Профили и параметры резьбы

Профили резьбы характеризуются следующими особенностями:

• метрическая резьба имеет профиль в виде равностороннего треугольника с углом при вершине 60°. Выступы и впадины резьбы притуплены (ГОСТ 9150-2002).

Метрическая резьба бывает цилиндрической и конической.

Резьба метрическая (треугольная)

• трубная резьба имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°. Трубная резьба также может быть цилиндрической и конической.

Резьба трубная цилиндрическая

Резьба трубная коническая

• коническая дюймовая резьба имеет профиль в виде равностороннего треугольника.

Резьба дюймовая коническая

• круглая резьба имеет профиль в виде полуокружности.

Резьба круглая

• трапецеидальная резьба имеет профиль в виде равнобочной трапеции с углом 30° между боковыми сторонами.

Резьба трапецеидальная

• упорная резьба имеет профиль не равнобочной трапеции с углом наклона рабочей стороны 3° и нерабочей — 30°.

Резьба упорная

• прямоугольная резьба имеет профиль в виде прямоугольника. Резьба не стандартизована.

Резьба прямоугольная нестандартная

Параметры резьбы

Основными параметрами резьбы считаются:
Диаметр резьбы (d) — диаметр поверхности, на которой будет образована резьба.

Рисунок 3 — Наружный диаметр

Шаг резьбы (Р) — расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси вращения (ГОСТ 11708-82).

Ход резьбы (Рh) — относительное осевое перемещение детали с резьбой за один оборот (360°), равное произведению nР, где n — число заходов резьбы. У однозаходной резьбы ход равен шагу. Резьбу, образованную движением одного профиля, называют однозаходной, образованную движением двух, трех и более одинаковых профилей, называют многозаходной (двух-, трехзаходной и т. д.). Иначе говоря, на болте и гайке одновременно нарезают не одну спираль, а две или три. Многозаходную резьбу часто применяют в высокоточном оборудовании, например, в фототехнике, чтобы однозначно позиционировать положение деталей при взаимном вращении. Такую резьбу можно отличить от обычной по двум или трем началам витков на торце.

Рисунок 4 — Шаг резьбы и ход резьбы

Резьбу характеризуют три диаметра: наружный d (D), внутренний d1(D1) и средний d2(D2). Диаметры наружной резьбы обозначают d, d1 и d2, а внутренней резьбы в отверстии — D, D1 и D2.

Рисунок 5 — Диаметры резьбы

• наружный (номинальный) диаметр d (D) — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D). Этот диаметр для большинства резьб является определяющим и входит в условное обозначение резьбы;
• средний диаметр d2(D2) — диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы;
• внутренний диаметр d1 (D1,), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1,) или вершины внутренней резьбы (D1).

Построение винтовой поверхности на чертеже — длительный и сложный процесс, поэтому на чертежах изделий резьба изображается условно, в соответствии с ГОСТ 2.311-68.На стержне резьбу изображают сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями — по внутреннему диаметру.

Рисунок 6 — Пример изображения резьбы на стержне и в отверстии

Обозначение резьбы

Обозначение резьбы обычно включает в себя буквенное обозначение типа резьбы и номинальный диаметр. Дополнительно в обозначении могут быть приведены шаг резьбы(или TPI - threads per inch — число витков на дюйм), число заходов для многозаходной резьбы, диаметр отверстия под резьбу, направление (левое, правое).

Метрическая резьба - с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах. Имеет широкое применение с номинальным диаметром от 1 до 600 мм и шагом 0,25 до 6 мм. Резьба метрическая является основной крепежной резьбой. Это резьба однозаходная, преимущественно правая, с крупным или мелким шагом. В обозначение метрической резьбы входят буква М и номинальный диаметр резьбы, причем крупный шаг не указывают: М5; М56. Для резьбы с мелким шагом дополнительно указывают шаг резьбы М5×0,5; М56×2. В конце условного обозначения левой резьбы ставят буквы LH, например: М5LH; М56×2 LH. В обозначении резьбы также указывают класс точности: М5-6g.

Пример обозначения:

М 30 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм и крупным шагом резьбы;

М 30×1,5 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм, мелким шагом 1,5 мм.

Хоть метрические резьбы и не нашли широкого применения в уплотняемых соединениях, однако такая возможность заложена в стандарты. Это резьбы метрические коническая и цилиндрическая.

