Метрическая резьба: таблица размеров и параметры по гост

История

Схема «резьбового» сустава у жука тригоноптеруса

Долгое время считалось, что резьбовое соединение, наряду с колесом и зубчатой передачей, является великим изобретением человечества, не имеющим аналога в природе. Однако в 2011 году группа учёных из Технологического института Карлсруэ опубликовала в журнале Science статью о строении суставов у жуков-долгоносиков вида Тригоноптерус облонгус, обитающих на Новой Гвинее. Оказалось, что лапы этих жуков соединены с телом с помощью вертлуга, который ввинчивается в коксу (тазик) — аналог тазобедренного сустава у насекомых. На поверхности вертлуга расположены выступы, напоминающие конический винт. В свою очередь, поверхность коксы также снабжена резьбовой выемкой. Такое соединение обеспечивает более надежное крепление конечностей, чем шарнирное, и гарантирует ведущему древесный образ жизни насекомому большую устойчивость.

Применение винтовых поверхностей в технике началось ещё в античные времена. Считается, что первым винт изобрел Архит Тарентский — философ, математик и механик, живший в IV—V веках до н. э. Широко известен изобретённый Архимедом винт, применявшийся для перемещения жидкостей и сыпучих тел. Первые крепёжные детали, имеющие резьбы, начали применяться в Древнем Риме в начале нашей эры. Однако из-за высокой стоимости они использовались только в ювелирных украшениях, медицинских инструментах и других дорогостоящих изделиях.

Широкое применение ходовые и крепёжные резьбы нашли лишь в Средневековье. Изготовление наружной резьбы происходило следующим образом: на цилиндрическую заготовку наматывалась смазанная мелом или краской верёвка, затем по образовавшейся спиральной разметке нарезалась винтовая канавка. Вместо гаек со внутренней резьбой использовались втулки с двумя или тремя штифтами.

В XV—XVI веках началось изготовление трёх- и четырёхгранных метчиков для нарезания внутренней резьбы. Обе сопрягаемые детали с наружной и внутренней резьбой для свинчивания подгонялись друг под друга вручную. Какая-либо взаимозаменяемость деталей полностью отсутствовала.

Предпосылки к взаимозаменяемости и стандартизации резьбы были созданы Генри Модсли (Henry Maudslay) приблизительно в 1800 году, когда изобретённый им токарно-винторезный станок сделал возможным нарезание точной резьбы. Ходовой винт и гайку для своего первого станка он изготовил вручную. Затем он выточил на станке винт и гайку более высокой точности. Заменив первый винт и гайку новыми, более точными, он выточил ещё более точные детали. Так продолжалось до тех пор, пока точность резьбы не перестала увеличиваться.

В течение следующих 40 лет взаимозаменяемость и стандартизация резьб имели место лишь внутри отдельных компаний. В 1841 году Джозеф Витуорт разработал систему крепежных резьб, которая, благодаря принятию её многими английскими железнодорожными компаниями, стала национальным стандартом для Великобритании, названным британским стандартом Витворта (BSW). Стандарт Витворта послужил основой для создания различных национальных стандартов, например, стандарта Селлерса (Sellers) в США, резьбы Лёвенхерц (Löwenherz) в Германии и т. д. Количество национальных стандартов было очень велико. Так, в Германии в конце XIX века было 11 систем резьбы с 274 разновидностями[источник не указан 373 дня].

В 1898 году Международный Конгресс по стандартизации резьбы в Цюрихе определил новые международные стандарты метрической резьбы на основе резьбы Селлерса, но с метрическими размерами.

В Российской империи стандартизация резьб на государственном уровне отсутствовала. Каждое предприятие, выпускавшее резьбовые детали, использовало собственные стандарты, основанные на зарубежных аналогах.

Первые мероприятия по стандартизации резьб были предприняты в 1921 году Наркоматом путей сообщения РСФСР. Им на основе немецких стандартов метрической резьбы были выпущены таблицы норм НКПС-1 для резьб, использовавшихся на железнодорожном транспорте. Таблицы включали в себя метрические резьбы диаметром от 6 до 68 мм.

В 1927 году на основе данных таблиц комитетом по стандартизации при Совете труда и обороны был разработан один из первых государственных стандартов СССР — ОСТ 32. В этом же году для резьб по стандарту Витворта был разработан ОСТ 33А. К началу 1932 года были разработаны ОСТ для трапецеидальных резьб на основе модернизированных американских стандартов Acme.

