3.3. Резьба и резьбовые изделия

Многие детали современных машин имеют резьбу. Резьба представляет собой чередующиеся, одинаковые по форме и размерам винтовые выступы и канавки (рис. 187). Она принад­лежит к сложным присоединительным элементам деталей машин и служит для восприятия потока внешних усилий от другой детали, передачи движения другой детали или герме­тичного соединения деталей.

Поверхность резьбы образует плоский контур, лежащий в одной плоскости с осью резьбы, при винтовом движении по цилиндрической или конической поверхности. Резьбу, соответ­ственно называют цилиндрической (рис. 187-188) или ко­нической (Рис.191)

Наружная резьба образована на наружной цилиндрической или конической поверхности .

Внутренняя резьба образована на внутренней цилиндриче­ской или конической поверхности.

Ось резьбы — прямая, относительно которой происходит винтовое движение контура, образующего резьбу

(см. рис. 188,б).

Рис 187 Формы и размеры винтовых выступов и канавок

Рис. 188 Пример выполнения цилиндрической резьбы

Рис. 189 Цилиндрическая резьба

Рис. 190 Профиль резьбы Рис. 191 Ко­ническая резьба

Часть выступа резьбы, соответствующая одному обороту контура вокруг оси резьбы, называют витком резьбы. Пространство между выступами резьбы называют канавкой.

Определение резьбы и ее основные параметры даны в ДержСт 11708-82 (СТ СЭВ 2631-80) «Резьба. Термины и определения».

Основные параметры резьбы

Номинальные размеры рассматриваемых параметров ре­зьбы являются общими как для наружной (болта, винта и др.), так и для внутренней резьбы (гайки, гнезда и^- др.).

Резьбу характеризуют три диаметра : на­ружный d(D), внутренний d\(D\) и средний d₂(D₂).(см.рис.192-195)

Наружный диаметр резьбы d(D) — диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, описанного вокруг вершин на­ружной резьбы или впадин внутренней резьбы (см. рис. 204). Этот диаметр для большинства резьб принимают за номи­нальный диаметр, характеризующий размеры резьбы и исполь­зуемый при ее обозначении.

Внутренний диаметр резьбы di (D{) — диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, описанного вокруг впадин на­ружной резьбы или вершин внутренней резьбы (см.рис.194)

Профиль резьбы — контур сечения резьбы плоскостью, про­ходящей через ее ось Резьбу называют по форме профиля: треугольной, трапецеи-; дальной, полукруглой и т. п.

Угол профиля резьбы — угол между смежными боковыми сторонами профиля (см. рис. 192 и 195).

Шаг резьбы Р — расстояние по линии, параллельной оси ре­зьбы, между средними точками ближайщих одноименных бо­ковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой пло­скости по одну сторону от оси резьбы (см. рис. 187 и 192...195).

Шаг конической резьбы Р — проекция на ось резьбы отрезка, соединяющего соседние вершины остроугольного профиля ре­зьбы (см. рис. 191).

По числу заходов (выступов и канавок) резьбы подразде­ляют на однозаходные и многозаходные (двухзаходные, трех-заходные и т. д.).

Ход резьбы P_h — расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемеще­нии исходной средней точки по винтовой линии на угол 360° (см. рис. 190).

Ход резьбы есть величина относительного осевого переме­щения винта (гайки) за один оборот.

В однозаходной резьбе (см. рис. 189) ход равен шагу (P_h = Р), а в многозаходной (см. рис. 190) — произведению шага Р на число п заходов (P_h — пР).

В зависимости от направления винтовой поверхности резьбы подразделяют на правые и левые. Правая резьба образована контуром, вращающимся по часовой стрелке и перемещаю­щимся вдоль оси от наблюдателя (см. рис. 190). Левая резьба образована контуром, вращающимся против часовой стрелки и перемещающимся вдоль оси от наблюдателя (см. рис. 191). Стандартами для наиболее распространенных резьб устано­влены диаметр, шаг, форма и размеры профиля.

Рис. 192 Внутренний диаметр резьбы

Рис. 193 Трапецеидальная резьба

Рис. 194 Профиль трубной резьбы

Рис. 195 Коническая дюймовая резьба

Резьбы, размеры которых не относятся к стандартным, на­зывают специальными. Их размеры берут или примени гельно к одному из существующих типов резьб, или произвольно.

