Качество резьбы, нарезаемой на водопроводной трубе, как и соотношение ее с осью трубы, крайне важны при монтаже водопровода или отопления.

Нарезание плашкой вручную не особенно эффективно – намного более удобно, когда резьба метрическая и трубная нарезается резцом с помощью токарного станка.

Что собой представляет трубная резьба

Резьбой называют винтовую канавку с постоянным шагом и сечением, которая наносится на поверхность деталей машин слабо конической или цилиндрической формы, таких, как болты, винты, а также на поверхности деталей, соединяемых с ними – к примеру, гаек.

В домашнем быту сталкиваться приходится в основном с . Наряду с резьбой метрической, в нашей стране очень успешно применяется дюймовая резьба трубная.

Основные характеристики метрической резьбы – шаг (расстояние от одной впадины до другой или между гребнями резьбы, измеренное вдоль детальной оси, которое выражается в миллиметрах) и диаметр.

Главными параметрами дюймовой является диаметр, выраженный в дюймах или частях дюйма, а также число нарезанных по длине дюйма витков. Здесь надо напомнить, что один дюйм составляет 25,4 мм. Примером для рассмотрения может послужить цилиндрическая трубная дюймовая резьба гост – наиболее часто приходится работать именно с ней.

Тут придется встретиться с несколько непривычной единицей измерения – это «трубный дюйм», который равен 33, 249 мм. Получился он следующим образом: к размеру в дюймах, который характеризует внутренний диаметр трубы, прибавили толщину обеих стенок.

Итогом стал следующий результат:

• труба дюймовая с наружным диаметром – 33,249 мм;
• труба полудюймовая – 21,25 мм.

Резьба дюймовая трубная гост от метрической отличается, кроме уже описанных особенностей, следующими нюансами:

• она обладает более острыми гребнями-впадинами;
• слегка закругленными вершинами ниток резьбы.

Резьбы, применяемые в быту

В быту наиболее часто применяются трубы со следующими типами резьб:

1. С резьбой 14 ниток на один дюйм (шаг трубной резьбы 1,814 мм)

• диаметром 1/2″
• диаметром 3/4″

1. С резьбой 11 ниток на один дюйм (шаг резьбы 2,309 мм)

• диаметром 1″
• диаметром 1 1/4″
• диаметром 1 1/2″
• диаметром 2″.

Совет! 11 ниток, приходящихся на дюйм в комбинации с шагом 2,309 мм, сохраняют резьбу на трубах, диаметр которых 1″- 6″.

Выполнение трубной резьбы

Определение шага трубной резьбы

Чтобы определить тип, а также шаг резьбы трубной, используют инструмент, который называется резьбомером. Можно также воспользоваться линейкой или штангенциркулем.

При определении шага метрической резьбы замеряется расстояние между вершинами нескольких ниток резьбы, после чего расстояние делится на количество ниток. При наличии дюймовой резьбы подсчитывают нитки, которые могут поместиться в одном дюйме (25,4 мм).

На практике, конечно, вряд ли кому-то удается обеспечить такую точность диаметра, но можно надеяться на получение вполне удовлетворительной резьбы, руководствуясь хотя бы одной цифрой, которая идет после запятой.

Нарезка трубной резьбы

Выполняется метрическая и трубная резьба приблизительно так. В случае если данная операция совершается вручную, а не с помощью токарного станка, ее осуществление сопряжено с дополнительными трудностями – особенно при , у которых диаметр больше одного дюйма.

Удобнее всего будет воспользоваться специальным прибором для нарезания резьбы вручную (КЛУПП). Прибор представляет собой корпус с двумя ручками, где размещены регулируемые подвижные гребенки, которыми резьба трубная метрическая постепенно углубляется до полного профиля.

Помимо этого, можно воспользоваться и сменными гребенками с полным профилем резьбы и неполным профилем. Этот инструмент не относится к категории дешевых, и поскольку доступен он не всем, можно упомянуть о нескольких приспособлениях для обыкновенной лерки (ее еще называют плашкой), с помощью которой и выполняется собственно трубная резьба метрическая.

При вращении леркодержателя по часовой стрелке он навинчивается на имеющуюся на втулке резьбу, которая на трубе, в свою очередь, предварительно закрепляется тремя болтами. У такого приспособления имеются неоспоримые преимущества: отсутствует «упор» в трубу на первичной стадии нарезки, так как с закрепленной на трубе втулкой легко осуществляется трубная и метрическая резьба.

С использованием резьбовой втулки с разными диаметрами диапазон нарезаемой резьбы довольно легко расширить.

Резьба метрическая трубная, которая нарезается леркодержателями без удлинителей или подобных приспособлений, в большинстве случаев никакой критики не выдерживает. Их можно снабдить изготовленными на токарном станке вкладышами.

Общая длина вкладышей – 100-150 мм . Изделие представляет собой собственно вкладыш с отверстием, куда вставляется шпилька – с одной ее стороны имеется наружная резьба, с другой – конусный участок. Другими словами, с одной стороны вкладыш имеет резьбу, с другой стороны – цилиндрический отрезок, на нижней части которого имеются канавки.