В 1947 году была основана Международная организация по стандартизации (ISO). Стандарты резьбы ISO в настоящее время являются общепринятыми во всем мире, в том числе и в России.

Основные параметры резьбы и единицы измерения

Единицы измерения диаметра

Схема цилиндрической резьбы.

Схема конической резьбы.

• Метрическая резьба — с шагом и основными параметрами резьбы в миллиметрах.
• Дюймовая резьба — все параметры резьбы выражены в дюймах (″), шаг резьбы в долях дюйма. Для трубной дюймовой резьбы размер в дюймах характеризует условно просвет в трубе, а наружный диаметр на самом деле существенно больше. Метрическая и дюймовая резьба применяется в резьбовых соединениях и винтовых передачах.
• Модульная резьба — шаг резьбы измеряется модулем (m). Чтобы получить размер в миллиметрах, достаточно модуль умножить на число пи (π{\displaystyle \pi }).
• Питчевая резьба[неизвестный термин] — шаг резьбы измеряется в питчах[неизвестный термин] (p). Для получения числового значения (в дюймах) достаточно число пи (π{\displaystyle \pi }) разделить на питч. Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали, эвольвенты окружности, удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции.

Основные параметры резьбы

• Шаг (P) — расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра, в долях дюйма или числом ниток на дюйм — это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например: 28, 19, 14, 11).
• Наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D). Равен диаметру заготовки болта перед нарезкой резьбы.
• Средний диаметр (D₂, d₂), диаметр цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы.
• Внутренний диаметр (D₁, d₁), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d₁) или вершины внутренней резьбы (D₁). Равен диаметру отверстия заготовки гайки перед нарезкой резьбы:

• Высота исходного треугольника резьбы (H).
• Срез резьбы (с).
• Угол конуса конической резьбы (ϕ{\displaystyle \phi }).
• Угол подъёма резьбы (ψ{\displaystyle \psi }):

Классы точности и правила маркировки

Резьба, относящаяся к дюймовому типу, как указывает ГОСТ, может соответствовать одному из трех классов точности – 1, 2 и 3. Рядом с цифрой, обозначающей класс точности, ставят буквы «А» (наружная) или «В» (внутренняя). Полные обозначения классов точности резьбы в зависимости от ее типа выглядят как 1А, 2А и 3А (для наружных) и 1В, 2В и 3В (для внутренних). Следует иметь в виду, что 1-му классу соответствуют самые грубые резьбы, а 3-му – самые точные, к размерам которых предъявляются очень жесткие требования.

Предельные отклонения размеров по ГОСТу

Чтобы понять, каким параметрам соответствует конкретный резьбовой элемент, достаточно разобраться в обозначении резьбы, которая на него нанесена. Обозначение, о котором идет речь, используют многие зарубежные производители, которые работают по американским стандартам, относящимся к элементам резьбовых соединений.

Пример условного обозначения дюймовой резьбы

В такой маркировке содержится следующая информация о резьбе:

• номинальный размер (наружный диаметр) – первые цифры;
• число витков, приходящихся на дюйм длины;
• группа;
• класс точности.

Если возник вопрос- как определить тип и размер резьбы Соединительная арматура для труб и шлангов

соединения пользуйся таблицей ниже.

Обрати внимание на следующее:

• соединения с дюймовой резьбой выделены цветом
• рядом с размером дюймового шага в tpi указан размер шага в мм
• соединения с наружной конической резьбой обычно не имеют зарезьбовой канавки
• конические фитинги BSPT и NPT очень похожи, но у BSPT на шестиграннике есть метка – риска

Важный ахтунг – вполне возможны ситуации когда дюймовый и метрический шаги весьма близки по размерам (такое возможно на соединениях JIC).

Читать также: Скребковый конвейер принцип работы

В этом случае можно спутать дюймовую Резьба дюймовая цилиндрическая американская UNF (Unified Thread Standard)

UNC UNF и метрическую резьбы.

Резьбовой крепеж является одним из самых популярных для присоединения деталей, сборки изделий, оборудования, конструкций. Нет такой отрасли, где бы он не использовался. Характеристик резьбы много: шаг, поле допуска, количество заходов, номинальный диаметр, вид профиля и другие. Одна из таких – единицы измерения, дюймы или миллиметры.

