Всё о резьбе: виды и способы изготовления. Рельефная резьба: от базовых навыков к уверенной технике Виды метрических резьб

Приветствую вас на моем блоге! Рассмотрим виды резьбы по металлу. В данном посте я хочу подробно рассмотреть что такое резьба виды, назначение и применение резьб различных конструкций и на разных поверхностях. Думаю будет интересно как матерым инженерам так и ученикам ВУЗов и СУЗов.

Резьба. История ее появления.

Резьба — что это и откуда она появилась. Об применении первых резьбовых деталях стало известно еще 4-5 веках до нашей эры. Поговаривают о наличии винтовых саморезов при строительстве храма Соломона 950-586 до н. э. Там винты могли применить при закреплении деревянных конструкций.

Стоит отметить низкое качество таких изделий. Винт изготавливался путем наматывания на него промасленной нитки, а гайка-втулка имела несколько (две) шпонки. Короче конструкция сомнительная. Виды резьбы по металлу в те далекие времена были ограничены несколькими типами.

Время шло и в начале 15 века началось обширное изготовление 3-х и 4-х первых метчиков для нарезки резьбы. Про них кстати можете почитать в моей статье . Там я рассмотрел основные конструкции метчика и его основные виды.

В 18 веке научились хорошо изготавливать и наружную резьбу, так как изобрели токарный станок, но об этом в следующих постах а сейчас по делу.

Виды резьбы по металлу. Назначение и применение.

В данном разделе мы рассмотрим основные виды резьбы по металлу. Постараюсь максимально подробно и доступно вам донести эту информацию. Оставайтесь со мной будет интересно.

1. Метрическая резьба.

Самый пожалуй распространенный вид резьбы в постсоветском пространстве и в европейском союзе. Все наши изделия как и европейские соединяются резьбовыми изделиями с метрическим исполнением. Как ее часто называют на заводе «нормальная» резьба. Как видите угол между гранями витка тут равен 60 градусов. Шаг соответственно может менять свое значение при необходимости. Но не забывайте, что в основном используют стандартные значения в зависимости от наружного диаметра.

2. Дюймовая резьба. Коническое исполнение.

Дюймовое исполнение как мы видим на рисунке выше имеет угол между гранями резьбы 55 градусов. Это далеко не все различия. Например стандартная резьба метрическая будет иметь обозначение М12х1.5. Значит наружный диаметр равен 12, а шаг резьбы 1,5 мм. В дюймовой это будет 12,5 и шаг 1/4 дюйма. Такие резьбы используют в основном жители США.

Если резьбовое соединение коническое, то резьба нарезается под углом φ. Такие резьбы используют для изготовления штуцеров в сантехнике и других подобных сферах требующих надежной герметизации.

3. Трубная резьба. Дюймовая. Коническая.

Для соединения различных труб используют такие виды резьбы по металлу. Резьбовое соединение может соединить трубы диаметром до 6 дюймов. Если вы решили соединить трубы наружный диаметр которых превышает 6 дюймов, то сварка вам в помощь. Большей просто не существует. Ну во всяком случае я не встречал.

Еще можно встретить такой вид соединений в коническом исполнении. Витки нарезаны под углом φ. Вот как она выглядит

4. Резьба упорная.

Упорной ее называют по тому, что как вы видите все витки наклонены в одном направлении. Похожа такая резьба больше на винт мясорубки. Применяется в системах которые испытывают очень большие нагрузки направленные в одном направлении. Это могут быть винты прессов или например крепление крюка крана. Если такая резьба выполнена с уклоном 55 и 45 градусов, то она является особо усиленной. Если 30 градусов, то это обычный представитель своего вида.

5. Резьба трапецеидальная.

Очень популярный вид резьбы по металлу. Используют очень широко в машиностроении и станкостроении. Изготавливают винты станков, на которых перемещаются суппорты и другие передвижные конструкции станка. Можно применять такую конструкцию резьбового вала в домкратах и силовых узлах.

6. Круглая резьба.

Применяется в основном при проектировании и изготовлении санитарно-технических изделий таких как вентили и краны в ванной. Такое исполнение обеспечивает необходимую герметичность и плавность хода. Применение такого вида резьбы по металлу используется не только в сантехнике, а например еще для переключения вентилей в оборудовании с применением жидкостей (СОЖ) под давлением.

Еще больше информации про резьбы можете найти вот на этом сайте .

Виды резьбы по металлу. Заключительная часть.

Сегодня мы с вами разобрались, что такое резьба и какие основные виды резьбы по металлу существуют на сегодняшний день. Как обычно для моих читателей я сделал подборку из двух программ для расчета размеров резьбы. И так две программы:

Программа для расчета размеров резьбы валов и отверстий.

Выбираете параметры резьбы, внутренняя или наружная, точность нажимаете на кнопочку «Показать результаты» и опа! В зеленой рамочке видим интересующие нас размеры.

Программа для расчета резьбы крюка. Выполнена в файле xsl.

Вводим значения в красной рамке и автоматически настроенные формулы завершают наши расчеты. Остается только перенести полученные данные на чертеж.

И как вводится можете их скачать совершенно бесплатно лишь поделившись этой статьей со своими друзьями.

А я на этом заканчиваю. Пойду детей спать укладывать. А вам всего хорошего!!!

С вами был Андрей!

Виды резьбы

Среди художественных работ в нашей стране самой распространенной и любимой в народе издавна была резьба по дереву. Резьбой украшали жилища и корабли, мебель, посуду, орудия труда - прялки, швейки, вальки. Яркостью образов, меткой наблюдательностью, тонким юмором и подлинным чувством красоты отличаются народные деревянные игрушки.

Многовековая культура художественной резьбы по дереву имеет национальные традиции, которые передаются из поколения в поколение при украшении резьбой деревянных домов, создании бытовых, декоративных изделий. Лучшие образцы таких изделий, созданных народными мастерами-резчиками, бережно хранится в музеях нашей страны.

Дерево и в наши дни остается излюбленным материалом художников. Из него создают скульптуру, резные декоративные и утилитарно-декоративные предметы. В области художественной обработки дерева работают народные мастера и художники-профессионалы, организованно ведется подготовка кадров.

