Резьбовые соединения

1.

РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
7 класс
Москва
2016

2.

История резьбовых соединений
Сложно представить современный технологический мир без использования
резьбовых соединений. Сегодня это самый распространенный тип соединения
металлических, да и не только, деталей. Болт и гайку можно встретить везде.
Начиная от детского конструктора и заканчивая космическими летательными
аппаратами.
Раньше считалось, что резьбовые соединения исключительно продукт умственной
деятельности человека. Но, как это часто бывает, мнение человека о своих
способностях оказалось преувеличенным. Природа применила резьбовые соединения
значительно раньше. По информации группы немецких ученых из Карлсруэ,
соединение лап с телом у жучков-долгоносиков, обитающих на Новой Гвинее,
полностью идентично металлической резьбе. Такие же конические выступы и
впадины.
Упоминания о использовании соединений на резьбе идут еще с Древнего Рима.
Правда, в то время они были достаточно дорогостоящие и использовались только
в медицинских инструментах, украшениях и других дорогостоящих изделиях.
Широкое применение болты и гайки нашли в пятнадцатом столетии. Они
соединяли подвижные сегменты брони доспехов и части часовых механизмов.
Станок немецкого первопечатника Иоганна Гутенберга, созданный в период между
1448 и 1450 годами, имел резьбовые соединения, детали его скреплены винтами.
Отдельные детали с резьбой на внутренней стенке цилиндра, специально
служащие для крепления, то есть гайки, возникли лишь полторы сотни лет
спустя. В начале семнадцатого столетия появилось резьбовое соединение, сходное
с современным. Но полноценное резьбовое соединение, включающее цилиндр как с
наружной резьбой (болт), так и с внутренней (гайка), появилось только в начале
семнадцатого столетия. Первоначально резьба была только дюймовой. И только с
девятнадцатого века французскими инженерами был введен в обиход метрический
шаг.

3.

Резьба – чередующиеся выступы и впадины на поверхности тел вращения,
расположенные по винтовой линии; равномерно расположенные выступы или
впадины постоянного сечения, образованные на боковой цилиндрической или
конической поверхности по винтовой линии с постоянным шагом.
Образование винтового выступа можно представить как движение треугольника,
по поверхности цилиндра так, чтобы все точки фигуры перемещались по винтовой
линии. В случае, если подъем винтового выступа на видимой (передней) стороне идет
слева направо, резьба называется правой, если подъем винтового выступа идет
справа налево – левой. Чаще всего используют правую резьбу. Левую резьбу
применяют только в специальных механизмах. Если по поверхности перемещаются
одновременно два, три и более плоских профиля, равномерно расположенные по
окружности относительно друг друга, то образуются двух- и трехзаходные винты.

4.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЬБ
Для классификации резьбы используются следующие основные признаки:
• форма профиля; • форма поверхности, на которой выполнена резьба;
• расположение резьбы; • величина шага; • число и направление заходов;
• эксплуатационное назначение

5.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЗЬБЫ
Виток резьбы - часть резьбы, образованной при одном повороте профиля вокруг оси
вращения (рис. 1) Профиль резьбы - плоская фигура, получаемая в плоскости, проходящей
через ось резьбы. Высота профиля (H) - радиально измеренная высота основного
расчетного теоретического профиля (высота исходного треугольного профиля), общего для
резьбы на стержне и в отверстии. Угол профиля - угол между боковыми сторонами
профиля, измеренный в осевой плоскости резьбы (рис.2) Наружный диаметр резьбы (d)
- диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или
вписанного во впадины внутренней резьбы. Внутренний диаметр резьбы (d1) - диаметр
воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или описанной вокруг вершин
внутренней резьбы. Шаг резьбы (P) - расстояние между соседними одноименными точками
профиля в направлении, параллельном оси резьбы той же винтовой поверхности (рис.3)
Рис.1
Рис.2
Рис.3

6.

По форме профиля витков резьбы подразделяются на треугольные, прямоугольные,
трапецеидальные, упорные (профиль в виде неравнобокой трапеции) и круглые.
По назначению различают два основных вида резьб: крепёжные и ходовые.
Крепёжные резьбы служат для соединения деталей. Их нарезают на болтах, винтах,
гайках, шпильках, цилиндрических выступах и в отверстиях деталей, предназначенных
для сборки. Крепёжные резьбы имеют в основном треугольный профиль.
Ходовые резьбы предназначены для передачи и преобразования движения и
применяются в слесарных тисках, в зажимах столярного верстака, в токарно-винторезных
станках, в домкратах, винтовых прессах, крупных струбцинах и т. п. Профиль таких резьб
обычно прямоугольный или трапецеидальный.

7.