Диаметр цилиндрического отрезка должен быть несколько меньше, чем внутренний диаметр трубы D, на которой должна быть нарезана трубная метрическая резьба. В стенках этого цилиндра в нижней части сделаны три продольные прорези (так же, как у цанги), и если внутрь вкладыша затянуть шпильку с помощью гайки, цилиндр расширяется под воздействием конусного участка шпильки и расклинивает в трубе вкладыш.

На резьбовую часть вкладыша перед началом работы наворачивается лерка с леркодержателем, потом вкладыш вставляется в трубу до упора с леркой, на шпильке затягивается гайка, втягивая конус внутрь вкладыша и расширяя его разрезанную часть. Таким образом достигается фиксация (расклинивание) вкладыша в трубе.

Метрическая трубная резьба нарезается по часовой стрелке вращением леркодержателя, лерку при этом переводят с резьбы вкладыша на трубу.

Правильно выполненная трубная резьба будет залогом успеха, что касается герметичности трубных соединений, и прослужит в течение всего периода эксплуатации, непосредственно, самих труб.

Штангенциркуль относится к классу универсальных измерительных приборов высокой точности. Данное устройство предназначено для определения наружных и внутренних размеров небольших деталей, глубины отверстий и прочих параметров. Зная, можно легко установить линейные величины любых предметов, в том числе и резьбовых соединений на метизах.

Особенности использования штангенциркуля

Удобство и простота использования этого инструмента обуславливают его широкое применение не только в производственной сфере, но и в домашних условиях. Существует три разновидности штангенциркулей: нониусные, циферблатные и цифровые, отличающиеся своей конструкцией. Наибольшей популярностью пользуется первый вариант. Такой инструмент имеет механическую структуру, поэтому ломаться там нечему. При аккуратном обращении (необходимо беречь прибор от деформаций и ржавчины) срок его эксплуатации практически не ограничен.

Измерять штангенциркулем как микрометром, то есть до десятых долей миллиметра, позволяет шкала Нониуса. В конструкции инструмента предусмотрена возможность фиксации измеряемого объекта как с наружной, так и с внутренней стороны, благодаря чему вероятность погрешности сводится к нулю.

Конструктивные элементы приборов

Чтобы понять, как измерять с помощью штангенциркуля, необходимо разобраться в его конструкции. Свое название инструмент получил в честь штанги, на которой располагается основная шкала. Дополнительной шкалой является нониус, предназначенный для определения десятых или сотых долей миллиметра при необходимости получения максимально точных результатов.

Конструкция механического нониусного штангенциркуля состоит из:

• штанги с основной шкалой;
• подвижной рамки со шкалой Нониуса;
• губок для измерения внутренних поверхностей;
• губок для измерения внешних поверхностей;
• линейки глубиномера;
• винта для фиксации рамки.

Некоторые модели имеют двойную шкалу, позволяющую измерять штангенциркулем как в миллиметрах, так и в дюймах. Остальные элементы конструкции, как правило, не имеют различий.

Как правильно измерять штангенциркулем наружные поверхности

Для получения точных данных о внешних размерных параметрах предмета, его необходимо зафиксировать с помощью нижних губок инструмента. Эта операция выполняется путем предварительного раздвижения губок на немного большее расстояние, чем размер измеряемой детали, и последующего их сдвигания до упора в поверхности изделия. После того, как нижние губки штангенциркуля будут надежно зафиксированы на наружных поверхностях, контрольная точка на подвижной шкале займет определенное положение на основной шкале и будет показывать размер детали.

Как измерить штангенциркулем внутренний диаметр детали

Перед выполнением данной операции элементы прибора сдвигают до упора, после чего губки для определения расстояния между внутренними поверхностями помещают в отверстие. Далее их разводят до упора в стенки и фиксируют в таком положении. Зная, как измерить диаметр штангенциркулем, можно замерить внутренние плоскости любой другой формы.

Определение глубины

Данная операция производится с помощью глубиномера. Торец штангенциркуля упирают в верхнюю часть детали, а глубиномер заводят в отверстие до упора. На основной шкале будет отображаться глубина измеряемого изделия.

Замер резьбовых соединений

Определение размеров внутренних и внешних поверхностей деталей - операция простая и многим знакомая еще со школьных уроков труда. А вот как измерить резьбу штангенциркулем, знает далеко не каждый.

Данная процедура может потребоваться в разных случаях, например, если болт нестандартный или необходимо измерить крепежную деталь без демонтажа резьбового соединения. Ниже приведены примеры, как измерять штангенциркулем болты и гайки в различных ситуациях.