Существует много видов резьбы по дереву, которые можно подразделить на следующие основные группы: плосковыемчатая или углубленная; плоскорельефная; рельефная; прорезная, или ажурная; скульптурная, или объемная; домовая (корабельная).

Каждая из этих групп в свою очередь делится по рисунку и технике выполнения па разновидности.

Плосковыемчатая резьба

Плосковыемчатая резьба характеризуется тем, что ее фоном является плоская поверхность украшаемого изделия или заготовки, а рисунок образуют различной формы углубления - выемки. Низшие точки рельефа расположены ниже уровня украшаемой поверхности, а верхние точки находятся на ее уровне. В зависимости от формы выемок и характера рисунка плосковыемчатая резьба может быть геометрической или контурной.

Геометрическая резьба - один из самых древних видов резьбы по дереву. Она выполняется в виде двух-, трех - и четырехгранных выемок, образующих па поверхности узор из геометрических фигур - треугольников, квадратов, окружностей.

В далекие времена каждая геометрическая фигура и различные их сочетания имели свое символическое значение. Так, розетка с лучами являлась символом солнца. Шли века, развивалось понятие о красоте, геометрические элементы складывались в орнаменты. Из простейших порезок (выемок), выполняемых одним инструментом (ножом-косячком), мастера-резчики научились создавать богатейшие узоры, применяемые для украшения различных предметов домашнего обхода.

На рис 1 представлены фрагменты старинных русских прялок, украшенных геометрической резьбой.

Позже, с развитием техники резьбы и появлением новых инструментов, в геометрической резьбе появились скобчатые выемки, выполняемые полукруглыми стамесками. Они обогатили композиции орнаментов.

Геометрическая резьба выгодно отличается от других видов резьбы Полым им разнообразием приемов художественного оформления деревянной поверхности. В то же время эта резьба не сложна по выполнению и не требует, по сравнению с рельефной, специальных знаний теории рисунка, сложного набора инструментов. Ее преимущество также - небольшая глубина резного рисунка, не нарушающая композицию самого изделия.

Контурная резьба характеризуется неглубокими тонкими двугранными выемками, проходящими по всему контуру рисунка. В отличие от геометрической в контурной резьбе используют главным образом изобразительные мотивы: листья, цветы, фигурки животных, птиц. Изображение, выполненное контурной резьбой, похоже на гравированный рисунок: линии его резки, жестки, игры светотени почти нет. На рис. 2 представлены фрагменты русских прялок, украшенных контурной резьбой и скобчатыми порезками.

Контурная резьба употребляется чаще всего в сочетании с другими видами резьбы - геометрической, плоскорельефной, а также с росписью. Как самостоятельный вид эту резьбу применяют для выполнения на дереве декоративных панно.

При выполнении контурной резьбы используют не только нож-косячок, но и различные стамески. Техника контурной резьбы требует от исполнителя большого внимания, свободного владения инструментом и высокого художественного вкуса

Плоскорельефная резьба

Плоскорельефная резьба имеет несколько разновидностей: резьба с заоваленными контурами (заоваленная, или завальная), резьба с подушечным фоном, резьба с подобранным (выбранным) фоном. Общим признаком для них является невысокий условный рельеф, расположенный в одной плоскости на уровне украшаемой поверхности. Плоскорельефная резьба является как бы переходным видом от контурной к рельефной резьбе.

Заоваленная резьба, так же как и контурная, выполняется в виде двугранных выемок по контуру рисунка, но выемки режутся более глубокими, а их грани закругляются (заоваливаются). Как правило, со стороны форм орнамента выемки режутся и заоваливаются круче, а со стороны фона - более отлого (рис. 3).

В некоторых случаях фон заоваливают так, что он нигде не остается плоским. Такой фон называют подушечным, а резьбу - заоваленной с подушечным фоном. По технике выполнения, внешнему виду и назначению эта резьба мало отличается от обычной заоваленной резьбы.

Плоскорельефная резьба с выбранным фоном выполняется так же, как и обычная заоваленная. формы орнамента остаются плоскими, а края форм круто заоваливаются. Фон в этой резьбе выбирают на небольшую глубину. Орнамент как бы лежит на ровной плоскости. Фон иногда чеканят (рис. 4). Игра светотени здесь несколько богаче, чем в заоваленной резьбе, но также небольшая. Поэтому плоско рельефную резьбу выполняют в основном на мелких предметах и отделывают полированием.

В развитии плоскорельефной резьбы большую роль сыграла так называемая абрамцевско-кудринская резьба, которая возникла в конце XIX в. в подмосковском имении Абрамцево, где была организована мастерская резьбы по дереву. Многие мастера, работавшие и обучавшиеся в Абрамцево, жили в соседней деревне Кудрино, поэтому резьба получила название абрамцевско-кудринской.

Большое влияние на формирование абрамцевеко-кудринской резьбы оказало творчество талантливого народного резчика В. П. Ворноскова, вышедшего из абрамцевской мастерской. Для работ Ворноскова характерны растительные мотивы с закругленными листьями (так называемая «пальчатая» резьба), плоский полированный орнамент, почти полностью закрывающий поверхность, и матовый тонированный фон с начеканкой узора из точек.

Традиции старых мастеров сохраняются и сейчас в работах резчиков Хотьковской фабрики художественных изделий из дерева и кости, созданной на основе бывших абрамцевских мастерских. Образец совремнной кудринской резьбы показан на рис. 5.

Рельефная резьба

Рельефную резьбу выполняют путем подрезки плоского орнамента, оста пленного на углубленном фоне, и проработки форм на поверхности этого орнамента. Рельефная резьба почти не имеет плоской поверхности. Формы орнамента выявляются рельефом разной высоты.

Различают барельефную резьбу - резьбу с низким рельефом и горельефную резьбу - с более высоким рельефом, ярче выраженным и имеющим более богатую игру светотени.

Рельефная резьба отличается большой выразительностью и декоративностью. В прошлом ее широко применяли для украшения интерьеров - стеновых панелей, порталов, дверей, а также в мебели. В настоящее время рельефную резьбу также используют для отделки интерьеров общественных зданий в виде настенных панно (рис. 6). Рельефную резьбу применяют и при изготовлении современной художественной мебели: на спинках стульев, на корпусной мебели в виде накладных декоративных элементов.

