Виды резьбы и их назначение. Резьбы

Резьба – винтовая поверхность определенного профиля, предназначенная для соединения (свинчивания или стягивания) деталей. Формирование резьбового профиля может проходить как на цилиндрической, так и на конической поверхности.

Резьба - винтовая поверхность определенного профиля, предназначенная для соединения (свинчивания или стягивания) деталей. Формирование резьбового профиля может проходить как на цилиндрической, так и на конической поверхности. Широко распространенный метод образования наружной и внутренней резьбовой поверхности – нарезание плашками и метчиками соответственно, а также накатыванием, токарной обработкой резцом и резьбонарезными головками.

По направлению захода резьбовая поверхность подразделяется на левую и правую.

По количеству заходов – на одно- и многозаходную.

Если рассечь резьбовую поверхность осевой плоскостью, то получим геометрический контур резьбы – ее профиль, характеризующийся следующими элементами:

• Боковые стороны – линейные участки профиля, расположенные относительно друг друга под определенным углом, называемым углом профиля.
• Места соединения боковых сторон внутри тела резьбы называются впадинами, снаружи резьбовой поверхности – вершинами.
• Размер окружности, описанной по вершинам наружной или по впадинам внутренней резьбы, называется наружным диаметром, определяющим ее номинальный размер.
• Расстояние, измеренное между соседними витками параллельно оси, равно шагу однозаходного резьбового профиля. Для многозаходной резьбовой поверхности размер шага – произведение расстояния между соседними витками на количество заходов.

Именно профиль резьбовой поверхности определяет ее тип.

Назначение резьбы:

• Изготовление различного крепежа (в этом случае чаще используется метрический и трубный резьбовой профиль).
• Ходовая (упорная или трапецеидальная) резьба применима в механизмах, передающих движение (в винтовых передачах).

Типы резьбы, стандартизация

Метрическая резьба – тип резьбовой поверхности, наиболее часто используемой при изготовлении метизов. Ее геометрические параметры: профиль представляет собой треугольник с равными боковыми сторонами, расположенными под углом 60°. Резьбовые изделия применяются в обширном перечне областей машиностроения, в станкостроении, приборостроении, строительстве и прочих отраслях.

В обозначении при составлении технической документации указывается номинальный диаметр резьбовой поверхности, шаг, если он не является основным, точность изготовления. При проектировании соединений с левой резьбой она обозначается с помощью литер LH. Например: M36х1,5LH.

Коническая резьба используется для образования герметично-уплотненных соединений. Она нарезается на конической поверхности детали с конусностью (уклоном) 1:16. Наружная коническая резьбовая поверхность может свинчиваться как с внутренней конической, так и с цилиндрической метрической резьбой соответствующего шага. В последнем случае обеспечивается ее ввинчивание с коэффициентом 0,8 от максимальной глубины сопряжения. Резьбовой угол профиля - 60°.

Для соединения труб или цилиндрических деталей с тонкими стенками используют трубную резьбу (цилиндрическую). Профиль ее имеет угол наклона боковых стенок зуба относительно друг друга – 55°.

Для обеспечения герметичных соединений используют трубную коническую резьбу с углом профиля при вершине боковых стенок – 55°. Используется она в топливной, масляной и воздухопроводной аппаратуре, а также при подсоединении трубопроводов станков и машин. Нередко применяется сопряжение внутренней цилиндрической с наружной конической резьбой.

Трапецеидальная резьба с профилем, имеющим форму трапеции с углом между ее боковыми сторонами 30°, применяется в нагруженных узлах, работающих по схеме вращательно-поступательного движения. Как правило, это – винты прессов, станков.

Если значительные осевые нагрузки действуют в одном направлении, используют упорную резьбу . Ее трапецеидальному профилю характерен неравномерный наклон боковых сторон: 30° и 3°.

Дюймовая резьба сдает свои позиции: российских стандартов по ее регламентированию в настоящее время нет. Она стандартизирована и применяется на территории Канады, США (UTS и др.), Великобритании (BSW, BSF).

Существуют другие типы специализированного резьбового профиля, применяемого в различных отраслях. Все они стандартизированы документами государств-разработчиков.

Мет­рическая резьба (рис. 120). Основным типом крепежной резьбы в России является метрическая резь­ба с углом треугольного профиля а равным 60°. Размеры ее элементов задаются в миллиметрах.