1. Определение длины болта, ввинченного в деталь. Эта операция выполняется с помощью глубиномера. Последовательно измеряется высота головки болта, толщина шайбы (при ее наличии), толщина промежуточной детали и высота части стержня болта, выступающей с обратной стороны детали. Полученные значения суммируют, после чего определяют типоразмер крепежного элемента с помощью специальных таблиц соответствия длин болтов и размеров их головок под ключ.
2. Определение диаметра резьбы. Данный параметр измеряется по выступам, а не по канавкам резьбы. Между губками штангенциркуля помещается болт в вертикальном положении и выполняются замеры. Если полученный показатель не соответствует стандартным размерам, указанным в таблице, с помощью глубиномера измеряют глубину резьбы. После этого от первого результата отнимают удвоенное значение второго и таким образом выясняют, была ли срезана часть профиля резьбы. Поврежденные метизы подлежат замене.
3. Измерение диаметра резьбы болта, полностью «утопленного» в деталь, без демонтажа соединения. Для этого используется внешняя шкала штангенциркуля, посредством которой устанавливаются размеры головки и диаметр окружности выступов. Далее деталь идентифицируется с помощью таблиц.
4. Измерение шага резьбы. Используя штангенциркуль, определяют высоту стержня болта и его внешнего диаметра, после чего подсчитывают количество резьбовых витков на нем. Соотношение между этими показателями будет являться тангенсом угла наклона резьбы.
5. Измерение диаметра резьбы гаек. Данная операция проводится с помощью внутренних губок штангенциркуля. При использовании некоторых моделей инструментов к полученному значению необходимо прибавить еще и толщину губок, которая указана на штанге.

Снятие показаний

Прежде всего следует отметить, что точность показаний зависит от чистоты поверхностей детали, поэтому, перед тем, как измерять штангенциркулем, необходимо удалять загрязнения и смазку с изделий.

Зафиксировав губки инструмента на детали, на основной шкале находят контрольный штрих, располагаемый слева в непосредственной близости от нулевого штриха нониуса. Это будет размер измеряемой поверхности в миллиметрах.

Далее считываются показания в долях миллиметра. Эта операция выполняется путем нахождения деления, ближайшего к нулевому штриху и совпадающего со штрихом на шкале штанги. В результате сложения его порядкового номера и цены деления нониуса вычисляется требуемый показатель. У наиболее популярных моделей штангенциркулей цена деления составляет 0,1 мм.

Полная величина показаний инструмента получается посредством суммирования результатов в целых миллиметрах и в долях миллиметра.

Правила эксплуатации штангенциркуля

Чтобы измерительный инструмент смог прослужить верой и правдой долгие годы, необходимо соблюдать несложные правила по его эксплуатации и хранению. Прежде всего следует избегать механических повреждений, которые могут возникнуть в результате падения или силового воздействия. Помимо этого, в процессе измерения деталей нельзя допускать перекоса губок штангенциркуля. Чтобы этого не произошло, их нужно зафиксировать в определенном положении на измеряемой детали с помощью стопорного винта.

Хранить прибор следует только в мягком чехле либо жестком футляре. Второй вариант предпочтительнее, так как сможет обеспечить защиту от случайных деформаций. Место для хранения штангенциркуля должно быть выбрано с таким учетом, чтобы туда не попадали опилки от разных материалов, пыль, вода, химические смеси и пр. Плюс к этому должна быть исключена угроза падения тяжелых предметов на инструмент.

После каждого использования штангенциркуля его необходимо тщательно протирать чистой мягкой ветошью.

Естественно, не следует забывать и о соблюдении правил безопасности при эксплуатации данного прибора. На первый взгляд он не несет никакой угрозы для здоровья, однако это не совсем так. Дело в том, что концы губок для измерения внутренних размеров достаточно острые, поэтому о них запросто можно пораниться при неаккуратном обращении. В остальном же инструмент полностью безопасен.

Контроль резьбы достигается на практике разнообразными средствами измерения. Рассмотрим наиболее употребляемые.

Штангенинструменты и микрометрические инструменты являются измерительными средствами, широко применяемыми в машиностроении, поэтому приобретение навыков работы с ними обязательно. К основным штангенинструментам относятся штангенциркули .

Отсчетным устройством в штангенинструментах является линейный нониус. Это приспособление позволяет отсчитывать дробные доли интервала делений основной шкалы штангенинструмента.

Интервал деления шкалы нониуса а′ меньше, чем интервал деления основной шкалы а на величину с , называемую величиной отсчета по нониусу, если модуль нониуса γ = 1. При модуле γ = 2 деление шкалы нониуса а ′ меньше, чем два деления основной шкалы, также на величину с .

При нулевом положении нулевые штрихи основной шкалы и шкалы нониуса совпадают. При этом последний штрих шкалы нониуса совпадают с штрихом основной шкалы, определяющим длину l шкалы нониуса. При измерении шкала нониуса смещается относительно основной шкалы и по положению нулевого штриха шкалы нониуса определяют величину этого смещения, равную измеряемому размеру. Если нулевой штрих нониуса располагается между штрихами основной шкалы, то следующие за ним штрихи нониуса также занимают промежуточное положение между штрихами основной шкалы.

Ввиду того, что деления шкалы нониуса отличаются от делений основной шкалы на величину с , каждое последующее деление нониуса расположено ближе предыдущего к соответствующему штриху основной шкалы. Совпадение какого - либо k - го штриха нониуса с любым штрихом основной шкалы показывает, что расстояние нулевого штриха основной шкалы, по которому производят отсчет целых делений, равно kc.