СИСТЕМЫ ТРЕУГОЛЬНЫХ РЕЗЬБ
К крепёжным резьбам треугольного профиля относятся: метрическая, дюймовая и трубная.
В нашей стране наиболее распространённой стандартизированной крепёжной резьбой
является метрическая с углом профиля 60⁰ (рис.1).
Дюймовая резьба применяют только для резьбовых деталей старых, а также импортных машин
(США, Англия и др.). Дюймовая резьба характеризуется тем, что имеет треугольный профиль с
углом равным 55°, а диаметр измеряется в дюймах, шаг - числом ниток резьбы на длине в
1"(рис. 2).
Трубную цилиндрическую резьбу используют как крепежно-уплотняющую. Трубная
цилиндрическая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т.е. равнобедренный треугольник с
углом при вершине, равным 55°. Для лучшего уплотнения резьбу выполняют с закругленным
треугольным профилем без зазоров по выступам и впадинам. Условное обозначение резьбы
дается по внутреннему диаметру (в дюймах) трубы, на которой она нарезана (рис.3).
Рис.1
Рис.2
Рис. 3
Термин «дюймовая» происходит от голландского слова и означает «большой палец». Термин
«метрическая» – греческого происхождения, слово-источник означает «мера». От
французского слова, означающего «дыра», происходит термин «трубная».
Дюйм – единица длины, существующая в русской системе мер до 1918 г., равна 25,4 мм.
Сохранилась до сих пор в английской системе мер.

8.

ОБОЗНАЧЕНИЕ РЕЗЬБЫ НА ЧЕРТЕЖАХ
Построение винтовой поверхности на чертеже – длительный и сложный процесс, поэтому на
чертежах изделий резьба изображается условно, в соответствии с ГОСТ 2.311–68. Винтовую линию
заменяют двумя линиями – сплошной основной и сплошной тонкой.
Резьбы подразделяются по расположению на поверхности детали на наружную и внутреннюю.
Наружная резьба на стержне изображается сплошными основными линиями по наружному
диаметру и сплошными тонкими – по внутреннему диаметру. На видах, где стержень с резьбой
проецируется в виде окружности, контур его очерчивают сплошной толстой основной линией, а
внутренний диаметр резьбы изображают дугой окружности сплошной тонкой линией,
приблизительно равной 3/4 окружности, разомкнутой в любом месте (но только не на центровых
линиях). Расстояние между тонкой линией и сплошной основной не должно быть меньше 0,8 мм
и больше шага резьбы, а фаска на этом виде не изображается. Границу резьбы наносят в конце
полного профиля резьбы сплошной основной линией, если она видна.
Способы нанесения размеров резьбы

9.

Резьба в отверстии.
Резьбу в отверстии без разреза изображают штриховыми линиями (рис.1).
Резьбу в отверстии в продольном разрезе изображают сплошными тонкими линиями по
наружному диаметру и сплошными толстыми основными по внутреннему диаметру.
Границу резьбы показывают сплошной толстой-основной линией, доводя ее до
наружного диаметра резьбы (рис.2).
На видах, где отверстие с резьбой проецируется в виде окружности, по наружному
диаметру резьбы сплошной тонкой линией проводят дугу окружности, приблизительно
равную 3/4 окружности, разомкнутой в любом месте (но только не на центровых
линиях), а контур отверстия (внутренний диаметр резьбы) очерчивают сплошной толстой
основной линией.
Штриховку в разрезе доводят до внутреннего диаметра резьбы в отверстии, т.е. до
сплошной толстой основной линии .
Рис.1 →
Рис.2→
Способы нанесения размеров резьбы в отверстии

10.

МЕТРИЧЕСКАЯ РЕЗЬБА
Если элементы резьбы даются в миллиметрах, т.е. в единице метрической
системы, то такая резьба называется метрической.
В нашей стране метрическая резьба имеет наибольшее применение.
На чертежах метрическая резьба обозначается буквой М, после которой
пишется величина наружного диаметра резьбы, например М20, далее может
быть указан мелкий шаг резьбы, например М20х1. Если после величины
наружного диаметра не указывается величина шага резьбы, то это означает,
что резьба имеет крупный (основной) шаг. Например, надпись М20 означает:
М – метрическая, правая, наружный диаметр 20 мм. Резьба бывает правая и
левая. Для левой резьбы после её обозначения добавляют надпись LH,
например М20х1 LH.

11.

ВИДЫ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и
разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют
свыше 60 % от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в
машиностроении объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью,
малыми габаритами и весом крепежных резьбовых деталей, способностью создавать и
воспринимать большие осевые силы, технологичностью и возможностью точного
изготовления. К разъёмным, неподвижным резьбовым соединениям относятся: болтовое,
шпилечное и винтовое соединения.
Болтовое соединение
Болтовое соединение состоит из 5 деталей: двух соединяемых деталей -1,2, болта - 5, шайбы 3 и гайки -4 (рис.1,2). Болт – крепежная деталь, представляющая собой цилиндрический
стержень, как правило, с шестигранной головкой на одном конце и винтовой резьбой на
другом.
Рис.1
Рис.2

12.

