Резьба на болтах как элемент крепежной системы

О чем речь? Резьба на болтах представляет собой важный элемент крепежных систем. Он обеспечивает прочную и долговечную фиксацию соединений, которые находятся под воздействием внешних нагрузок.

Какая бывает? Есть разные виды резьбы на болтах. Выбор зависит от сферы и условий применения. Нужный вариант определяется по параметрам нарезки – наружному и внутреннему диаметру, шагу, профилю, форме контура, профильному углу при вершине.

Задача резьбы на болтах

Крепежные элементы с метрической резьбой (болты, винты, шпильки, гайки и пр.) используют для соединения частей различных конструкций, монтажа оборудования и т. п. Резьбовой крепеж широко распространен в различных отраслях строительства, машиностроения, он используется для решения бытовых задач и проведения ремонтных работ.

Метрическая резьба наиболее широко встречается в России и странах СНГ.

Для всех крепежных элементов (болтов, винтов, саморезов, шурупов и пр.) характерна резьба с основным (крупным) или мелким шагом.

Основные параметры резьбы на болтах

Производители выпускают широкий ассортимент резьбовых метрических крепежных элементов, обладающих следующими техническими характеристиками:

• Наружный диаметр представляет собой расстояние между вершинами противоположных резьбовых граней.
• Внутренний диаметр – это расстояние между противоположными впадинами резьбовых граней.
• Шагом резьбы на болтах называют расстояние между двумя соседними вершинами граней.

Фото: Robert Ruggiero / Unsplash

• Профиль означает высоту витка, определяется как разница между внешним и внутренним сечениями.
• Профильный угол при вершине – часть между боковыми поверхностями граней. Так как в метрической резьбе он составляет 60°, то профиль имеет вид равностороннего треугольника, существенно реже можно встретить резьбу, имеющую форму трапеции, прямоугольника, полусферы.
• Форма контура бывает цилиндрической или конусообразной.

Разберемся, какой шаг резьбы на болтах относится к крупным, а какой – к мелким. Согласно ГОСТ 8724-81, шаг в пределах от 1 до 68 мм считается крупным, более 68 мм – мелким. Кроме того, маленькое расстояние может различаться при различных диаметрах нарезки, в то время как крупное – неизменно.

Профиль метрической резьбы представляет собой равнобедренный треугольник, угол которого равен 60°. Для обозначения параметров нарезки (диаметра и шага) используют метрическую единицу измерения – миллиметр, поэтому и сама она называется метрической. Этот вид резьбы наносят на внешние и внутренние поверхности крепежных деталей в основном цилиндрической формы.

Существуют различные стандарты метрической нарезки. Так, в США и Европе в основном используют крепежи стандарта ISO. Для указания на то, что резьба относится к метрической, применяют литеру «М», указывая ее наружный диаметр, шаг ее указывают после символа «×» (например, М12х0.75).

Основная резьба на болтах

На недорогие и надежные крепежные элементы обычно наносят стандартную резьбу с крупным шагом.

Преимущества такой резьбы на болтах заключаются в:

• простоте изготовления и достаточно высоком классе точности;
• возможности быстрого монтажа и демонтажа крепежных элементов;
• нанесении на детали, изготовленные из материалов различного класса прочности;
• использовании для разного типа крепежей;

• длительном сроке эксплуатации метизов;
• высокой сопротивляемости при нагрузке в направлении продольной оси;
• невысокой стоимости.

Вышеперечисленные достоинства обуславливают широкое распространение болтов с основной резьбой. Во избежание самостоятельного раскручивания под воздействием нагрузки их крепят непосредственно в теле детали, используя для этого гайки с шайбами или гроверами. Преимущество изготовления заключается также в том, что все крепежные элементы одного диаметра имеют единый шаг стандартной нарезки, к примеру, шаг 1,25 мм соответствует болтам М8.

Мелкая резьба на болтах

Если условия эксплуатации конструкции предполагают вибрационные, ударные или динамические нагрузки, вместо метизов со стандартным резьбовым соединением необходимо использовать болты с мелкой нарезкой.

Достоинства резьбы на болтах с мелким шагом заключаются в следующем:

• большое количество витков увеличивает прочность соединения, поскольку шпилька и гайка имеют большую площадь соприкосновения;
• благодаря мелкому шагу резьбы болты самозатягиваются в процессе эксплуатации, в то время как при использовании основной нарезки крепеж может самораскручиваться;
• в технической документации обязательно должно присутствовать указание на шаг мелкой резьбы на болтах.

Диаметр крепежной детали свыше 68 мм предполагает мелкую нарезку.

Для каждого диаметра метрической резьбы возможно нарезание нескольких вариантов мелкого шага, приведенных в таблице ниже:

Виды резьбы на болтах

Питчевая

Для обеспечения большей надежности сцепления наклон витков питчевых соединений составляет 40. Разница между резьбой заключается в геометрии витков, шаге нарезки, размерах внутренней, внешней и средней окружности.

Этот вид резьбы на болтах измеряют в питчах, равных 3,14 дм.