Таким образом, отсчет измеряемой величины А по шкале с нониусом складывается из отсчета целых делений N по основной шкале и отсчета дробной части деления по шкале нониуса, т. е. A = N + kc.

Параметры нониуса и основной шкалы связаны следующими уравнениями:

с = a/n; c = γa - a′; l = n (γa - c); l = а (γn - 1), 7.1

где l - длина шкалы нониуса; n - число делений шкалы нониуса.

Приведенные формулы позволяют производить расчет нониуса и отсчеты по шкале с нониусом.

Пример. Для нониуса , изображенного на рис. 7.2, а и б, определить с и произвести отсчет, если а = 1 мм.

Основываясь на формулах (7.1), по рисунку 7.2, а определяем, что n = 10, γ = 2, l = 19 мм.

Следовательно, c = a/n = 1/10 = 0,1 мм

По рис. 7.2, б определяем отсчеты по основной шкале N = 60 мм и по нониусной ck = 0,1х5 = 0,5 мм. Общий отсчет А = N + ck = 60 + 0,5 = 60,5 мм.

Обычно при градуировании шкалы нониуса учитывается величина отсчета по шкале нониуса. Так, например, на шкале нониуса с величиной отсчета C = 0,02 мм цифра 10 обозначает “десять сотых миллиметра” и соответствует пятому делению нониуса, цифра 20 соответствует десятому делению нониуса и т.д.

На рис. 7.3 показан штангенциркуль типа ШЦ11 - с двухсторонним расположением измерительных губок 1, 2, 3, 4. Верхняя пара измерительных губок (1 и 2) предназначена для измерений отверстий, нижняя - для наружных измерений. Верхние губки расположены относительно основной шкалы и шкалы нониуса так, что при измерении внутренних размеров отсчет ведется от нуля, как и при измерении наружных размеров. Шкала нониуса - 5, винт - 6 служит для фиксирования положения подвижной губки.

Рис. 7.2 Нулевые положения шкал штангенциркуля и примеры отсчета в зависимости от модуля γ

1

2

6

3

4

5

Рис. 7.3 Штангенциркуль, тип ШЦ11

Резьбовой микрометр . Для измерения среднего диаметра наружной резьбы на стержне применяют резьбовой микрометр (рис. 7.4). Внешне он отличается от обычного только наличием измерительных вставок - конусного наконечника, вставляемого в отверстие микровинта, и призмати-ческого наконечника, помещаемого в отверстие пятки. Вставки к микрометру (рис. 7.5) изготовляются парами, каждая из которых предназначена для измерения крепежных резьб с углом профиля 60 о и 55 о и с определенным шагом. Например, одна пара вставок применяется для измерения резьбы с шагом 1 - 1,75 мм, другая - с шагом 1,75 - 2,5 мм и т.д.

После установки микрометра на ноль вставками обхватывают один виток проверяемой резьбы. Как только вставки войдут в соприкосновение с поверхностью резьбы, стопорят микрометрический винт и отсчитывают результат по шкалам микрометрической головки

Рис. 7.4 Резьбовой микрометр

Рис.7.5 Вставки к микрометру

Проволочки. Проволочки служат для измерения среднего диаметра резьбы (рис. 7.6). Для этого их закладывают во впадины резьбы, а затем при помощи контактного прибора (микрометра, оптиметра и т. п.) определяют размер М. По известным значениям шага, половины угла профиля резьбы и диаметра проволочек вычисляют действительный размер среднего диаметра резьбы. Так для метрической резьбы (α/2 = 30 о) средний диаметр резьбы будет равен: d 2 = М - 3d + 0,866 × S , где d - диаметр проволочек, S - шаг резьбы.

Рис. 7.6 Проволочки для измерения среднего диаметра резьбы

Измерение среднего диаметра резьбы с помощью трех проволочек находит наибольшее применение. Этим методом пользуются не только для измерения крепежных резьб, но и кинематических (ходовых).

Резьбовые кольца жесткие . Для измерения наружной цилиндрической правой и левой резьбы применяют резьбовые кольца жесткие (рис. 7.7). Так они называются в отличие от регулируемых резьбовых колец. Проверка заключается в свинчивании резьбового кольца с проверяемой деталью. Резьбу проверяют двумя кольцами: проходным (ПР), изготовленным с резьбой полного профиля по всей длине кольца, и непроходным (НЕ), имеющим резьбу неполного укороченного профиля с 2 - 3,5 витками.

Проходное резьбовое кольцо должно свободно свинчиваться с проверяемой деталью и проходить без заклинивания по всей длине нарезки. Непроходные резьбовые кольца не должны навинчиваться на деталь более чем 3,5 оборота.

Для отличия непроходное кольцо имеет снаружи кольцевую выточку. Все кольца маркируются с указанием предельного калибра (НЕ, ПР), размера и типа резьбы.