Цилиндрические резьбы

Метрическая резьба (ДержСт 9150 — 81) является основным ти­пом крепежной резьбы, принятой в Советском Союзе. Эта ре­зьба однозаходная, преимущественно правая. ДержСт 9150—81 устанавливает профиль и основные размеры метрической ре­зьбы для диаметров от 1 до 600 мм.

Профилем метрической резьбы служит равносторонний треугольник со срезанными вершинами (см. рис. 192). Форму впадины резьбы на стержне можно выполнять как по прямой, так и по дуге окружности. Профиль резьбы на стержне отли­чается от профиля резьбы в отверстии размером срезанной ча­сти его вершин.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. Эти резьбы по профилю подобны, но для одних и тех же диа­метров они имеют различные значения шага, а следовательно, и другие размеры профиля. Установлено три ряда диаметров метрической резьбы (ДержСт 8724—81). При выборе диаметров резьб следует предпочитать первый ряд второму, а второй — третьему.

Для приборов точной механики (в том числе для приборов времени) стандартизирована метрическая резьба для диаме­тров от 0,25 до 0,9 мм по ДержСт 9000-81 (СТ СЭВ 837-78). С 1 января 1974 г. для метрической резьбы по ДержСт 9150—81 введена новая система допусков и посадок по ДержСт 16093 — 81 (СТ СЭВ 640 — 77), которая соответствует рекомендациям СЭВ и JSO.

По ДержСт 16093-81 (СТ СЭВ 640-77) для получения раз­личных посадок резьб предусмотрены четыре основных откло­нения для наружной резьбы (болтов, винтов), обозначаемые буквами h, g, e, d, и два для внутренней резьбы (гаек) — Н, G. Этот же стандарт устанавливает для наружного диаметра резьбы болта 4, 6 и 8-ю степени точности и соответственно для внутреннего диаметра гайки 5, 6 и 7-ю степени точности.

Обозначение поля допуска диаметра резьбы состоит из цифры, показывающей степень точности, и буквы, обозначаю­щей основное отклонение (например, 6h. 6g, 6H).

Для покупных крепежных изделий ДержСт 16093 — 81 реко­мендует значения полей допуска 6Н, 7Н (гайки) и 6g, 8g (болты).

Трапецеидальная резьба по ДержСт 9484-81 (СТ СЭВ 146 — 78) служит для передачи движений и усилий. Она стандар­тизована для диаметров от 10 до 640 мм с шагами от 2 до 48 мм. Для каждого диаметра резьбы стандарт предусматривает, как правило, три различных шага.

Трапецеидальные резьбы имеют профиль в виде равнобоч­ной трапеции, у которой угол между боковыми сторонами ра­вен 30° (см. рис.194).

Одинаковые зазоры по наружному и внутреннему диаме­трам создают благоприятные условия для смазывания. Трапе­цеидальная резьба может быть однозаходной и многозаход-ной, правой и левой.

Трубную цилиндрическую резьбу (ДержСт 6357 — 81) приме­няют в трубопроводах, а также в соединениях внутренней ци­линдрической резьбы с наружной конической резьбой по ДержСт •6211-81 (СТ СЭВ 1159-78).

Профилем трубной резьбы (см. рис.195) служит равнобе­дренный треугольник с углом при вершине 55^е и закруг-ленны­ми вершинами и впадинами, радиус закругления которых R = 0Д37329Р. Профили наружной и внутренней резьбы совпа­дают, что обеспечивает герметичность в соединениях этой резьбы.

Конические резьбы

Коническую резьбу нарезают на коническом стержне (или в коническом отверстии), имеющем стандартную конусность 1:16 (угол при вершине конуса 2ср = 2^С34'48").

Для конических резьб номинальные размеры диаметров d( D), d₁(D₁) и d₂(D₂) измеряются в основной плоскости (см. рис. 323). Под последней понимается плоскость, перпенди­кулярная к оси резьбы и совпадающая с торцом детали, имеющей внутреннюю резьбу (с торцом муфты). Расстояние от торца резьбового конуса трубы до основной плоскости задается в стандартах на конические резьбы.

Коническая дюймовая резьба с углом профиля 60° (ДержСт 6111—52). Эту резьбу применяют в основном для получения герметичных соединений в трубопроводах машин и станков. Угол профиля такой резьбы равен 60° (см. рис. 196). Вершины и впадины резьбы срезаны на 0,033 Р (Р — шаг резьбы), что практически устраняет зазоры у вершин и впадин при затяжке резьбы.