Рис. 120

Согласно ГОСТ 8724-81 метричес­кая резьба для диаметров от 1 до 600 мм делится на два типа: с крупным шагом (для диаметров от 1 до 68 мм) и с мелким шагом (для диаметров от 1 до 600 мм).

Резьба с крупным шагом применя­ется в соединениях, подвергающихся ударным нагрузкам. Резьба с мелким шагом - в соединениях деталей с тонкими стенками и для получения герметичного соединения. Кроме то­го, мелкая резьба широко применя­ется в регулировочных и установоч­ных винтах и гайках, так как с ее по­мощью легче осуществить точную ре­гулировку.

При проектировании новых ма­шин применяется только метричес­кая резьба.

Дюймовая резьба (рис. 121). Это резьба треугольного про­филя с углом при вершине 55° (а равным 55°). Номинальный диа­метр дюймовой резьбы (наружный диаметр резьбы на стержне) обозна­чается в дюймах. В России дюймо­вая резьба допускается только при изготовлении запасных частей к старому или импортному оборудованию и не применяется при проекти­ровании новых деталей.

Рис. 121

Трубная цилиндрическая резьб а ГОСТ 6357-81, пред­ставляет собой дюймовую резьбу с мелким шагом, закругленными впадина­ми и треугольным профилем с углом 55°. Трубную цилиндрическую резьбы нарезают на трубах до 6". Трубы свыше 6" сваривают. Профиль трубной ци­линдрической резьбы приведен на рис. 122.

Рис. 122

Рис. 123

Трубные конические резьбы при­меняются двух типоразмеров. Труб­ная коническая резьба ГОСТ 6211-81, соответствует закругленному профи­лю трубной цилиндрической резьбы с углом 55° (рис. 123,1).

Коническая дюймовая резьба ГОСТ 6111-52 имеет угол профиля 60°(рис7 123, II). Конические резьбы применяются почти исключительно в трубных соединениях для получения герметичности без специальных уп­лотняющих материалов (льняных ни­тей, пряжи с суриком и т. д.).

Теоретический профиль конической резьбы приведен на рис. 124. Конус­ность поверхностей, на которых изготавливается коническая резьба, обыч­но 1: 16. Биссектриса угла профиля перпендикулярна оси резьбы.

Рис. 124

Диаметральные резьбы конических резьб устанавливаются в основной плоскости (2 - торец муфты), которая перпендикулярна к оси и отстоит от торца трубы 1 на расстоянии I, регламентированном стандартами на кони­ческие резьбы (3 - муфта; 4 - торец трубы; 5 - ось трубы).

В основной плоскости диаметры резьбы равны номинальным диаме­трам трубной цилиндрической резьбы. Это позволяет конические резьбы свинчивать с цилиндричес­кими, так как шаг и профили дан­ных резьб для определенных диа­метров совпадают.

Коническим резьбам присущи аналогичные цилиндрическим резьбам определения и понятия, та­кие, как наружный, сред­ний и внутренний диа­метры резьбы . Шаг резьбы Р h измеряется вдоль оси.

При свинчивании трубы и муф­ты с номинальными размерами резьбы без приложения усилия длина свинчивания равна l.

Обозначение трубной резьбы об­ладает особенностью, которая за­ключается в том, что размер резьбы задается не по тому диаметру, на котором нарезается резьба, а по внутреннему диаметру трубы. Этот внутренний диаметр называется диаметром трубы «в свету» и опре­деляется как условный проходной размер трубы,

Трапецеидальная резьба ГОСТ 9484-81 (рис. 125). Профиль резьбы - равнобочная трапеция с углом а равным 30°. Трапецеидальная резьба применя­ется для передачи осевых усилий и движения в ходовых винтах. Симмет­ричный профиль резьбы позволяет применять ее для реверсивных винто­вых механизмов.

Рис. 125

Упорная резьба ГОСТ 10177-82 (рис. 126). Профиль резьбы - неравнобочная трапеция с углом рабочей стороны 3° и нерабочей - 30°. Упорная резьба обладает высокой прочностью и высоким КПД. Она приме­няется в грузовых винтах для передачи больших усилий действующих в од­ном направлении (в мощных домкратах, прессах и т. д.).