Резьбовые калибры. Для измерения внутренней цилиндрической правой и левой резьбы применяются резьбовые калибры (пробки, рис. 7.8) со вставками и насадками; проходные (ПР) и непроходные (НЕ). Проверяют и измеряют резьбы резьбовыми пробками так же, как и резьбовыми кольцами.

Рисунок 7.7 - Резьбовые кольца жесткие

Наружная резьба диаметром от 6 до 52 мм контролируется иногда резьбовыми роликовыми скобками других конструкций. Конические внутренние и наружные, правые и левые резьбы от 1/8” до 2” измеряют специальными калибрами.

Резьбомеры. Для измерения шага резьбы применяют резьбомеры - наборы шаблонов (тонких стальных пластинок) (рис. 7.9), измерительная часть которых представляет собой профиль стандартной резьбы определенного шага или с определенным числом ниток на дюйм для подсчета шага.

Рис. 7.8 Резьбовые калибры

Рис. 7.9 Резьбомеры

Изготавливают резьбомеры двух типов: для метрической резьбы с шагом (в мм ): 0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,7; 0,75; 0,8; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6 и для дюймовой и трубной резьбы с числом ниток (на один дюйм): 28; 20; 19; 18; 16; 14; 12; 11; 10; 9; 8; 7; 6; 5; 4,5; 4.

Внешне резьбомеры - шаблоны отличаются тем, что на резьбомерах для метрической резьбы выбито клеймо “М60 о ”, а на резьбомерах для дюймовой и трубной резьбы выбито клеймо “Д55 о ”.

При определении резьбы с натуры, замерив отдельные параметры, получают приближенные данные, с помощью которых по таблицам резьбы в стандартах уточняют ее тип и размер. Необходимость в определении резьбы с натуры может возникнуть в двух случаях: 1) при замене частично изношенной или полностью вышедшей из строя нестандартной резьбовой детали; 2) при монтаже и ремонтных работах, когда по каким - либо причинам неизвестен размер резьбы, а в ходе работы требуется установить новое изделие или узел с подсоединением на резьбе.

На точность измерения при определении резьбы с натуры влияет много факторов, основные из них следующие:

а) процент изношенности и загрязненности детали;

б) удобство измерения детали;

в) вид, качество и чистота измерительного инструмента;

г) навыки пользования инструментом, правильная установка его без смещений и перекосов;

д) соблюдение температурного режима измерения.

Для более точного определения рекомендуется сделать последовательно три измерения одного и того же размера и как окончательный результат взять их среднее значение. Оценка точности измерения в различных случаях может колебаться от 0,5 до 0,25 мм.

Поскольку в производственной, а тем более учебной практике наиболее часто при выполнении эскизов с натуры пользуются резьбомером, рассмотрим как это измерение выполняется.

Для измерения шага резьбы резьбомером подбирают шаблон - пластинку, зубцы которой совпадают со впадинами измеряемой резьбы (рис. 7.10). Затем читают указанный на пластинке шаг (или число ниток на дюйм). При определении шага по дюймовому резьбомеру делят дюйм (25,4 мм) на количество ниток, указанное на шаблоне, Наружный диаметр резьбы d на стержне или внутренний диаметр резьбы D 1 в отверстии измеряют обычным путем штангенциркулем (рис. 7.11) (располагая мерительные губки штангенциркуля в осевой диаметральной плоскости) с торца стержня или отверстия. Имея эти исходные данные, подбирают точное значение резьбы по таблицам стандартных резьб.

При отсутствии резьбомера шаг резьбы (или число ниток на дюйм) может быть определен с помощью оттиска на бумаге. Для этого резьбовую часть детали обжимают листком чистой бумаги, с тем чтобы получить на ней оттиски (отпечатки) ниток резьбы, т.е. несколько шагов (желательно не менее 10) (рис. 7.12). Затем по оттиску измеряют расстояние L между крайними достаточно четкими рисками. Сосчитав число шагов n на длине L (при этом надо помнить, что n на единицу меньше числа рисок, так как средняя оценка величины шага данной резьбы определяется не из количества рисок, а из величины расстояния меду ними), определяем шаг.

Рис. 7.10 Измерение шага резьбы шаблон - пластинкой

Пример: оттиск дал 10 четких рисок (т.е. 9 шагов) общей длиной 13,5 мм. Наружный диаметр резьбы при измерении - 14 мм. Определяем шаг: P = 13,5: 9 =1,5 мм. По таблице стандартных резьб в стандарте ГОСТ8724 - 81 находим резьбу: М14 ´ 1,5, т.е. метрическая резьба 2-го ряда с диаметром 14 мм и мелким шагом 1,5 мм.

В отверстиях определение резьбы этим способом возможно только при достаточно больших диаметрах. Вообще же резьбу отверстий следует измерять на тех деталях, которые ввинчиваются в данное отверстие.

На практике определение резьбы описанным способом облегчается тем, что для наиболее употребительных диаметров шаги метрической резьбы выражаются или целым числом миллиметров, или числом,кратным 0,5 мм или 0,25 мм.