Трубная коническая резьба по ДержСт 6211 — 81 (СТ СЭВ 1159 — 78). Профиль резьбы имеет угол 55°, вершины и впа­дины профиля закруглены. Эту резьбу применяют в вентилях и горловинах газовых баллонов. Возможно соединение труб, имеющих коническую резьбу с муфтами, имеющими цилиндри­ческую трубную резьбу.

Размеры трубной конической резьбы в основной плоскости совпадают с размерами трубной цилиндрической резьбы по ДержСт 6357-81.

Изображение резьбы на чертежах

Правила изображения и обозначения резьбы на чертежах установлены ДержСт 2.311-68 (СТ СЭВ 284-76) «Изображение резьбы».

Все резьбы на чертежах изображают одинаково. Изображе­ние резьбы содержит линии, соответствующие: оси резьбы, на­ружному и внутреннему диаметрам резьбы и границе резьбы. Резьбу на стержне изображают сплошными основными линия­ми по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими ли­ниями — по внутреннему диаметру (рис. 194, 195 и 193). Сплошную тонкую линию при изображении резьбы проводят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии и не более размера шага резьбы.

На изображениях, полученных проецированием на пло­скость, параллельную оси стержня, сплошную тонкую линию по внутреннему диаметру резьбы проводят на всю длину ре­зьбы без сбега. Эта линия пересекает линию фаски (см. рис. 196).

Рис. 196 Изображение резьбы по наружному диаметру Рис. 197 Изображение резьбы по внутреннему диаметру

На видах, полученных проецированием на плоскость, пер­пендикулярно к оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу, примерно равную ³/4 окружности, разомкнутую в любом месте (см. рис. 196, 197). Однако не следует начинать и кончать разрыв тонкой линии на центровых линиях. На этом виде не показывают фаску.

Резьбу в отверстии изображают в плоскости разреза сплошными основными линиями по внутреннему диаметру ре­зьбы и сплошными тонкими линиями — по наружному диаме­тру (рис. 198 и 199).

На виде, полученном проецированием на плоскость, перпен­дикулярную к оси резьбы, наружный диаметр' резьбы изобра­жают сплошной тонкой линией, приблизительно равной ³/₄ окружности, разомкнутой в любом месте.

Рис. 198 Резьба в отверстии

Рис. 199Резьба в отверстии Рис. 200 Изображение невидимой резьбы

При изображении на чертеже невидимой резьбы наружный и внутренний, ее диаметры проводят штриховыми линиями одной толщины (рис. 200).

Границу резьбы на стержне и в отверстии наносят в конце полного профиля без сбега. Ее проводят до линии наружного диаметра резьбы сплошной основной линией, перпендикуляр­ной к оси резьбы (см. рис.196), или штриховой ли­нией, если резьба невидима (см. рис. 210). Размер длины резьбы на стержне и в отверстии указывают, как правило, без сбега (см. рис. 196 и 1988, в).

Изображение глухого отверстия с резьбой показано на рис. 198, в. Дно отверстия имеет форму конуса с углом при верши­не, близким к 120° (на чертеже угол не указывают). Этот конус образуется режущей частью сверла при сверлении отверстия под резьбу. Размер глубины сверления рассчитывают и нано­сят на чертеже только с учетом цилиндрической части гнезда (см. рис.198 , в).

Коническую резьбу на стержне на виде со стороны меньше­го основания конуса изображают окружностями внутреннего и наружного диаметров резьбы меньшего основания и окруж­ностью наружного диаметра большего основания. На виде со стороны большего основания изображают только окружности диаметров резьбы большего основания (см. рис. 1977).

Штриховку на разрезах и сечениях наносят до сплошных ос­новных линий, соответствующих внутреннему диаметру резьбы в отверстии (см. рис. 210) или наружному диаметру резьбы на стержне.

В зоне соединения у стержня сплошной контурной линией изображают наружный диаметр, а внутренний диаметр резь­бы — сплошной тонкой линией. В отверстии показывают толь­ко ту часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня.

Если резьба имеет нестандартный профиль, то ее следует показывать одним из способов, приведенных на рис. 211, со всеми необходимыми размерами. Кроме этого, на чертеже указывают дополнительные данные: число заходов (для многозаходной резьбы), направление резьбы и др. с добавлением слова «резьба».

Рис. 201 Пример показания нестандартного профиля

Обозначение резьбы

Каждый тип резьбы имеет условное буквенное обозначение: М- метрическая, Тг - трапецеидальная, G - трубная, цилин­дрическая, К - коническая, R - трубная коническая и т. д.