Рис. 126

В прессостроении применяется также упорная резьба. Профиль этой резьбы несколько отличается от упомянутой выше упорной резьбы, Про­филь такой упорной резьбы по ГОСТ 13535-87 представляет собой неравно­бочную трапецию с углом рабочей стороны 0° и нерабочей - 45°.

Прямоугольная и квадратная р е з ь б ы (рис. 127) име­ют высокий КПД и дают большой выигрыш в силе, поэтому они применя­ются для передачи осевых усилий в грузовых винтах и движения в ходовых винтах. Прямоугольные и квадратные резьбы не стандартизированы, так как имеют следующие недостатки: в соединении типа «болт - гайка» труд­но устранить осевое биение; обладают прочностью меньшей, чем трапецеи­дальная резьба, так как основание витка у трапецеидальной резьбы при одном и том же шаге шире, чем у пря­моугольной или квадратной резьб; их труднее изготовить, чем трапецеи­дальную.

Рис. 127

Примечание. В ответственных соедине­ниях эти резьбы заменены трапецеидальной.

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.

Резьба. Резьбовые изделия. Резьбовые соединения.

Методическое указание для студентов первого курса технических специальностей дневного и заочного обучения

Астрахань 2011

Составитель: доц. каф. НГГ Гусева Тамара Викторовна

Рецензент: доцент каф. ХМ Путилин С.А.

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры «Начертательная геометрия и инженерная графика» АГТУ

Протокол № от 2011 г.

Введение

Данные методические указания предназначены для студентов первого курса технических специальностей при изучении ими раздела «Резьба. Резьбовые изделия. Резьбовые соединения» курса «Инженерная графика». Цель работы:

· Освоить основные положения ГОСТ 2.311-68.

· Изучить способы изображения крепежных изделий – болтов, гаек, шайб и шпилек.

· Изучить способы изображения крепежных соединений по действительным размерам.

· Освоить основные положения ГОСТ 2.315-68. Изучить упрощенные изображения крепежных соединений.

Резьба.

Основные понятия и определения.

Резьба – поверхность, образованная при винтовом перемещении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. Резьба,

образованная на цилиндрической поверхно­сти, называется цилиндрической резьбой, на коничес­кой поверхности - конической резьбой.

При резьбовом соединении двух деталей одна из них имеет наружную резьбу, выполненную на наружной поверхности, а другая - внутреннюю, выполненную в отверстии (рис.1).

В машиностроении применяются стандартные цилиндрические и конические резьбы разных типов, отличающихся друг от друга назначением и параметра­ми: метрическая, трубная цилиндрическая, трубная коническая, трапецеидальная, упорная и др. Стандарты, устанавливающие параметры той или иной резьбы, предусматривают также ее условное обо­значение на чертежах. Обозначение резьбы обычно включает в себя буквенное обозначение, определя­ющее тип резьбы, а также размер резьбы (примеры рассмотрены ниже).

Основным элементом резьбы является ее профиль, установленный соответствующим стандартом.

Профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось. На рис. 2 показаны профили резьб общего назначения. Резьба метрическая (рис. 2 а ), резьба трубная (рис. 2 б ), резьба трапецеидальная (рис. 2 в ), резьба упорная (рис. 2 г ). Прямолинейные участки профиля, принадлежащие винтовым поверхностям называются боковыми сторонами профиля. Участки профиля, соединяющие боковые стороны выступов, называются вершинами профиля, участки профиля, соединяющие боковые стороны канавок - впадиной профиля. Угол между боковыми сторонами профиля – ß – угол профиля.

Ось резьбы – прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу.

Наружный диаметр резьбы d – диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или вписанной во впадины внутренней резьбы. Под размером резьбы понимается значение ее наружного диаметра, который называют номиналь­ным диаметром резьбы.

Внутренний диаметр резьбы d 1 – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или описанной вокруг вершин внутренней резьбы. d 2 - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы.

Шаг резьбы - Р рас­стояние между соседними одноимен­ными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.

Часть резьбы, образо­ванная при одном повороте профиля вокруг оси, называется витком . При этом все точки производящего профиля пере­мещаются параллельно оси на одну и ту же величину, которая называется ходом резьбы (P h) . Резьба, образованная движением од­ного профиля, называется однозаходной, образованная движением двух, трех одинаковых профилей и более - многозаходной. У однозаходной резьбы ход равен шагу P h =Р (рис. 3 а ), у многозаходной ход равен шагу, умноженному на число ходов P h =Р х n , где n – число ходов (рис. 3, б ).