Метрическая коническая резьба выполняется с конусностью 1:16 и номинальным диаметром от 6 до 60 мм по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 304-76). Она предназначается для самоуплотняемых конических резьбовых соединений, а также для соединений наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической резьбой, имеющей номинальный профиль по ГОСТ 9150-2002. В обозначение метрической конической резьбы входят вид резьбы (буквы МК), номинальный диаметр резьбы, шаг резьбы. В конце условного обозначения левой резьбы ставят буквы LH.

Пример обозначения:

МК 30×2 LН - левая метрическая коническая резьба с наружным диаметром 30 мм, шагом резьбы 2 мм.

Метрическая цилиндрическая резьба (с профилем) основана на метрической резьбе (М) с номинальным диаметром от 1,6 до 200 мм и углом профиля при вершине 60°. Главное ее отличие в винте, который имеет увеличенный радиус впадины на резьбе (от 0,15011P до 0,180424P), что придает резьбовому соединению на основе цилиндрической метрической резьбы более высокие жаростойкие и усталостные качества. Обозначается метрическая цилиндрическая резьба буквами MJ, далее идет числовое значение номинального диаметра резьбы в миллиметрах, числовое значение шага, поле допуска среднего диаметра и поле допуска диаметра выступов.

Внутренняя резьба MJ совместима с внешней резьбой M при совпадении номинального диаметра и шага, т. е. в гайку с такой резьбой можно закрутить обычный метрический винт.

Пример обозначения:

MJ6×1-4h6h — наружная резьба на поверхности вала с номинальным диаметром 6 мм, шагом 1 мм, полем допуска среднего диаметра 4h и полем допуска диаметра выступов 6h.

Отличия дюймовой резьбы от метрической в том, что угол при вершине резьбы у них составляет 55 градусов для стандартов британцев BSW (Ww) и BSF или 60 градусам (как и в метрической) в американской системе (UNC и UNF), а шаг резьбы вычисляется как соотношение числа витков резьбы на дюйм длины резьбы. Совместить метрические и дюймовые резьбы не представляется возможным, поэтому в странах с метрической системой применение находят только трубные дюймовые резьбы.

У дюймовой резьбы все параметры резьбы выражены в дюймах(чаще всего обозначается двойным штрихом, ставящимся сразу за числовым значением, например, 3» = 3 дюйма), шаг резьбы в долях дюйма (дюйм=2,54 см). Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах обозначает не величину резьбы, а условный просвет в трубе, тогда как наружный диаметр на самом деле существенно больше. Особенностью трубной резьбы является как раз тот факт, что она учитывает толщину стенок трубы, которые могут быть толще или тоньше в зависимости от материала изготовления и рабочего давления, на которое рассчитаны трубы. Поэтому дюймовый стандарт трубных резьб понятен и принят во всем мире как исключение из метрических правил.

Диаметры дюймовых резьб — это не единственный параметр, который важен при выборе труб. Необходимо учитывать: глубину резьбы, шаг резьбы, наружный и внутренний диаметр, угол профиля резьбы. Стоит обратить внимание, что шаг резьбы в этом случае рассчитывается не в дюймах и даже не в миллиметрах, а в нитках. Под ниткой понимается нарезанная канавка. Поэтому расчет ведется исходя из того, сколько канавок нарезано на одном дюймовом мерном отрезке трубы. Скажем, обычные водопроводы имеют только две разновидности шага резьбы: на 14 ниток, что соответствует метрическому шагу на 1,8 мм, и на 11 ниток — метрический шагу в 2,31 мм.

В Таблице 2 приведены основные отличия«дюймовой» и «трубной» цилиндрических резьб по отношению к «метрической» резьбе для наиболее распространенных размеров вышеобозначенных резьб.

Резьбы, обозначенные *по возможности не применять.

Естественно, такие своеобразные стандарты расчета диаметра и шага только лишь вносят сумятицу в определение нужных величин. Поэтому были разработаны таблицы для определения числа ниток и диаметра труб при наличии дюймовой резьбы. Кроме того, на любой упаковке всегда указано ее значение и стандарт. Но все равно данные носят приблизительный характер, и никогда не стоит исключать возможную погрешность.

*При определении размера предпочтение необходимо давать значениям ряда 1.

Резьба трубная цилиндрическая имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55°, вершины и впадины скруглены (ГОСТ 6357-81).

Условное обозначение резьбы состоит из буквы G, обозначения номинального диаметра резьбы в дюймах, и класса точности среднего диаметра. Для левой резьбы обозначение дополняется буквами LH.