В обозначение резьбы, кроме конической и трубной цилин­дрической, входит номинальный наружный диаметр (табл. 1). У большинства резьб он соответствует наружному диаметру резьбы на стержне.

Трубную цилиндрическую, коническую дюймовую и труб­ную коническую резьбы условно обозначают размером в дюй­мах (1" = 25,4 мм), равным внутреннему диаметру D_y (ус­ловный проход в миллиметрах) трубы, на которой резьбу нарезают. Шаг этих резьб принято выражать числом ниток (витков) на один дюйм и не указывать его в обозначении резьбы.

В большинстве случаев обозначение резьбы на чертежах от­носят к ее наружному диаметру, проставляя значение над раз­мерной линией, на ее продолжении или на полке линии-выно­ски (см. табл. 1).

.

Табл.1

Обозначение трубной цилиндрической и конических резьб относят не к диаметру, а к контуру резьбы

(см. табл. 1).

Стандарты на размеры резьбы предусматривают также ее условное обозначение, в котором указываются:

1. буквенное обозначение, определяющее тип резьбы;

2. номинальный диаметр резьбы;

3. шаг (если резьба может иметь различный шаг при одном и том же диаметре);

4. условное обозначение поля допуска или класса точности. Например:

метрическая резьба с наружным диаметром 20 мм, с мел­ким шагом Р = 0,75 мм, полем допуска резьбы 6g должна обозначаться:

М20 х 0,75-6g;

трубная цилиндрическая резьба, выполненная на трубе с внутренним диаметром D_y = 25,4 мм (1") и класса точности А, обозначается:

G1 -А.

При изучении курса «Черчение» поле допуска или класс точ­ности резьбы рекомендуется в условном обозначении не указы­вать.

Обозначение стандартных резьб приведено в таблице.1.

Для левой резьбы необходимо к обозначению резьбы доба­влять буквы LH (например, M24LH).

В условное обозначение многозаходной резьбы должны входить: буквенное обозначение резьбы, номинальный диаметр резьбы, числовое значение хода и в скобках буква Р и числовое значение шага.

Пример условного обозначения трехзаходной метрической резьбы с наружным диаметром 30 мм, ходом 4,5 мм и шагом 1,5 мм:

М3О _х 4,5 (Р1,5).

То же, левой резьбы:

М3О _х 4,5 (P1,5 )LH.

В обозначении специальной резьбы со стандартным профи­лем ставятся буквы Сп. и далее идет условное обозначение про­филя: М — для метрической, Тг — для трапецеидальной и т. д.

Например, специальная метрическая резьба с наружным диаметром 32 мм и с шагом резьбы 3,5 мм: Сп. М32 х 3,5.

Резьбовые соединения

Резьбовые соединения являются неподвижными разъемны­ми соединениями. К ним, например, относятся:

- Болтовое соединение.

- Шпилечное соединение.

- Соединение болтом или винтом.

- Соединение труб.

Резьбовые соединения выполняют с помощью крепежных деталей: болтов, шпилек, винтов, гаек, шурупов и т. д.

Изображение резьбового соединения слагается из изображе­ний резьбовых и соединяемых деталей.

На разрезах резьбового соединения плоскостью, проходя­щей через ось резьбы, и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы, наружный диаметр резьбы на стержне на всем протя­жении соприкосновения с отверстием изображают сплошной основной линией (рис. 202). Фаску на конце стержня допускает­ся не показывать (рис. 202,6).

Линию — границу резьбы полного профиля в глухом отвер­стии на разрезе соединения опускают и резьбу условно доводят до дна отверстия (см. рис. 202). Допускается изображать дно глухого резьбового отверстия, как показано на рис. 212, б.

Болтовое соединение (болтом и ганкой). Болтовое соединение применяют для скрепления двух и более деталей. Болт прово­дят через отверстия всех соединяемых деталей.

В болтовое соединение входят: болт, гайка, шайба и соеди­няемые детали. Шайбу подкладывают под гайку для предохра­нения поверхности детали от повреждения гайкой или для предотвращения возможного самоотвинчивания гайки (пру­жинную шайбу).

Изображение такого соединения слагается из изображений: болта, гайки, шайбы и частей скрепляемых деталей.