Прорезная резьба

Прорезной называется резьба, у которой фон удален. Прорезная резьба может выполняться как в технике плоскорельефной резьбы (с плоским орнаментом), так и в технике рельефной резьбы.

Плоская прорезная резьба нередко применялась для украшения старинной русской мебели. На рис. 7 показано кресло, выполненное из древесины сосны с плоской прорезной и контурной резьбой (конец XVII в.).

При применении такой резьбы в шкафчиках и ширмах под нее в качестве фона подкладывают яркую ткань.

Резьбу такого типа изготовить гораздо легче, чем вырезать ее глухой, то есть на заготовке. Для работы чаще всего применяют сверла разного диаметра, лобзик или узкую ножовку и реже - кое-какие резцы, больше всего плоские и полукруглые стамески. Лучше использовать лобзики с мелкими зубьями, пилят они менее производительно, но пропил у них чище.

Для постановки полотна пилы лобзика в вырезываемые места внутри деталей предварительно приходится просверливать отверстия нужного диаметра. Так как переставлять полотно лобзика приходится часто, один конец полотна пилы делают с крючком.

Прорезная резьба представляет собой обычную резьбу с полностью выбранным фоном. При аккуратном и чистом исполнении это придает деталям ажурность и легкость. Такая резьба может быть геометрической, контурной с завальным фоном. Ей украшают карнизы, наличники, простенки, двери, ворота, а также различные ограждения.

Выпиливать любые орнаменты во много раз легче и быстрее, чем вырезать их с выборкой фона, над-резкой контуров, как при глухой резьбе.

Бывает, что выпиливаемый орнамент не всегда получается чистым и ровным, поэтому края его с тыльной стороны слегка закругляют, срезая узкую фаску. Вообще домовая резьба смотрится хорошо на некотором расстоянии от дома.

В зависимости от орнамента детали приходится высверливать много всевозможных отверстий разной формы. Круглые высверливают сверлом нужного диаметра, а отверстия другой формы сначала высверливают, а затем вырезают стамесками разной ширины и формы, резцами и ножами с узкими лезвиями. Этот прием более легок, удобен и производителен.

При выполнении резьбы часто скалывается древесина с тыльной (обратной) стороны. Чтобы этого не происходило, заготовку следует укреплять на строганой доске.

Древесину часто срезают за два приема. Сначала делают черновую срезку с отступом от линий орнамента на 1...2 мм, а затем срезают начисто по линии орнамента. Инструмент должен быть острым, ставят его с небольшим наклоном внутрь отверстия, срезая древесину под очень небольшим углом. Такой способ облегчает работу и дает более чистую поверхность среза.

В прорезной резьбе часто фаску срезают с обратной стороны детали, зачищая неровные края и удаляя сколотую древесину. Ширина фаски зависит от рисунка орнамента и толщины детали. Резные детали выполняют поразному. Прежде всего на заготовку прикладывают шаблон или трафарет, переносят на нее рисунок орнамента простым карандашом и приступают к резьбе. Можно сначала обработать деталь с наружной стороны, а затем с внутренней, но можно сделать и наоборот.

Для того чтобы вставить пилу для пропиливания, сначала просверливают отверстие. Заготовку укладывают прямо на верстак и работают пилой сверху вниз или устанавливают специальную подставку из толстой доски длиной около 1 м, к которой крепят четыре стойки высотой 250...300 мм с расстоянием между ними 50 мм.

Для стоек в доске сверлят или долбят четыре сквозных отверстия диаметром (сечением) 40... 50 мм. Между стойками укладывают заготовку и, если надо, закрепляют ее клиньями, которые вставляют между стойками и заготовкой. Чтобы концы стоек не расходились, сверху на них иногда надевают деревянные или проволочные хомуты.

Подставку можно прикрепить к верстаку струбцинами, гвоздями, шурупами.

Во время работы зубья ручных лобзиковых пил должны резать древесину в направлении от себя, а ножного лобзика - сверху вниз.

Ножной лобзик устраивают следующим образом. В верстаке или доске делают отверстие шириной не более 1 мм, по которому должен ходить лобзик. С тыльной (гладкой) стороны лобзиковой пилы, или обушка, крепят стальную пластинку или забивают гвоздь. Это необходимо для того, чтобы пила при нажиме на нее не врезалась обратной стороной в древесину. Над отверстием подвешивают витую пружину или укрепляют ствол или сук дерева из пружинящей древесины. На полу крепят педаль. Один конец лобзиковой пилы крепят через поводок, то есть кусок проволоки, к педали, а второй также через поводок - к пружине. Зубья пилы должны быть направлены вниз, то есть к полу.

При нажатии на педаль полотно пилы передвигается вниз и пропиливает древесину. При освобождении педали пила поднимается пружиной вверх. Заготовку в это время держат руками и направляют риской к полотну пилы. Чтобы пила была устойчива, над отверстием верстака или доски крепят бобышки - направляющие, и полотно пилы проходит это место, не искривляясь.

Изготовленную прорезную резьбу крепят на некотором расстоянии от стены, чтобы она лучше просматривалась на ее фоне.

Накладная резьба представляет собой детали, выполненные прорезной резьбой. Крепят их гвоздями вплотную к конструкциям дома: к стенам, простенкам, под окнами, над окнами, к лопаткам, то есть доскам, прибитым к углам стен, столбам дверей или ворот и др. Шляпки гвоздей можно сплющить и утопить в древесину. Такая резьба просматривается лучше, чем глухая.

Выполнять накладную резьбу рекомендуется чище, особенно с тыльной стороны. Желательно не снимать с нее фаску, поэтому лучше всего отверстия сверлить с двух сторон. Как только центр сверла (острие) появится с тыльной стороны, заготовку перевертывают и сверлят с обратной стороны. Точно так же выполняют долбление или резание древесины. Нежелательных сколов древесины при этом не бывает. Изготовленные детали плотно примыкают к стенам, желательно обшитым тесом, что создает монолитность изделий.

Чтобы не было ржавых потеков от шляпок гвоздей, последние рекомендуется промазать олифой.