Резьбу делают в виде эвольвенты, трапеции или архимедовой спирали. На размер влияет назначение крепежного соединения. Для нарезки используют резцы, модульные и пальцевые фрезы. Питчевый тип отличается высокой точностью и качеством исполнения.

Дюймовая

Такую резьбу используют при монтаже трубопроводов и арматуры. Как следует из названия, ее диаметр измеряют в дюймах. Минимальный шаг составляет 3/16 дюйма.

Для монтажа разъемных соединений значение имеют как внутренний, так и наружный диаметры резьбы на болтах, ее шаг и высота профиля. Разница с метрической нарезкой состоит в том, что у дюймовой более острый угол наклона и удлиненные гребни витков.

Для дюймовой резьбы характерны цилиндрический или конический профиль. В крепежных элементах первого типа внутренний и наружный диаметры сохраняются по всей длине, количество витков соответствует шагу, поэтому с их помощью создают герметичные соединения.

В профиле второго типа сечение имеет начальное и конечное значение. Отличительными характеристиками такой нарезки являются высокая прочность и устойчивость к истиранию. Ее подготовка сложнее по сравнению с другими видами резьбы.

Метрическая резьба на болтах

Является наиболее распространенной, измеряется в миллиметрах. Именно ее нарезают на большую часть стандартных крепежных элементов.

Метрическая резьба на болтах может быть конической и цилиндрической. С помощью первой выполняют герметичные соединения в резервуарах и технологических магистралях, вторая подходит для общих нужд.

Профиль метрической нарезки представляет собой равнобедренный треугольник с углом 60°. Вершина крепежного элемента может быть заостренной или скошенной.

Фото: Racool_studio / Freepik

Основными параметрами метрической резьбы на болтах являются:

• диаметр;
• шаг (ход);
• высота профиля;
• параметры фаски;
• направление витков;
• место расположения витков (внутренняя или наружная резьба).

Изготовление метрического крепежа выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 16093-2004, который выделяет три класса точности метизов: грубый, средний и точный. Нарезку первого типа используют при производстве прутков или глубоких отверстий, значительные отклонения в этом случае не относятся к дефектам.

Помимо питчевой, дюймовой и метрической нарезки производятся и другие виды крепежных соединений, предназначенных для решения специфических технических задач.

Круглая резьба

Используют при производстве трубопроводной арматуры. Ее изготовление регламентируется требованиями ГОСТ 13536-68. Отличительными чертами являются плавный скругленный профиль и угол наклона витков не более 30°.

Трапецеидальная резьба

Ходовая самотормозящаяся нарезка имеет трапециевидный профиль. Благодаря большой площади контакта соединяемых элементов сила трения в процессе эксплуатации возрастает, что создает эффект торможения, который предотвращает самопроизвольное раскручивание соединения.

Этот вид резьбы на болтах широко используют в робототехнике, а также для фиксации частей сборочных конвейеров и литьевых установок. Производство и контроль качества осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 24738-81.

Упорная резьба

В этой разновидности резьбы на болтах рабочая сторона имеет уклон в 3°. Изготавливают крепеж в соответствии с требованиями ГОСТ 10177-82, применяют для ответственных узловых соединений, в процессе эксплуатации подвергающихся повышенной осевой нагрузке.

Определение шага резьбы болта

Приблизительно определить шаг резьбы болта или гайки можно при помощи обычной линейки. Для получения более точных данных лучше использовать резьбомер и штангенциркуль.

При нарезании правой и левой резьбы на болтах и других метизах производитель руководствуется определенными стандартами, поэтому все резьбовые соединения унифицированы. Шаг метрической нарезки, как уже говорилось ранее, представляет собой расстояние между соседними вершинами или впадинами резьбового профиля.

Фото: fanjianhua / Freepik

Для того чтобы измерить это расстояние, необходимо приложить линейку к резьбовой части болта. При совпадении миллиметрового деления с вершинами витков можно говорить о шаге в 1 мм. В остальных случаях следует подсчитать число витков N на определенном отрезке длины L. Первый виток при этом не учитывается, он считается нулевым, от него начинается отсчет.

Определить шаг резьбы на болтах можно по формуле:

P = L / (N - 1) = 20 мм/(17 - 1) витков = 1.25 мм,

где P – шаг резьбы;

L – длина отрезка в мм;

N – количество витков;

1 – нулевой виток.

Выбор параметров резьбы на болтах

При выборе подходящих болтов, необходимо ориентироваться на шаг резьбы, поскольку от этого параметра зависят прочность соединения, устойчивость конструкции к вибрации и другим механическим воздействиям.

Эксплуатация конструкций в условиях существенных динамических, в том числе вибрационных, нагрузок требует использования болтов с мелким шагом нарезки. Именно такие метизы подходят для монтажа автомобильных дисков: мелкая резьба на болтах предотвращает вероятность раскручивания под воздействием вибраций, возникающих во время движения автомобиля. Широкое применение такой крепеж находит в сферах точного машиностроения, автомобиле- и авиастроения и пр.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Изображение в шапке статьи: Edge2Edge Media / Unsplash