = πd 2 hz , где (см. рис.1.9) nd 2 – длина одного витка по среднему диаметру; h– рабочая высота профиля резьбы; z=Н г /р – число витков резьбы в гайке высотой Н г; р – шаг резьбы (по стандарту рабочая высота профиля резьбы обозначенаН 1).

Из условия равнопрочности стержня болта на растя­жение под действием осевой нагрузки и резьбы гайки на изгиб, на срез и смятие определяют необходимую высоту гайки. Установлено, что первый от точки при­ложения силы виток резьбы воспринимает 34% всей нагрузки, вто­рой - 23%, третий - 15%, а десятый - только 0,9%. Таким образом, все витки резьбы гайки после десятого практически никакой нагрузки не воспринимают.

Так же как резьба гайки, работает резьба гнезда, в которое ввинчивается винт или шпилька. В зависимости от того, из какого материала изготовле­ны детали, в которые ввинчиваются шпильки, меняется и глубина завинчи­вания шпилек. Здесь уже учитывается и величина осевой нагрузки, ибо, чем она больше, тем больше диаметр шпильки, а тем, следовательно, боль­ше и глубина завинчивания.