Фон в прорезной резьбе удаляют долотом или пилой. В последнем случае резьбу называют пропилъной. Так как эта операция может быть механизирована, пропильная резьба находит применение при серийном производстве мебели.

Прорезную резьбу с рельефным орнаментом называют ажурной. Такая резьба широко применялась для украшения мебели стилей барокко и рококо в конце XVII- XVIII вв. (рис. 8). Исполнение такой резьбы требует высокого мастерства.

Иногда прорезную резьбу приклеивают к деревянной основе. В этом случае ее называют накладной или наклейной.

Скульптурная резьба

Скульптурная, или объемная, резьба характеризуется тем, что в ней рельефное изображение частично или полностью отделяется от фона, превращаясь в скульптуру. В отличие от одностороннего изображения объекта в плоскорельефной и рельефной резьбе в объемной резьбе объект изображается всесторонне.

Скульптурная резьба имеет тысячелетнюю историю. С давних времен человек воплощал свои религиозные представления в фигурках богов и духов. Фантастические представления о природе проявлялись также в формах предметов домашнего обихода. Так, в форме ладьевидных ковшей с головою утки или коня отразился древний миф об огненной колеснице, в которой совершало свой путь солнце: днем по небу в нее впрягались кони, а ночью – в подземном – подземном царстве – фантастические птицы.

С приходом христианства появились скульптурные изображения святых, которые нередко ярко раскрашивались и служили украшением многочисленных храмов.

Любовь к юмору, шутке, а порой и острой сатире получила воплощение в деревянной игрушке, которая пользовалась большой популярностью во многих районах нашей страны. Особую славу приобрели игрушечники Загорска и села Богородское. Особенностью богородской резьбы является узорная проработка поверхности изделия, имитирующая шкурку зверя или оперенье птиц. На рис. 9 представлена одна из работ богородских резчиков.

Скульптурную резьбу широко применяли для украшения интерьеров и мебели классических стилей. Ножки стульев и кресел часто делали в виде звериных лап, подлокотники кресел украшали фигурами фантастических животных, птиц.

Домовая резьба

Домовая резьба характеризуется тем, что является крупномасштабной, выполняется в основном на древесине хвойных пород с помощью топора, пилы и долот и применяется для украшения деревянных построек.

Хотя домовая резьба была развита уже в XVI в., до нас дошли образцы, относящиеся к XIX в. Деревянные постройки, украшенные резьбой, сохранились главным образом на севере нашей страны и в Поволжье.

Считают, что резные украшения на жилые постройки перешли с деревянных кораблей, поэтому домовую резьбу называют также корабельной. По характеру и технике выполнения домовая резьба бывает рельефной, прорезной (ажурной) и объемной.

Глухой рельефной резьбой - резьбой с непрорезанным (глухим) фоном и высоким рельефом узора - украшали фронтоны домов, наличники окон (рис. 10). Мотивами резьбы чаще всего являлись растительные орнаменты, где листья завиваются крутыми встречными спиралями, их соединяют и одновременно отделяют цветочные розетки. Среди листьев и цветов нередко вставляли изображения русалок-берегинь, львов, птицы феникс. Прорезная, или пропильная, домовая появилась в середине XIX в. Выполняли ее с помощью лобзика. Ажурными подзорами украшали фронтоны домов, наличники окон, обрамляли входы, перила.

Примером объемной домовой резьбы является так называемый «охлупень» - фигурное изображение головы и верхней части туловища коня, оленя, большой птицы, которое вырезали из целого корневища топором и помещали на гребне крыши над фронтоном, а раньше украшали носовую часть корабля.

Параметры, определяющие форму и размеры профиля резьбы (см. рис. 1):

• шаг резьбы Р;
• высота теоретического профиля Н - высота треугольного профиля с острыми углами, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения;
• рабочая высота профиля h - высота, на которой нитки болта (винта) и гайки соприкасаются;
• угол профиля α - угол между прямолинейными боковыми сторонами профиля;
• угол наклона профиля - угол между боковой прямолинейной стороной и перпендикуляром к осевой линии резьбы.

Для резьб с симметричным профилем угол наклона профиля равен половине угла профиля.

Рис. 1 - Профиль резьбы

Метрическая резьба (рис. 2) - основная треугольная крепежная резьба. Метрические резьбы бывают с крупными и мелкими шагами. Наиболее распространена метрическая резьба с крупным шагом, так как по сравнению с резьбами с мелкими шагами она оказывает меньшее влияние на износ и ошибки изготовления. Метрические резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом при одном и том же наружном диаметре обеспечивают детали большие прочность (глубина канавок резьбы меньше и внутренний диаметр резьбы больше) и надежность от самоотвинчивания (шаг резьбы, а следовательно, и угол подъема резьбы меньшие). Поэтому метрические резьбы с мелкими шагами применяют при изготовлении тонкостенных резьбовых деталей, служащих для регулирования и подверженных действию динамических нагрузок.

Рис. 2 - Метрическая резьба

Дюймовая резьба (рис. 3), так же как и метрическая, - треугольная, крепежная. Ее применяют для замены резьбовых деталей старых и импортных машин, ввозимых из стран, в которых применяется дюймовая система мер (США, Англия и др.), и в некоторых особых случаях.

Рис. 3 - Дюймовая резьба

Метрическая коническая резьба

Метрическая коническая резьба имеет треугольный профиль, аналогичный (по размерам элементов профиля) профилю метрической резьбы по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 307-76). Она применяется для конических резьбовых плотных (непроницаемых) соединении.

Круглая резьба (рис. 4) применяется для винтов, несущих большие динамические нагрузки, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (вагонные сцепки, пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, как, например, на цоколях и патронах электрических ламп, частей противогазов и т. п. Несколько видов круглой резьбы стандартизованы.

Рис. 4 - Круглая резьба

Трапецеидальная резьба (рис. 5) - основная резьба передач винт - гайка и червяков червячных передач. Она удобна для изготовления, по сравнению с треугольной резьбой имеет меньшие потери на трение, а по сравнению с прямоугольной более прочная.

Рис. 5 - Трапецеидальная резьба

Упорная резьба (рис. 6) имеет несимметричный трапецеидальный профиль витков. Применяется для винтов, воспринимающих большую одностороннюю осевую нагрузку в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, грузовых крюках и т. п.