Резьба может быть правой или левой. Если ось резьбы расположить вертикально перед наблюдателем, то у правой резьбы видимые витки подни­маются слева направо (рис. 3, а ), а у левой - справа налево (рис. 3, б). Так как применяется преимущественно правая резьба, то на чертеже оговаривают только левую, добавляя к обозначению резьбы «LH» согласно ГОСТ 8724-81 «Резьба метрическая, диаметры и шаги».

Виды резьб.

По назначению резьбы разделяют на крепежные (к ним относятся метрическая и трубная) и кинематические или ходовые (к ним относятся трапецеидальная и упорная).

Метрическая резьба наиболее часто применяется в крепежных изделиях (винты, болты, шпильки, гайки). Основные размеры метрической резьбы устанавли­вает ГОСТ 24705-81. Номинальный профиль и размеры его элементов устанавливает ГОСТ 9150-81. На рис. 4 изоб­ражен профиль метрической резьбы: d - наружный диаметр наружной резьбы (болта); d 1 - внутренний диаметр наружной резьбы (болта); Р - шаг резьбы.

ГОСТ 8724-81 устанавливает диаметры и шаги метри­ческой резьбы. В зависимости от назначения детали метрическую резьбу нарезают с крупным или мелким шагом. При одинаковых номинальных диаметрах шаг мелкой резьбы может быть различным (табл. 1).

Таблица 1

Диаметры и шаги метрической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 8724-81)

Трубная цилиндрическая резьба применяется для соединения труб и фитингов, где требуется герметич­ность. Профиль резьбы - равнобедренный треуголь­ник с углом при вершине 55° (рис. 5).

Трубная резьба разработана в дюймовой системе и имеет мелкие шаги.

1 дюйм (1"") = 25,4 мм. Шаг трубной резьбы задают косвенным способом – указывают число ниток резьбы, укладывающихся на 1"". Для трубной цилиндрической резьбы установлено два класса точности А и В.

Основные размеры трубной цилиндрической резьбы устанавливает ГОСТ 6357-81 (табл. 2).

Таблица 2

Основные размеры трубной цилиндрической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 6357-81)

Трубная коническая резьба (рис. 6) применяется в случаях, когда требуется повышенная герметичность соединения труб при больших давлениях жидкости или газа.

ГОСТ 6211-81 распространяется на трубную коническую резьбу с конусностью 1:16, применяемую в конических резьбовых соединениях (рис. 7),а также в соединениях наружной трубной конической резьбы с внутренней трубной цилиндри­ческой резьбой (рис. 8).

Профиль конической резьбы (рис. 6) - равно­бедренный треугольник с углом 55° при вершине, бис­сектриса которого перпендикулярна к оси конуса. При конусности 1:16 образующая конуса наклонена к оси под углом 1°47"24". Размеры трубной конической резьбы (таблица 4.3) измеряются в основной плоскости.Под основной плоскостью подразуме­вается плоскость, перпендикулярная оси трубы, совпа­дающая с торцом детали (муфты), имеющей внутрен­нюю резьбу. Если деталь с наружной конической резьбой ввинтить в деталь (муфту) без натяга, то эта деталь войдет туда на длину /, определя­ющую положение основной плоскости относительно конца (торца) детали (рис.7).

Условный размер и параметры трубной конической резьбы в основной плоскости (таблица 3) полностью соответствуют параметрам трубной цилиндрической резьбы с тем же условным размером, шагом и числом витков на длине одного дюйма (рис.8).

Таблица 3

Основные размеры трубной конической резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 6211-81)

Трапецеидальная резьба относится к кинематичес­ким резьбам и предназначена для передачи движения. ГОСТ 9484-81 устанавливает про­филь и размеры его элементов. Профиль трапеце­идальной резьбы - равнобочная трапеция с углом между ее боковыми сторонами, равным 30° (рис. 9).

Эта резьба применяется главным образом в деталях механизмов для преобразования вращательного движения в поступательное при значительных нагрузках. Например, в ходовых винтах станков, винтах суппор­тов, грузовых винтах прессов.