Часто бывает ситуация, когда нужно заменить болт, шпильку или винт, но приобретенный по максимальной схожести “на глазок” крепеж не ввинчивается в посадочное отверстие. Одна из причин – попытка ввинтить в отверстие с метрической резьбой крепежное изделие с наружной дюймовой резьбой. Или наоборот. Такая ситуация часто возникает при замене крепежа на изделиях или оборудовании, произведенных в Великобритании, США, Японии, Австралии. Там дюймовая резьба является приоритетной.

Как отличить дюймовую резьбу от метрической? Есть два основных способа – измерением шага и диаметра или с помощью специального инструмента.

Измерение

Маркировка резьбы крепежной детали в метрической и дюймовой системах выполняется по разному. В метрической, это указание шага резьбы (расстояние между соседними нитками) в миллиметрах, тогда как в дюймовой – количество витков на один дюйм.

Определение типа и размера резьбы крепежа сводится к следующим операциям. С помощью штангенциркуля измерить диаметр. Затем с помощью дюймовой линейки или штангенциркуля измерить количество витков в одном дюйме и шаг резьбы. Можно воспользоваться и обычной линейкой с отмеренными 2,54 мм (1 дюйм = 2,54 мм). Шаг метрической резьбы на мелком крепеже можно узнать, измерив расстояние между 10 витками и полученное значение разделить на 10. Полученные значения следует сопоставить с таблицей ниже. Максимальное совпадение по диаметру, количеству витков, шагу указывает на размер и тип резьбы. Нужно отметить, что существует много разных видов дюймовых резьб. В таблице приведены наиболее распространенные в диапазоне диаметров от 8 мм до 64 мм.

Для измерения резьбы также можно воспользоваться резьбомером. Это его прямое назначение. Резьбомер представляет собой набор пластин с выступающими зубьями под конкретную резьбу объединенных на единой оси. Размер резьбы выгравирован или нанесен несмываемой краской на самой пластине. Проверка резьбы выполняется путем прикладывания к резьбе наиболее близких по размеру пластин. При полном совпадении, без зазоров резьбу можно считать определенной, а ее размер посмотреть на пластине резьбомера. Выпускаются резьбомеры отдельно под метрическую, дюймовую резьбу или под оба вида.

Параметры резьбы и ее разновидности

Процесс нарезания внутренних канавок в отверстии метчиком:1 – вороток; 2 – метчик; 3 – деталь с подготовленным отверстием

Принято делить резьбы по типам и назначению. Есть несколько критериев, которыми пользуются для определения определенного вида:

единицы измерения. Основными мировыми исчислениями для техники являются СИ и дюймовая система. Принято пользоваться миллиметрами или дюймами

Важно! При создании трубопроводной сети используют дюймовую трубную резьбу; в зависимости от числа нарезаемых ручьев принято делить на: одно-, двух- и трехзаходные резьбовые изделия. Большее количество применяется крайне редко; важным показателем является вид профиля вырезаемой канавки

Чаще всего применяют треугольный вид. Он может иметь 60 ⁰ при вершине (метрические) или 55 ⁰ – дюймовые. Помимо этого изготавливают прямоугольные (для ходовых винтов и гаек), круглые (для электрических ламп) и трапециевидные (упорные типы); по направлению вращения делят на: правые (если смотреть вдоль оси и движении вперед, то вращение происходит по часовой стрелке), левые – закручивание производится вращением против часовой стрелки; уже отмечалось, что нарезают канавки снаружи (наружная) и внутри (резьба в отверстии); по форме образующей поверхности: цилиндрическая (распространена повсеместно) и коническая (используется при изготовлении затягивающихся пробок); назначение резьбовых сочленений может быть различным: крепежное (соединяет детали в единый узел); крепежно-уплотнительный (не только фиксирует детали между собой, а также предотвращает проникновение газов и жидкостей между соединяемыми изделиями); ходовые, предназначенные для ориентированного перемещения вдоль оси винтовой поверхности на заданное расстояние.