Диаметры метрической резьбы, начиная с 6 мм, всегда измеряются целым числом миллиметров.

У дюймовой резьбы диаметр и шаг могут быть с достаточным приближением выражены только в тысячных долях миллиметра, но число ниток на дюйм всегда число целое.

При измерении метрической и дюймовой резьбы может оказаться, что шаблоны-гребенки не укладываются между витками резьбы того или иного изделия, а замеряемый диаметр (наружный или внутренний) даже с грубой прикидкой на изношенность не соответствует размерам, установленным стандартом. Такое несоответствие шага и диаметра стандарту указывает на то, что резьба у данного изделия нестандартная. В этом случае на чертеже должны быть обозначены шаг резьбы P ,замеренный вышеприведенным или другим способом с достаточной точностью, наружный и внутренний диаметры, общие для болта и гайки.

При замере одного диаметра резьбы (наружного или внутреннего) другой может быть определен подсчетом. Как известно, размер Н - радиально измеренная высота основного расчетного профиля, общего для болта и гайки, может быть представлена в выражении через шаг P ,как через модуль.

Для метрической резьбы: H = 0,86603 Р .

Для дюймовой: H = 0,6403 P

Диаметр d 1 для стержня определяем по формуле:

d 1 = d - 2х0,86603 P - для метрической резьбы,

d 1 = d - 2х0,6403 Р - для дюймовой резьбы.

Таким же образом можно определить необходимые параметры у специальных ходовых винтов: трапецеидального, упорного, круглого и прямоугольного профиля.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Омский государственный технический университет"

РезьБовые изделия

Методические указания к лабораторной работе

«Детали резьбовые»

для студентов очной и дистанционной форм обучения

Составители: Л.М. Леонова, О.А. Бондарев

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ и домашних заданий по курсу “Инженерная графика” для студентов очной и дистанционной форм обучения по специальностям 280102 – Безопасность производственных процессов и производств; 261202 −Технология полиграфического производства. Могут быть полезны студентам механических и электромеханических специальностей.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета.

1 Предварительные сведения о резьбе

Определение, виды и назначение резьбы

Резьба – общее название винтовых или спиральных поверхностей различного профиля (треугольного, прямоугольного, трапецеидального, полукруглого …), которые образованы на телах вращения движением плоского контура (профиля) по винтовой линии вокруг тела вращения. Резьбы широко применяют в технике как средство соединения, уплотнения или перемещения с определенными динамическими и кинематическими целями.

Собственно резьба – это чередующиеся одинаковые по форме и размерам винтовые выступы и канавки.

На рис. 1.1 показана резьба на круговом цилиндрическом стержне с витками треугольной формы.

Рис. 1.1 Внешний вид треугольной цилиндрической резьбы

По назначению (служебным функциям) различают резьбы:

крепежные метрические;

крепежно-уплотнительные (трубные, конические);

кинематические (трапецеидальные или упорные);

специальные (все нестандартные);

В зависимости от количества винтовых заходов различают

резьбы однозаходные (на цилиндрической поверхности нарезана одна винтовая поверхность), и

резьбы многозаходные (двух-, трех-, четырех- и т.д. заходные) – когда резьба образована несколькими чередующимися параллельными винтовыми поверхностями. Эти поверхности не пересекаются и они одинаковы по форме и размерам.

В соответствии с формой профиля витка резьбу называют – треугольной, трапецеидальной, круглой и т.п. (рис. 1.2, 1.3, 1.4, 1.5).

По направлению витков различают резьбы правые и левые . Обычно на деталях применяют правую резьбу.

Рис. 1.4 Нарезание трапецеидальной резьбы

Резьбу, образованную на поверхности цилиндра вращения называют цилиндрической , а на поверхности конуса вращения соответственно конической резьбой. Если резьба выполнена на внешней поверхности (например, стержня), то такую резьбу называют наружной , а если на внутренней (в отверстии) – то внутренней.

а ) б ) в )

г ) д )

Рис. 1.5 Виды резьбы на стержне: а – треугольная,б – трапецеидальная,в – упорная,г – круглая,д – прямоугольная (квадратная)

В зависимости от закономерности образования винтовой линии резьба может быть с постоянным равномерным шагом (применяется наиболее часто) или с прогрессивным (увеличивающимся или уменьшающимся) шагом.

В зависимости от системы мер, применяемой для измерения геометрических элементов резьбы, различают резьбы дюймовые и метрические.

Резьбу, нанесенную на плоскую поверхность, называют плоской резьбой или спиралью. Пример такой резьбы - резьба на планшайбе патрона токарного станка. Она обеспечивает перемещение кулачков патрона в радиальном направлении для зажима детали в нем. На хвостовике кулачка нарезается также плоская, но трехзаходная резьба.

Геометрические параметры резьбы

Для большинства резьб, применяемых в машиностроении, стандарты устанавливают форму и размеры профиля, диаметры и шаги резьбы.

Номинальные размеры параметров резьбы являются общими как для наружной (резьбы на стержне), так и для внутренней резьбы (резьбы в отверстиях).