Рис. 6 - Упорная резьба

Трубная цилиндрическая, трубная коническая и коническая дюймовая

Трубная цилиндрическая (рис. 7), трубная коническая (рис. 8) и коническая дюймовая (рис. 9) резьбы представляют собой мелкие треугольные дюймовые крепежно-уплотняющие резьбы. Они приме няются в основном для соединения труб и арматуры трубопроводов. Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнений.

Рис. 7 - Трубная цилиндрическая Рис. 8 - Трубная коническая Рис. 9 - Коническая дюймовая

Прямоугольная (и квадратная) резьба изготовляется на токарно-винторезных станках. Такой способ не позволяет получить высокую точность, и поэтому данная резьба применяется сравнительно редко и соответственно не стандартизована.

Размеры стандартной резьбы принимают по соответствующему ГОСТу в зависимости от наружного диаметра d резьбы.

Исследования прочности резьбы показывают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы неравномерно, что объясняется не только невозможностью изготовления абсолютно точной резьбы, но и неблагоприятным сочетанием деформаций болта и ганки (болт растягивается, а гайка сжимается). Для упрощения расчетов резьбы на прочность условно принимают, что осевая нагрузка распределяется между витками резьбы равномерно. Расчет резьбы на прочность производят обычно как проверочный.

Из рис. 1 видно, что если на сопрягаемые резьбой детали (болт и гайку и пр.) действует осевая сила F , то витки резьбы каждой детали работают на срез, смятие и изгиб.

Резьбу крепежной детали рассчитывают только на срез и смятие, так как расчет ее на изгиб по формулам сопротивления материалов весьма условен.

При одинаковых материалах сопрягаемых резьбовых деталей расчет резьбы на прочность производят по охватываемой детали по формулам:
на срез

на смятие


где τ c - расчетное напряжение на срез резьбы;
σ sm - расчетное напряжение на смятие между витками резьбы;
n - число витков резьбы, воспринимающих нагрузку;
k - коэффициент полноты резьбы (см. рис. 1), показывающий отношение высоты витка в опасном сечении к шагу резьбы;
[τ c ] - допускаемое напряжение на срез резьбы;
[σ sm ] - допускаемое напряжение на смятие резьбы.

Коэффициент полноты резьбы для метрической резьбы болтов , винтов и шпилек (см. рис. 1) k=0,75; гаек k=0,88; трапецеидальной резьбы k=0,65.

Если охватывающая резьбовая деталь изготовлена иэ менее прочного материала, чем материал охватываемой резьбой детали, то расчет резьбы на срез следует выполнять для каждой из этих деталей. Условие прочности охватывающей детали на срез

Так как прочность резьбы стандартных крепежных деталей гарантирована ГОСТом, то расчет резьбы этих деталей на прочность не производят.

В машиностроении применяют два типа соединений - разъемные и неразъемные. Первый тип получается благодаря клепкам и болтовым креплениям, такой способ наиболее распространен. Второй тип получается при помощи сварного шва, пайки припоем, а также склеивания деталей. Если детали скрепляются первым способом, используют специальные резьбы по металлу, которые бывают разных видов.

Резьба на металле

Профиль резьбы различного материала представляет собой сечение плоскости, проходящей вдоль оси заготовки. К основным характеристикам относят:

1. Внешний диаметр представляет собой размеры по вершинам у цилиндра, а также впадин у внутренних поверхностей. У трубной резьбы диаметр обозначается условно в дюймах.
2. Внутренний диаметр - это параметр резьбы, указывающий размеры вписываемого цилиндра по вершинам внутренних резьбовых профилей, либо по впадинам внешних соединений.
3. Шаг - это расстояние между сторонами двух витков, лежащих рядом, которое измеряется вдоль оси детали.
4. Угол профиля представляет собой значение между сторонами треугольника профиля резьбы, который измеряют в осевой плоскости.
5. При продолжении сторон профиля получают высоту исходного треугольника.

Назначение

Резьбовые профили бывают наружными и внутренними. Они применяются для следующих целей:

• надежного закрепления частей механизма на необходимом расстоянии;
• создания герметичного соединения труб;
• предотвращения перемещения детали.

Виды резьбы

Цилиндрическая резьба по металлу классифицируется по размерам, положению на поверхности, числу заходов и области использования. В производстве выделяют:

• метрическую;
• дюймовую (условные обозначения размеров в дюймах);
• метрическую коническую;
• круглую;
• трапецеидальную;
• упорную.

Данные виды используются в промышленности для соединения деталей различных видов.

Метрическая

Такой вид резьбового профиля применяется для крепежных соединений. В результате соблюдения технических условий ее можно использовать как ходовую. В разрезе резьба имеет вид треугольника с равными боковыми сторонами, угол вершины которого равен 55°. Изготавливается с одним или несколькими заходами для увеличения прочности соединения деталей.

В промышленности выделяют резьбы с размерами от 0,25 мм до 600 мм, при шаге 0,25 мм до 6мм, правого и левого исполнения. Мелкий шаг применяется для тонкостенных поверхностей. В маркировке изделия присутствует буквенное обозначение М, размер, шаг, а также добавляют число заходов и вид исполнения.

Метрическая резьба

Дюймовая

Применяется такой тип резьбы для соединения труб и запорной арматуры. Наносится на металлические поверхности и пластик. Размеры указываются в дюймах, в разрезе имеет вид треугольника с равными сторонами с углом вершины 55°. Впадины и вершины удаляются для предотвращения притирания металла. Размерный ряд начинается от 3/16 до 4 дюймов.

Метрическая коническая

Данный резьбовой профиль наносят на заготовку конического вида по внутренней или внешней поверхности. По техническим условиям угол конусности составляет значение 1:16. Применяется в трубных креплениях для создания повышенной герметичности. На чертежах метрическая коническая резьба маркируется МК, затем указывается значения размера и шага.

Круглая

Круглая резьба используется в трубных крепежах, при соединении кранов, стыков и ответвлений. В документации маркируется Кр, после указаны номинальные размерные значения. В основании и на вершинах производятся округлый профиль с углом 30°.