Шпилечное соединение предназначено для присоединения одной относительно
плоской детали к другой. Шпилька — цилиндрический стержень, на обоих концах
которого нарезана резьба.
Шпильки бывают различных видов и типов. Например, шпильки с резьбой
M2 - M12 с длиной от 10 до 80 мм бывают двух видов: для соединения деталей, в
одной из которых нарезана резьба, и для соединения деталей с гладкими
отверстиями. Шпильки первого вида имеют на концах стержня резьбу различной
длины, а шпильки второго вида — одинаковую длину резьбы на обоих концах или
резьбу, нарезанную на всю длину стержня. Шпильки обоих видов могут иметь
нерезьбовую часть меньшего диаметра, чем резьба.
Шпилечное соединение: а) чертёж;
б) условное изображение

13.

Винтовое соединение состоит из 3 деталей: двух соединяемых деталей -1,2
и винта-3 (рис.1). Винт – резьбовой стержень, на одном конце которого
имеется закладная головка. Винт отличается от болта наличием прорези
(шлица) под отвертку. Винты изготавливаются с головками разных форм:
с полукруглой (а), цилиндрической (б), цилиндрической скруглённой (в),
полупотайной (г) и потайной (д) головками - рис. 2
Установочные винты
применяются для регулировки
зазоров и фиксации деталей при
сборке
Рис.1
Рис. 2

14.

Достоинства и недостатки резьбовых соединений
Достоинства резьбовых соединений
Резьбовые соединения имеют ряд существенных достоинств, благодаря
которым они занимают ведущее место среди всех других соединений деталей в
современном машиностроении. К таким достоинствам можно отнести:
- возможность многократной сборки-разборки;
- удобство сборки-разборки;
- высокая надёжность;
- простота конструкции;
- дешевизна (вследствие стандартизации);
- технологичность;
- возможность регулировки силы сжатия;
- позволяют производить сборку деталей при различном взаимном их
расположении.
Недостатки резьбовых соединений:
- концентрация напряжений во впадинах резьбы;
- низкая вибрационная стойкость (самоотвинчивание при вибрации).

15.

Область применения резьбовых соединений
Резьбовые детали в виде винтов, болтов и шпилек с гайками применяют для
крепежа – соединения нескольких деталей в одно целое. Роль гайки может
выполнять корпусная деталь.
Примеры соединений с помощью резьбовых деталей:
• соединение в одно целое отдельных секций мостов, подъемных кранов;
• соединение нескольких сборочных единиц (редуктора и фланцевого
электродвигателя; картера, блока цилиндров и головки блока в двигателе
внутреннего сгорания; колеса с полуосью автомобиля);
• соединение деталей (крышки и основания корпуса редуктора; крышек
подшипников с корпусом коробки передач);
• крепление узлов и деталей на основании (редуктора на плите; плиты к полу
цеха; резца в суппорте токарного станка).

16.

Проверь свои знания
1.Какие виды соединений вы знаете?
2.Какие соединения относятся к разъёмным? Приведите примеры.
3. Назовите область применения резьбовых соединений?
2. К каким соединениям относятся резьбовые соединения?
3. Что понимают под резьбой в технике и каково ее назначение?
4. Какие вы знаете резьбы: по профилю, по направлению витков?
5. Назовите основные параметры резьбы?
6. Как обозначается метрическая резьба на чертежах?
7. Назовите элементы болтового соединения?
8. Чем отличается болт от винта?
9. Какие формы головок имеют винты?
10. Какое назначение имеет шпилечное соединение? Приведите
примеры.
11. Какие достоинства имеют резьбовые соединения?
12. Какие недостатки имеют резьбовые соединения?
13. В каких областях применяются резьбовые соединения?

17.

Опорные термины
Резьба, резьбовые соединения,
виток резьбы, профиль резьбы,
угол профиля резьбы, наружный
диаметр резьбы, внутренний
диаметр резьбы, шаг резьбы,
метрическая резьба, дюймовая
резьба, трубная резьба, крепёжная
резьба, болт, винт, шпилька, лиц,
гайка.

18.

Информационные источники
Учебники:
1. Ботвинников А.Д. Черчение 7-8 – М: «Просвещение», 2005.
2. Гордеенко Н.А. Черчение 9 класс – М: АСТ, 2007.
3. А.А. Павлова, Е.И. Корзинова. Черчение и графика. 8 – 9 классы : М. :
Мнемозина, 2007.
5. А.Т. Тищенко, В.Д. Симоненко. Технология. Индустриальные
технологии. М. : «Вентана – Граф» 2014
6. Ю.Л. Хотунцев, Е.С. Глозман. Технология. Технический труд.
М.:Мнемозина, 2011.
7. С. К. Боголюбов Черчение – М.: Машиностроение, 1985