К параметрам резьбы относят:

d 2 (D 2 ) – средний диаметр резьбы, под которым понимают диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы для однозаходной резьбы или половине номинального хода, поделенной на число заходов для многозаходной резьбы;

d (D ) – наружный диаметр резьбы, под которым понимают диаметр воображаемого цилиндра, описанного касательно к вершинам наружной резьбы или впадинам внутренней. Этот диаметр для большинства резьб принимают за номинальный;

d 1 (D 1 ) – внутренний диаметр резьбы, под которым понимают диаметр воображаемого цилиндра, вписанного касательно к впадинам наружной резьбы или вершинам внутренней;

P – шаг резьбы, определяемый расстоянием между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, измеренным в направлении, параллельном оси резьбы, на расстоянии, равном половине среднего диаметра от этой оси;

P h – ход резьбы, определяемый величиной относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот. Эта величина оценивается расстоянием между ближайшими одноименными сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности в направлении, параллельном оси резьбы;

α – угол профиля резьбы, определяемый между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости;

α / 2 – половина угла профиля, определяется между боковой стороной профиля и перпендикуляром, опущенным из вершины исходного профиля симметричной резьбы на ось резьбы;

H – высота исходного профиля, под которым понимают высоту остроугольного профиля, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения (это относится к резьбам с треугольным профилем);

H 1 – рабочая высота профиля, под которым понимают высоту соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьбы в направлении, перпендикулярном к оси резьбы;

H 2 – высота профиля, определяемая расстоянием между вешиной и впадиной профиля в направлении, перпендикулярном к оси резьбы;

Ψ – угол подъема резьбы, под которым понимают угол, образованный касательной к винтовой линии в точке, лежащей на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы Угол подъема определяется формулой: tgΨ = P /π d 2 ;

l – длина свинчивания резьбы (высота гайки), под которой понимают длину соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.

Эти параметры у стандартной резьбы регламентируют соответствующими нормативными документами, например, профиль и параметры метрической резьбы регламентированы ГОСТ 8724 – 81 и ГОСТ 24705 – 81 (рис. 1.6).

Основные размеры стандартной метрической резьбы приведены в таблице 1.1

Наружная резьба всегда охватываемая , а внутренняя резьба по отношению к наружной – всегда охватывающая .

Метрическая резьба – это винтовая нарезка на наружных или внутренних поверхностях изделий. Форма выступов и впадин, которые ее формируют, представляет собой равнобедренный треугольник. Метрической эту резьбу называют потому, что все ее геометрические параметры измеряются в миллиметрах. Она может наноситься на поверхности как цилиндрической, так и конической формы и использоваться для изготовления крепежных элементов различного назначения. Кроме того, в зависимости от направления подъема витков резьба метрического типа бывает правая или левая. Помимо метрической, как известно, есть и другие типы резьбы – дюймовая, питчевая и др. Отдельную категорию составляет модульная резьба, которую используют для изготовления элементов червячных передач.

Основные параметры и сферы применения

Наиболее распространенной является метрическая резьба, наносимая на наружные и внутренние поверхности цилиндрической формы. Именно она чаще всего используется при изготовлении крепежных элементов различного типа:

• анкерных и обычных болтов;
• гаек;
• шпилек;
• винтов и др.

Детали конической формы, на поверхность которых нанесена резьба метрического типа, требуются в тех случаях, когда создаваемому соединению необходимо придать высокую герметичность. Профиль метрической резьбы, нанесенной на конические поверхности, позволяет формировать плотные соединения даже без использования дополнительных уплотнительных элементов. Именно поэтому она успешно применяется при монтаже трубопроводов, по которым транспортируются различные среды, а также при изготовлении пробок для емкостей, содержащих жидкие и газообразные вещества. Следует иметь в виду, что профиль резьбы метрического типа один и тот же на цилиндрических и на конических поверхностях.

Виды резьб, относящихся к метрическому типу, выделяют по ряду параметров, к которым относятся:

• размеры (диаметр и шаг резьбы);
• направление подъема витков (левая или правая резьба);
• расположение на изделии (внутренняя или наружная резьба).

Есть и дополнительные параметры, в зависимости от которых метрические резьбы разделяются на различные виды.

Геометрические параметры

Рассмотрим геометрические параметры, которые характеризуют основные элементы резьбы метрического типа.

• Номинальный диаметр резьбы обозначается буквами D и d. При этом под буквой D понимают номинальный диаметр наружной резьбы, а под буквой d – аналогичный параметр внутренней.
• Средний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения обозначается буквами D2 и d2.
• Внутренний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения имеет обозначения D1 и d1.
• Внутренний диаметр болта используется для расчета напряжений, создаваемых в структуре такого крепежного изделия.
• Шаг резьбы характеризует расстояние между вершинами или впадинами соседних резьбовых витков. Для резьбового элемента одного и того же диаметра различают основной шаг, а также шаг резьбы с уменьшенными геометрическими параметрами. Для обозначения этой важной характеристики используют букву P.
• Ход резьбы представляет собой расстояние между вершинами или впадинами соседних витков, сформированных одной винтовой поверхностью. Ход резьбы, которая создана одной винтовой поверхностью (однозаходная), равен ее шагу. Кроме того, значение, которому соответствует ход резьбы, характеризует величину линейного перемещения резьбового элемента, совершаемого им за один оборот.
• Такой параметр, как высота треугольника, который формирует профиль резьбовых элементов, обозначается буквой H.