Трапецеидальная

Резьбу такого вида считают ходовым. Отличается от аналогов свойством самостоятельного торможения. Данная характеристика достигается при вращательном движении гайки по валу, в результате которого появляется повышенное трение. Не требует использования дополнительных элементов для закрепления деталей.

Применяется трапецеидальная резьба для преобразования вращения в поступательное трапецеидальное. Используется в автомобильной технике, промышленном оборудовании, станках, робототехнике. Движение детали на валу проходит плавно без рывков. Номинальные размеры от 8 мм до 640 мм, при шаге от 1,5 мм до 12 мм. На схемах маркируется Тр, а после указываются основные параметры.

Упорная

Используется такой тип резьбового профиля для оборудования, на валах которого наблюдается повышенная осевая нагрузка. В разрезе представляет собой трапецию с расположением рабочей стороны под углом 3°, а другой под углом 30°. Обозначается латинской буквой S.

Упорная резьба

Достоинства и недостатки резьбовых соединений

К эксплуатационным преимуществам резьбового соединения относят:

1. Контроль над усилием при изготовлении профиля резьбы на заготовке.
2. В результате эффективного самоторможения происходит фиксирование в необходимом положении.
3. Простота сборки и разборки при помощи доступных инструментов.
4. Низкие затраты на изготовление.
5. Разновидности соединений.
6. Возможность крепления деталей большого размера.

Минусом резьбового соединения считают неравномерную нагрузку по линии профиля резьбы. Такое явление может привести к преждевременному разрушению первого витка, в результате повышенных эксплуатационных усилий. Также недостатком является эффект самостоятельного отвинчивания под действием вибраций.

Нарезание резьбы

Производится при помощи нескольких способов:

1. Резцом и резцовой гребенкой. Выполняется на станке при помощи необходимых резцов, благодаря этому получаются точные калиброванные измерительные приспособления. Используется редко из-за малой скорости изготовления.
2. При помощи накатной плашки, в результате проката по телу детали получают поверхность с резьбой. Получается при выдавливании на заготовке при помощи роликов.
3. Фрезеровка резьбового соединения удается при использовании специальных инструментов. Фреза врезается в заготовку, постепенно снижаясь на шаг резьбы.
4. Шлифовальным оборудованием изготавливают соединение для измерительного оборудования с высокой точностью.

Самостоятельно в условиях гаража можно изготовить внешний профиль крепежа, при этом следует выполнить следующие манипуляции:

1. Заготовку закрепить в тисках, ее диаметр должен соответствовать размеру внешней резьбы.
2. Подобрать плашку и закрепить в держателе.
3. При помощи напильника снять фаску с заготовки, затем промазать маслом.
4. Аккуратно опустить плашку на деталь.
5. Медленно поворачивая инструмент накручивать его до отметки необходимой длины резьбы.

Для внутренней нарезки применяют метчики и выполняют следующие манипуляции:

1. Используя справочные таблицы, уточнить необходимый диаметр сверла.
2. Закрепить заготовку в тисках, при помощи электрической дрели просверлить отверстие. При этом инструмент должен находиться под прямым углом. Углубление нужно сделать больше, чем размер профиля с учетом конуса метчика.
3. Заменив сверло на зенковку, снять фаску с поверхности отверстия.
4. Первый прогон выполняют инструментом первого номера, смазав маслом рабочую поверхность.
5. Два поворота метчиком чередуют с одним в противоположную сторону, для того чтобы предотвратить поломку инструмента и сброса стружки.
6. Далее повторяют прогон метчика второго и третьего номера. Номера указаны на хвостовике.

1. Для внешней резьбы с заготовки снять фаску, плашку устанавливать на нее под прямым углом, предварительно смазав маслом.
2. При перекосе обрезать и продолжить нарезку резьбы.
3. Перед тем как нарезать внутреннюю резьбу, просверлить отверстие при этом инструмент держать перпендикулярно. Снять фаску и смазать масло.
4. Чтобы предотвратить поломку метчика, не рекомендуется применять станки и оборудование для усиления.
5. При поломке инструмента следует использовать приспособления для удаления остатков из углубления.

Для получения качественного крепления необходимо соблюдать рекомендации и правила по нарезанию резьбы. Подбор качественного инструмента облегчит задачу и ускорит процесс.

Таблица 1.2.1

№ п/п	Тип резьбы	Профиль резьбы (некоторые параметры)	Условное изображение резьбы	Стандарт	Примеры обозначения	Примеры обозначения резьбового соединения
1	2	3	4	5	6	7
1	Метрическая
2	Метрическая коническая
3	Трубная цилиндрическая
4	Трубная коническая
5	Коническая дюймовая
6	Трапецеидальная
7	Упорная
8	Круглая
9	Прямоугольная

1.2.1. Метрическая резьба
Метрическая резьба (см. табл.1.2.1) является основным типом кре-пежной резьбы. Профиль резьбы установлен ГОСТ 9150-81 и представляет собой равносторонний треуголь-ник с углом профиля α = 60°. Профиль резьбы на стержне отличается от профиля резьбы в отверстии ве-личиной притупления его вершин и впадин. Основными параметрами метрической резьбы являются: номиналь-ный диаметр - d (D ) и шаг резьбы - Р , устанавливае-мые ГОСТ 8724-81.
По ГОСТ 8724-81 каждому номинальному размеру резьбы с крупным шагом соответствует несколько мел-ких шагов. Резьбы с мелким шагом применяются в тонкостенных соединениях для увеличения их герметич-ности, для осуществления регулировки в приборах точ-ной механики и оптики, с целью увеличения сопро-тивляемости деталей самоотвинчиванию. В случае, если диаметры и шаги резьб не могут удовлетворить функци-ональным и конструктивным требованиям, введен СТ СЭВ 183-75 «Резьба метрическая для приборо-строения». Если одному диаметру соответствует несколь-ко значений шагов, то в первую очередь применяются большие шаги. Диаметры и шаги резьб, указанные в скобках, по возможности не применяются.
В случае применения конической метрической (см. табл.1.2.1) резьбы с конусностью 1:16 профиль резьбы, диаметры, шаги и основные размеры установлены ГОСТ 25229-82. При соединении наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической по ГОСТ 9150-81 должно обеспечиваться ввинчивание наружной кониче-ской резьбы на глубину не менее 0,8.