Основные размеры для однозаходной трапецеидаль­ной резьбы устанавливает ГОСТ 24737-81, а ГОСТ 24738-81 - диа­метры и шаги (таблица 4).

Таблица 4

Диаметры и шаги трапецеидальных однозаходных резьб, мм

(выдержка из ГОСТ 24738-81)

Основные размеры для многозаходной резьбы уста­навливает ГОСТ 24739-81.

Упорная резьба применяется при больших односто­ронних усилиях, действующих в осевом направлении. ГОСТ 10177-82 предусматривает форму профиля и основные размеры для однозаходной упорной резьбы (таблица 5).

Таблица 5

Диаметры и шаги упорной резьбы, мм

(выдержка из ГОСТ 10177-82)

Профиль резьбы (рис. 10)представляет собой трапецию, одна сторона кото­рой является рабочей стороной профиля, и ее положе­ние определяется углом наклона 3° к прямой, перпен­дикулярной оси. Другая сторона трапеции (нерабочая сторона профиля) имеет угол наклона 30°. Упорная резьба может выполняться с разными шагами при одном и том же диаметре.

Рис. 10

Резьбу изготовляют или режущим инструментом с удалением слоя материала, или накаткой путем выдавливания. При выводе инструмента из металла резьба как бы сходит на нет, образуя сбег резьбы. Длиной резьбы называют длину участка поверхности, на которой образована резьба, включая сбег резьбы и фаску. Фаска это коническая поверхность, служит для облегчения наворачивания гайки на болт, ввинчивания шпильки в резьбовое отверстие и т.д. Как правило, на чертежах указывают только длину резьбы с полным профилем (рис. 11, а ).Если резьбу вы­полняют до некоторой поверхности, не позволяющей перемещать резьбообрзующий инструмент до упора к ней, то образуется так называемый недовод резьбы (рис. 11, б ).Сбег плюс недовод образуют так называемый недорез резьбы. Если требуется изготовить резьбу пол­ного профиля, без сбега, то для вывода резьбообразуюшего инструмента делается проточка, диаметр которой для наружной должен быть немного меньше внутреннего диаметра резьбы, а для внутренней резьбы - немного больше на­ружного диаметра резьбы (рис. 11, в ).

1.3 Изображение резьбы .

Построение точного изображения витков резьбы требует большой затраты времени, поэтому на чертежах резьбу изображают условно, независимо от профиля резьбы. Согласно ГОСТ 2.311-68, резьбу на стержне изображают сплошными основными ли­ниями по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими - по внутреннему на всю длину резьбы, включая фаску (рис. 12,а ). На видах, полученных про­ецированием на плоскость, перпендику­лярную оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу сплошной тонкой линией, приблизительно равную 3 / 4 окружности и разомкнутую в любом месте.

На изображениях резьбы в отвер­стии сплошные основные и сплошные тонкие линии как бы меняются местами (рис. 12, б ).

Фаски на стержне с резьбой и в отвер­стии с резьбой, не имеющие специального конструктивного назначения, в проекции на плоскость, перпендикулярную оси стержня или отверстия, не изображают. Границу резьбы на стержне и в отверстии проводят в конце полного профиля резьбы, до сбега, основной ли­нией (или штриховой, если резьба изо­бражена как невидимая), которую про­водят до линий наружного диаметра резьбы. Расстояние между ли­ниями, изображающими наружный и внутренний диаметры резьбы, согласно ГОСТ 2.303-68, не должно быть менее 0,8 мм и не больше шага резьбы. Сбег резьбы изображается тонкой линией, проводимой примерно под углом 30° к оси резьбы (рис. 12). Сбег резьбы на производственных черте­жах показывают редко. Невидимую резьбу изображают штриховыми линиями одинаковой толщины по наружному и внутреннему диаметрам.

На чертежах, по которым резьбу не выполняют, резьбу в глухом резьбовом отверстии (гнезде) допускается условно изображать, как показано на рис. 13.

В резьбовых соединениях, изображенных в разрезе, резьба стержня закрывает резьбу отверстия (рис. 14, а, б), на разрезах штри­ховка доводится до сплошных основных линий. Более подробные сведения об изображении резьбы изложены в ГОСТ 2.311-68.

Профильрезьбы установлен ГОСТ 9150-81 и представляет собой треугольник с углом при вершине 60 о.