Определяющими размерами болта в соединении служат: сумма толщин скрепляемых деталей / и II (pi + b_u) и диаметр стержня болта, равный диаметру резьбы (рис. 202). Конструк­цию соединения удобнее всего показать на разрезе, плоскость которого проходит через ось болта и совмещенные с ней оси отверстий соединяемых деталей.

Болт, как сплошное тело, показывают нерассеченным. Гайку и шайбу принято показывать также без разреза (см. рис. 194). Диаметр сквозных цилиндрических отверстий находят в ДержСт 11284-75 (СТ СЭВ 2515-80) по диаметру резьбы бол­та. Зазоры между стенками отверстий и стержнем болта по­казывают на чертеже условно увеличенными (см. рис. 164).

Длина болта может быть подсчитана по формуле

l^bj+bn+s + H + a + c,

где bi и Ьц — толщины скрепляемых деталей;

s — толщина шайбы; Н — высота гайки;

а — запас резьбы болта на выходе из гайки (в пре­делах от одного до двух шагов резьбы);

с — высота фаски резьбового конца стержня, опре­деляется по данным ДержСт 12414-66 (СТ СЭБ 215-75). Из стандарта на болты берут длину, ближайшую к вычис­ленной.

Рис. 202 Резьбовые соединения

Резьбовые соединения труб. Разъемные соединения труб по­средством резьбы применяют в трубопроводах, где должны быть обеспечены плотность и прочность соединений и просто­та их сборки и разборки. Резьбовые соединения труб осущест­вляют с помощью резьбы на трубах и промежуточных дета­лях — фитингах, к которым относят: муфты по ДержСт 8954—75, угольники по ДержСт 8946-75 (СТ СЭВ 3298-81) и т. д. Для соединения труб применяют цилиндрическую и коническую резьбы (метрическую и дюймовую). Плотность соединения с цилиндрической резьбой обеспечивают применением уплотняющих средств. Соединения конической резьбой специальных уплотнений не требуют.

Определяющим размером всякого соединения труб служит условный проход трубы D_y (рис.203).

Рис. 203 Резьбовые соединения труб

Соединение двух труб муфтой состоит из соединяемых труб (см. рис. 203), муфты (муфта короткая по ДержСт 8954 - 75), контргайки (ДержСт 8961 - 75) и прокладки III. Контргайка в не­которых случаях может отсутствовать. На концах труб (и в от­верстии муфты) нарезают резьбу, которой осуществляют со­единение.

Изображение соединения труб муфтой (или угольником) слагается из изображений соединяемых труб, муфты (угольни­ка), контргайки, уплотняющей прокладки и соединяемых труб.

Конструкцию соединения показывают в разрезе пло­скостью, проходящей через ось трубы и муфты (допускается совмещение разреза с видом), и дополняют сечением пло­скостью, перпендикулярной к оси соединения.

Линию конца резьбы на трубе 1 условно совмещают с тор­цом муфты. Уплотняющую прокладку изображают утолщен­ной линией (~ 2S).

Длина резьбы трубы J задается ДержСт на трубу. Длина резьбы L_t трубы II является суммой трех величин:

L^L + H + l,

где L-длина муфты по ДержСт 8954 - 75; H-высота контргайки по ДержСт 8961-75;I- сбег резьбы [(2... 3)Р] по ДержСт 10549-80 (СТ СЭВ 214-75).

Соединение труб угольником (угольник прямой по ДержСт 8946 - 75) изображено на рис. 204.

Подробнее об оформлении сборочных чертежей трубопро­водов изложено в ДержСт 2.411-72.

Рис. 204 Соединение труб угольником

Д алее приведены некоторые примеры изображений разъ­емных соединений. К числу разъемных соединений с помощью резьбы относят соединения, обеспечивающие осевое и радиаль­ное фиксирование деталей на валах, например: зубчатые колеса (рис. 205), подшипники (рис. 206), оси и штыри (рис. 207) и т. д.

Рис. 205 Зубчатые колеса Рис. 206 Подшиники Рис. 207 Оси и штыри

В состав таких соединений входят: валы, зубчатые колеса, втулки, подшипники, гайки (шлицевые), стопорные многолап­чатые шайбы, пружинные шайбы, стопорные винты и т. д.

Для фиксации круглой шлицевой гайки (ДержСт 11871—80) с помощью многолапчатой шайбы (ДержСт 11872 — 80) на валу выполняют паз, в который вводят внутреннюю лапку шайбы, при этом одну из наружных лап шайбы отгибают в шлиц гай­ки .

Размеры гайки и шайбы выбирают по диаметру резьбы конца вала.