Пример обозначения:

G 1 1/2-A - трубная цилиндрическая резьба с размером 1 1/2», класс точности А;

1/4-20 BSP - трубная цилиндрическая резьба Витворта по стандарту B. S.93(Англия).
Резьба трубная коническая имеет профиль, аналогичный профилю резьбы трубной цилиндрической. Возможно соединение труб, имеющих коническую резьбу (конусность 1:16), с изделиями, имеющими трубную цилиндрическую резьбу ГОСТ 6211-81.

Условное обозначение резьбы состоит из букв R, размера номинального диаметра в дюймах. Обозначение Rc используют для трубной конической внутренней резьбы. Условное обозначение левой резьбы дополняется буквами LH.

Пример обозначения:
R 1 1/2 — резьба трубная коническая наружная с размером 1 1/2»;
R 1 1/2 LH - резьба трубная коническая наружная левая;

Rс 1/2 — резьба трубная коническая внутренняя;

BSPT 1 1/2 -резьба коническая трубная внутренняя по стандарту B. S.93(Англия).

Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60° ГОСТ 6111-52 нарезается на конической поверхности с конусностью 1:16.

Обозначение состоит из буквы К и размера резьбы в дюймах с указанием размерности, наносится на полке линии-выноски, как и у трубных резьб. Пример обозначения:
К 3/4″ по ГОСТ 6111-52. 3/8-18 NPT обозначение по ANSI/ASME B 1.20.1 (США).

Резьба трапецеидальная служит для передачи движения и усилий. Профиль трапецеидальной резьбы — равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами 30°. Для каждого диаметра резьба может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой ГОСТ 9484-81.

Основные размеры, диаметры, шаги, допуски однозаходной резьбы стандартизованы соответственно ГОСТ 24737-81, 24738-81, 9562-81. Для многозаходной резьбы эти параметры находятся в ГОСТ 24739-81.

Условное обозначение однозаходной резьбы состоит из букв Тr, значения номинального диаметра резьбы, шага, поля допуска.

Пример обозначения:

Тr 40×6-8е — трапецеидальная однозаходная наружная резьба диаметром 40 мм с шагом 6 мм; Тr 40×6-8е-85 — то же длина свинчивания 85 мм;

Тr 40×6LH-7Н - то же для внутренней левой.

В условное обозначение многозаходной резьбы добавляется числовое значение хода:

Тr 20×8(Р4)-8е — трапецеидальная многозаходная наружная резьба диаметром 20 мм с ходом 8 мм и шагом 4 мм.

Резьба упорная имеет профиль неравнобокой трапеции. Впадины профиля закруглены, для каждого диаметра имеется три различных шага. Служит для передачи движения с большими осевыми нагрузками ГОСТ 10177-82.

Упорные резьбы обозначаются буквами S, затем указывают номинальный диаметр резьбы в миллиметрах, шаг резьбы (ход и шаг, если эта резьба многозаходная), направление резьбы (для правой резьбы не указывают, для левой буквами LH), и класс точности резьбы.

Пример обозначения:

S 80×10 — упорная резьба однозаходная с наружным диаметром 80 мм и шагом 10 мм;

S 80×20(Р10) — упорная резьба двухзаходная с наружным диаметром 80 мм, ходом 20 мм и шагом 10 мм.

Специальную резьбу со стандартным профилем, но нестандартным шагом или диаметром, обозначают: Сп М40×1,5 — 6g.

Резьба прямоугольная (квадратная). Резьба с прямоугольным (или квадратным) нестандартным профилем, поэтому все ее размеры указываются на чертеже. Применяется для передачи движения тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединений. Обычно выполняется на грузовых и ходовых винтах.

Резьба круглая имеет профиль, полученный сопряжением двух дуг одного радиуса. ГОСТ 13536-68 определяет профиль, основные размеры и допуски круглой резьбы. Эту резьбу применяют для шпинделей вентилей смесителей и туалетных кранов ГОСТ 19681-94 и водопроводных кранов. Предусмотрен только один диаметр d = 7 мм и шаг Р = 2,54 мм.

Пример обозначения:

Кр 7×2,54 ГОСТ 13536-68, где 2,54 — шаг резьбы в мм, 12 — номинальный диаметр резьбы в мм.

Аналогичный профиль имеет резьба круглая(но для диаметров 8…200 мм) по СТ СЭВ 3293-81, введенному в действие непосредственно в качестве Государственного стандарта. Резьба применяется для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

Пример обозначения:

Rd 16 — резьба круглая с наружным диаметром 16 мм; Rd 16LH - резьба круглая с диаметром 16 мм, левая.