Это основной вид крепежной резьбы. Предназначен для соединения деталей непосредственно друг с другом или с помощью стандартных изделий, имеющих метрическую резьбу, – болтов, винтов, шпилек, гаек.

Основные ее элементы и параметры задаются в миллиметрах (ГОСТ 24705-81).

Согласно ГОСТ 8724-81 метрические резьбы выполняются с крупным и мелким шагом на поверхностях диаметром от 1 до 68 мм, свыше 68 мм резьба имеет только мелкий шаг, причем мелкий шаг резьбы может быть разным для одного и того же диаметра, а крупный имеет только одно значение. Крупный шаг в условном обозначении резьбы не указывается. Так, для резьбы диаметром 10 мм крупный шаг резьбы равен 1,5 мм,мелкий - 1,25; 1; 0,75; 0,5 мм.

М18-6g резьбаметрическаянаружная, номинальныйдиаметр 18 мм, шагкрупный, поледопуска резьбы6g;

М18х0,5-6g то же, шаг мелкий Р =0,5;

М18LH-6g то же, но левая;

М18-6Н резьба метрическаявнутренняя, номинальныйдиаметр 18 мм, шагкрупный, поледопуска резьбы6Н.

Резьба дюймовая

В настоящее время нет стандарта, который регламентирует основные размеры дюймовой резьбы. Ранее существовавший ОСТ НКТП 1260 отменен, и применение дюймовой резьбы в новых разработках не допускается.

Резьба треугольного профиля с углом при вершине 55 о.

Резьба трубная цилиндрическая

В соответствии с ГОСТ 6311 –81 трубная цилиндрическая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т.е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, равным 55°.

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 номинальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.

Примеры условного обозначения:

G1 1 / 2 -А резьба трубная цилиндрическая, 1 1 / 2 условный проход в дюймах, класс точности А;

G1 1 / 2 LH-B-40 то же, но левая, класс точности В, длина свинчивания 40 мм.

Резьба упорная

Резьба трапецеидальная

Резьба с профилем в виде равнобочной трапеции с углом 30 о. Применяется для передачи возвратно-поступательного движения или вращения в тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединениях. Часто используется при изготовлении ходовых винтов, согласно ГОСТ 24738-81 выполняется на поверхностях диаметром от 8 до 640 мм.

Трапецеидальная резьба может быть однозаходной (ГОСТ 24738-81, ГОСТ 24737-81) и многозаходной (ГОСТ 24739-81). ГОСТ 9484-81 устанавливает профиль трапецеидальной резьбы.

Tr40 х6 - трапецеидальная однозаходная резьба с наружным диаметром 40 мм, шагом 6 мм.

Резьба упорная

Резьба с профилем в виде неравнобочной трапеции с углом рабочей стороны 3 о и нерабочей - 30 о. Упорная резьба, как и трапецеидальная , может быть однозаходной и многозаходной . Выполняется на поверхностях диаметром от 10 до 640 мм (ГОСТ 10177-82). Применяется для передачи больших усилий, действующих в одном направлении: в домкратах, прессах и т.д.

Пример условного обозначения:

S80х 10 - упорная однозаходная резьба с наружным диаметром 80 мм, шагом 10 мм;

S80х 20(P10) - упорная многозаходная резьба с наружным диаметром 80 мм, величиной хода 20 мм, шагом 10 мм.

Резьба прямоугольная (квадратная)

Эта резьба имеет прямоугольный (или квадратный) нестандартный профиль, поэтому все ее размеры указываются на чертеже. Применяется для передачи движения тяжело нагруженных подвижных резьбовых соединений. Обычно выполняется на грузовых и ходовых винтах.

Резьба круглая

Р езьба с круглым профилем (ГОСТ 6242-83) обладает сравнительно большим сроком службы и повышенным сопротивлением при значительных нагрузках. Применяется при изготовлении часто свинчиваемых соединений (шпиндели, вентили и т.д.), работающих в загрязненной среде, а также тонкостенных деталей с накатанной или штампованной резьбой (цоколь электролампы и т.д.).

Пример условного обозначения:

Rd16 - круглая резьба с наружным диаметром 16 мм.

Если круглая резьба применяется в соединениях санитарно-технической арматуры, то ее обозначение будет следующим: Кр12х2,54 (ГОСТ 13536-68).