1.2.2. Дюймовая резьба
В настоящее время не существует стандарт, регла-ментирующий основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и приме-нение дюймовой резьбы в новых разработках не допус-кается.
Дюймовая резьба применяется при ремонте оборудо-вания, поскольку в эксплуатации находятся детали с дюймовой резьбой. Основные параметры дюймовой резь-бы: наружный диаметр, выраженный в дюймах, и число шагов на дюйм длины нарезанной части детали.

1.2.3. Трубная цилиндрическая резьба
В соответствии с ГОСТ 6367-81 трубная цилиндри-ческая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т. е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, рав-ным 55° (см. табл.1.2.1).
Резьба стандартизована для диаметров от 1/16 " до 6" при числе шагов z от 28 до 11. Номинальный размер резьбы условно отнесен к внутреннему диаметру трубы (к величине условного прохода). Так, резьба с номи-нальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.
Трубную резьбу применяют для соединения труб, а также тонкостенных деталей цилиндрической формы. Такого рода профиль (55°) рекомендуют при повышен-ных требованиях к плотности (непроницаемости) труб-ных соединений. Применяют трубную резьбу при соеди-нении цилиндрической резьбы муфты с конической резь-бой труб, так как в этом случае отпадает необходи-мость в различных уплотнениях.

1.2.4. Трубная коническая резьба
Параметры и размеры трубной конической резьбы определены ГОСТ 6211-81, в соответствии с которым профиль резьбы соответствует профилю дюймовой резь-бы (см. табл.1.2.1). Резьба стандартизована для диаметров от 1/16" до 6" (в основной плоскости размеры резьбы соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы).
Нарезаются резьбы на конусе с углом конусности j/2 = 1°47"24" (как и для метрической конической резь-бы), что соответствует конусности 1:16.
Применяется резьба для резьбовых соединений топ-ливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков.

1.2.5. Трапецеидальная резьба
Трапецеидальная резьба имеет форму равнобокой трапеции с углом между боковыми сторонами, равным 30° (см. табл.1.2.1). Основные размеры диаметров и ша-гов трапецеидальной однозаходной резьбы для диамет-ров от 10 до 640 мм устанавливают ГОСТ 9481-81. Трапецеидальная резьба применяется для преобразова-ния вращательного движения в поступательное при зна-чительных нагрузках и может быть одно- и многозаходной (ГОСТ 24738-81 и 24739-81), а также правой и левой.

1.2.6. Упорная резьба
Упорная резьба, стандартизованная ГОСТ 24737-81, имеет профиль неравнобокой трапеции, одна из сторон которой наклонена к вертикали под углом 3°, т. е. рабо-чая сторона профиля, а другая - под углом 30° (см. табл.1.2.1). Форма профиля и значение диаметров шагов для упорной однозаходной резьбы устанавливает ГОСТ 10177-82. Резьба стандартизована для диаметром от 10 до 600 мм с шагом от 2 до 24 мм и применяется при больших односторонних усилиях, действующих в осевом направлении.
1.2.7. Круглая резьба
Круглая резьба стандартизована. Профиль круглой резьбы образован дугами, связанными между собой участками прямой линии. Угол между сторонами профиля α = 30° (см. табл.1.2.1). Резьба применяется огра-ниченно: для водопроводной арматуры, в отдельных слу-чаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

1.2.8. Прямоугольная резьба
Прямоугольная резьба (см. табл.1.2.1) не стандартизована, так как наряду с преимуществами, заключающимися в более высоком коэффициенте полезного действия, чем у трапецеидальной резьбы, она менее прочна и сложнее в производстве. Применяется при изготовлении винтов, домкратов и ходовых винтов.

1.3. Условное изображение резьбы. ГОСТ 2.311-68
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 поверх-ности детали на наружную и внутреннюю.

1.3.1. Условное изображение резьбы на стержне

Рис.1.3.1.1

Наружная резьба на стержне (рис.1.3.1.1) изображается сплошными основными линиямипо наружному диаметру и сплошными тонкими - по внутреннему диаметру, а на изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендику-лярную оси стержня, тонкую линию проводят на 3/4 ок-ружности, причем эта линия может быть разомкнута в любом месте (не допускается начинать сплошную тон-кую линию и заканчивать ее на осевой линии). Рас-стояние 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 (до начала сбега) сплошной ос-новной линией, если она видна. Сбег резьбы при необходимости изображают сплошной тонкой линией.

Рис.1.3.1.2?

Из технологических соображений на части детали (стержня) может быть осуществлен недовод резьбы. Суммарно недовод резьбы и сбег представляют собой недорез резьбы (ГОСТ 10548-80). Размер длины резьбы указывается, как правило, без сбега.

1.3.2. Условное изображение резьбы в отверстии

Рис.1.3.2.1

Внутренняя резьба - изображается сплошной основ-ной линией по внутреннему диаметру и сплошной тонкой - по наружному. Если при изобра-жении глухого отверстия, конец резьбы располагается близко к его дну, то допускается изображать резьбу до конца отверстия. Резьбу с нестандарт-ным профилем следует изображать.

1.3.3. Условное изображение резьбы в сборе

Рис.1.3.3.1

На разрезах резьбового соединения в изображении на плоскости, параллельной его оси в отверстии, показывают только ту часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня.
Штриховку в разрезах и сечениях проводят до сплошной основной линии, т.е. до наружного диаметра наружной резьбы и внутреннего диаметра внутренней.