Таблица значений диаметров метрической резьбы (все параметры указаны в миллиметрах)

Значения диаметров метрической резьбы (мм)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004 (все параметры указаны в миллиметрах)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004

Основные параметры резьбы метрического типа оговариваются несколькими нормативными документами.

ГОСТ 8724

Этот стандарт содержит требования к параметрам шага резьбы и ее диаметра. ГОСТ 8724, действующая редакция которого вступила в силу в 2004 году, является аналогом международного стандарта ISO 261-98. Требования последнего распространяются на метрические резьбы диаметром от 1 до 300 мм. По сравнению с этим документом, ГОСТ 8724 действует для более широкого диапазона диаметров (0,25–600 мм). В настоящий момент актуальна редакция ГОСТа 8724 2002, вступившего в действие в 2004 году вместо ГОСТа 8724 81. Следует иметь в виду, что ГОСТ 8724 регламентирует отдельные параметры метрической резьбы, требования к которой оговаривают и другие стандарты резьб. Удобство использования ГОСТа 8724 2002 (как и других подобных документов) состоит в том, что вся информация в нем содержится в таблицах, в которые включены метрические резьбы с диаметрами, находящимися в вышеуказанном интервале. Требованиям данного стандарта должна соответствовать как левая, так и правая резьба метрического типа.

ГОСТ 24705 2004

Данный стандарт оговаривает, какие должна иметь резьба метрическая основные размеры. ГОСТ 24705 2004 распространяется на все резьбы, требования к которым регламентируются ГОСТом 8724 2002, а также ГОСТом 9150 2002.

ГОСТ 9150

Это нормативный документ, в котором оговорены требования к профилю метрической резьбы. ГОСТ 9150, в частности, содержит данные о том, каким геометрическим параметрам должен соответствовать основной резьбовой профиль различных типоразмеров. Требования ГОСТа 9150, разработанного в 2002 году, как и двух предыдущих стандартов, распространяются на метрические резьбы, витки которых поднимаются слева вверх (правого типа), и на те, винтовая линия которых поднимается влево (левого типа). Положения данного нормативного документа тесно перекликаются с требованиями, которые приводит ГОСТ 16093 (а также ГОСТы 24705 и 8724).

ГОСТ 16093

Данный стандарт оговаривает требования к допускам на метрическую резьбу. Кроме того, ГОСТ 16093 предписывает, как должно осуществляться обозначение резьбы метрического типа. ГОСТ 16093 в последней редакции, которая вступила в действие в 2005 году, включает в себя положения международных стандартов ISO 965-1 и ISO 965-3. Под требования такого нормативного документа, как ГОСТ 16093, подпадает как левая, так и правая резьба.

Стандартизируемым параметрам, указанным в таблицах резьб метрического типа, должны соответствовать размеры резьбы на чертеже будущего изделия. Выбор инструмента, при помощи которого будет выполняться ее нарезка, должен быть обусловлен данными параметрами.

Правила обозначения

Для обозначения поля допуска отдельного диаметра метрической резьбы используется сочетание цифры, которая указывает на класс точности резьбы, и буквы, определяющей основное отклонение. Поле допуска резьбы также должно обозначаться двумя буквенно-цифровыми элементами: на первом месте – поле допуска d2 (средний диаметр), на втором – поле допуска d (наружный диаметр). В том случае, если поля допусков наружного и среднего диаметров совпадают, то в обозначении они не повторяются.

По правилам первым проставляется обозначение резьбы, затем следует обозначение поля допуска. Следует иметь в виду, что шаг резьбы в маркировке не обозначается. Узнать данный параметр можно из специальных таблиц.

В обозначении резьбы также указывается, к какой группе по длине свинчивания она относится. Всего существует три таких группы:

• N – нормальная, которая не указывается в обозначении;
• S – короткая;
• L – длинная.

Буквы S и L, если они необходимы, идут за обозначением поля допуска и отделяются от него длинной горизонтальной чертой.

Обязательно указывается и такой важный параметр, как посадка резьбового соединения. Это дробь, формируемая следующим образом: в числителе проставляется обозначение внутренней резьбы, относящееся к полю ее допуска, а в знаменателе – обозначение поля допуска на резьбу наружного типа.

Поля допусков

Поля допусков на метрический резьбовой элемент могут относиться к одному из трех типов:

• точные (с такими полями допуска выполняется резьба, к точности которой предъявляются высокие требования);
• средние (группа полей допуска для резьбы общего назначения);
• грубые (с такими полями допуска выполняют резьбонарезание на горячекатаных прутках и в глубоких глухих отверстиях).