1.4. Условное изображение резьб
Таблица 1.4.1

Тип резьбы	Условное обозначе-ние типа резьбы	Размеры, указываемые на чертеже	Обозначение резьбы на чертежах
			на изображениях в плоскости, параллельной оси резьбы		на изображениях в плоскости, перпендикулярной оси резьбы
			на стержне	В отверстии	на стержне	В отверстии
Метрическая с крупным шагом ГОСТ 9150-81	M	Наружный диаметр (мм)
Метрическая с мелким шагом ГОСТ 9150-81	M
Трапецеидальная однозаходная ГОСТ 9484-81 (СТ СЭВ 146-78)	Tr	Наружный диаметр и шаг резьбы (мм)
Трубная цилин-дрическая ГОСТ 6357-81 (СТ СЭВ 1157-78)	G
Коническая дюй-мовая ГОСТ 6111-52	K	Условное обозначе-ние в дюй-мах
Трубная кониче-ская ГОСТ 6211-81 (СТ СЭВ 1159-78): наружная и внутренняя	R Rc	Условное обозначе-ние в дюй-мах

Для обозначения резьб пользуются стандартами на отдельные типы резьб. Для всех резьб, кроме конических и трубной цилиндрической, обозначения относятся к на-ружному диаметру и проставляются над размерной ли-нией, на ее продолжении или на полке линии-выноски. Обозначения конических резьб и трубной цилиндри-ческой наносят только на полке линии-выноски.
Резьбу на чертеже условно обозначают в соответ-ствии со стандартами на изображение, диаметры, шаги и т. д.
Метрическая резьба обозначается в соответствии с ГОСТ 9150-81.
Метрическая резьба подразделяется на резьбу с крупным шагом, обозначаемой буквой М с указанием номи-нального диаметра цилиндрической поверхности, на кото-рой резьба выполнена, например М12, и резьбу с мелким шагом, обозначаемой указанием номинального диаметра, шага резьбы и поля допуска, например М24×2-6g или М12×1-6Н.
При обозначении левой резьбы после условного обо-значения ставят LH.
Многозаходные резьбы обозначаются, например трех-заходная, М24×З(P1)LH, где М - тип резьбы, 24 - номинальный диаметр, 3 - ход резьбы, P 1 - шаг резьбы. Приведенные обозначения левой и многозаходной резьб могут быть отнесены ко всем метрическим резьбам.
Метрическая коническая резьба обозначается в соот-ветствии с ГОСТ 25229-82. В обозначение резьбы включаются буквы МК. Применяются соединения внут-ренней цилиндрической резьбы с резьбой наружной конической. Размеры элементов профиля конической и цилиндрической резьб принимаются по ГОСТ 9150-81. Соединение такого типа должно обеспечивать ввинчи-вание конической резьбы на глубину не менее 0,8l (где l - длина резьбы без сбега). Обозначение внут-ренней цилиндриче-ской резьбы состоит из номинального диа-метра, шага и номера стандарта (например: М20×1,5 ГОСТ 25229-82).

Рис.1.4.1

Соеди-нение внутренней ци-линдрической резьбы с наружной конической (рис.1.4.1) обозначается дробью М/МК, но-минальным диаметром, шагом и номером стандарта: М/МК 20×1,5LH ГОСТ 25229-82. При отсутствии особых требований к плотности соединений такого рода или при применении уплотне-ний для достижения герметичности таких соединений номер стандарта в обозначении соединений опускается, например: М/МК 20×1,5 LH.
Поле допуска среднего диаметра внутренней цилинд-рической резьбы должно соответствовать 6Н по ГОСТ 16093-81, а предельное отклонение внутреннего диа-метра и среза впадин внутренней цилиндрической резь-бы принимается в пределах: верхнее предельное откло-нение (+0,12) -г- (+0,15), а нижнее предельное откло-нение равняется 0.
Трубная цилиндрическая резьба. Условное обозначе-ние резьбы состоит из буквы G , обозначения размера резьбы, класса точности среднего диаметра (А или В ). Для левой резьбы применяется условное обозначе-ние LH. Например, G1½LH-В-40 длина свинчивания, указываемая при необходимости.
Соединение внутренней трубной цилиндрической резь-бы класса точности А с наружной трубной конической резьбой по ГОСТ 6211-81 обозначается следующим об-разом: например, G/Rp-1½-А.
При обозначении посадок в числителе указывается класс точности внутренней резьбы, а в знаменателе — наружной. Например: G 1½-А/В.
Трубная коническая резьба. В обозначение резьбы входят буквы: R - для конической наружной резьбы, R c - для конической внутренней резьбы, R p - для ци-линдрической внутренней резьбы и обозначение размера резьбы. Для левой резьбы добавляются буквы LH. Ус-ловный размер резьбы, а также ее диаметры, измерен-ные в основной плоскости, соответствуют параметрам трубной цилиндрической резьбы, имеющей тот же услов-ный размер. Поэтому детали с трубной конической резьбой достаточно часто применяются в соединениях с деталями с трубной цилиндрической резьбой, что обес-печивает достаточно высокую герметичность соединений. Резьбовые соединения обозначаются в виде дроби, в числителе которой указывается буквенное обозначение внутренней резьбы, а в знаменателе - наружной. При-мер обозначения:

G/R * 1½ - A

— внутренняя трубная ци-линдрическая резьба класса точности А по ГОСТ 6357-81.
Трапецеидальная резьба. Условное обозначение тра-пецеидальной резьбы состоит из букв Тr , номинального диаметра, хода Р n и шага Р . Например: Tr20×4LH-8H, где LH - обозначение левой резь-бы, 8Н - основное отклонение резьбы.
При необходимости вслед за основным отклонени-ем резьбы указывается длина свинчивания L (в мм). Например: Тг40×6-8g-85; 85 - длина свинчива-ния.
Резьба упорная. Обозначение резьбы состоит из бук-вы S , номинального диаметра, шага и основного откло-нения S80×10-8Н.
Для левой резьбы после условного обозначения резь-бы указывают буквы LH.
Для многозаходной резьбы вводят дополнительно зна-чение хода совместно с буквой Р и значение шага. Так, двухзаходная резьба с шагом 10 мм обозначается S80×2(P10).
Прямоугольная резьба не стандартизована. При изоб-ражении прямоугольной резьбы рекомендуется вычер-чивать местный разрез, на котором проставляют необ-ходимые размеры.
Специальные резьбы. Если резьба имеет стандартный профиль, но отличается от соответствующей стандарт-ной резьбы диаметром или шагом, то резьба называется специальной. В этом случае к обозначению резьбы добавляется надпись Сп , а в обозначении резьбы ука-зываются размеры наружного диаметра и шага резьбы, например: Сп.М19×1Д Резьба с нестандартным про-филем изображается так, как это представлено в п.9 табл.1, с нанесением размеров, необходимых для изго-товления резьбы.