Основные параметры резьбового соединения (метрическая, заглавные буквы обозначают внутреннюю поверхность гайки, строчные – отвечают за наружную болта):

d – наружный диаметр болта, на поверхности которого нарезается резьба. Номинальный параметр, мм; D – наружный диаметр резьбы на гайке, мм; d₂ – значение среднего диаметра на болте, мм; D₂ – размер среднего диаметра гайки, мм; D₁ – диаметр гайки внутри канавок, мм; d₁ – диаметр болта по внутренней поверхности винтовой линии, мм; D₁ – минимальный диаметр канавки на гайках, мм; d₃ – минимальный диаметр болта по канавкам, мм; Р – резьбовой шаг, мм; Н – высота треугольника, задающего профиль резьбы.

Основные типы резьбы

На практике чаще всего используется метрическая резьба. Ее обозначают буквой М (в импортном исполнении могут указывать букву J). Рядом указывается число, характеризующее номинальный диаметр соединения. Но кроме обычных метрических исполнений используются еще ряд специальных:

МК (JK) – метрическая для конусов; G или R – дюймовая трубная. Для отечественных пользователей на чертежах указывается значок дюйма (“) и надпись трубная; Е – круглая с профилем Эдисона используется для электрических ламп. В отечественном исполнении принято указывать номинальный диаметр и добавлять круглая электроламповая

Внимание! На практике специального инструмента для нареки подобных устройств нет. Винтовая линия производится накатыванием на тонкостенную жесть

Подобные операции выполняются в условиях крупных предприятий; Тr – трапециевидная поверхность профиля. В отечественных изделиях обязательно прописывается слово трапециевидная с обязательным указанием параметров трапеции; Кр – появление на рынке сантехнической арматуры импортного исполнения привело к тому, что появилась круглая резьба для санитарно-технических устройств, изготавливаемых на базе сплавов меди. Использование подобных изделий ограничено, но некоторые могут с ними столкнуться в повседневной практике; S и S45 – упорный тип профиля резьбового соединения. Имеет довольно ограниченное применение. Она встречается в станках, а также на судах. S45 указывает на усиленное исполнение; BSW, UTS – так обозначают дюймовые резьбы в спецификациях. BSW – это цилиндрическое исполнение. UTS – конический вид винтовой линии; NPT – для нефтяников существует свой стандарт резьбовых соединений труб. Здесь традиционно применяется дюймовый размер. В зависимости от диаметра могут использоваться треугольные или прямоугольные виды профилей.

Основные типы резьбы по ГОСТ и отраслевым стандартам

Шаг резьбы основной и мелкий у болтов и гаек

Таблица болтов с шагом резьбы для болтов, гаек, винтов и резьбовых шпилек.

Как определить размер резьбы без резьбомера, читайте в нашей специальной статье.

Буква «М» около диаметра резьбы дает нам знать, что резьба метрическая, т.е. не дюймовая, а именно метрическая 

Метрический шаг резьбы — расстояние в миллиметрах между двумя идентичными точками, расположенными на одноименных боковых соседних витках профиля. Измеряется параллельно оси резьбы.

Это один из ключевых параметров резьбового изделия, наряду с диаметрами (номинальным, внутренним, наружным), направлением вращения, типом профиля, количеством ходов.

В ГОСТ 8724-2002 указано соответствие этих характеристик в диапазоне диаметров от 0,25 до 600 мм и шагов от 0,075 до 8 мм.

В соответствии с нормативным документом предприятиями-производителями может выпускаться крепеж с 2-мя типами шагов метрической резьбы — мелким и крупным.

Для одного размера крепежного изделия стандартом определен только один крупный и несколько мелких шагов резьбы.

Для крепежа номинальным диаметром менее 1 мм в соответствии с ГОСТом установлен только крупный, от 1 мм до 64 мм — крупный и мелкий, от 72 мм до 600 мм — только мелкий.

Выбираем параметры

Как правильно выбрать метизы, с какими параметрами? Основной шаг резьбы для метизных изделий, используемых на территории РФ — метрический крупный. Практически весь строительный крепеж с крупным шагом резьбы.

Он продается продается повсеместно в метизных магазинах и компаниях и является рекомендуемым к применению. Резьбовые метизы с мелким шагом в основном используют в точках крепления, подверженных вибрационным, динамическим знакопеременным нагрузкам.

Например, гайки и болты с мелким шагом резьбы крепят колесные диски к ступице. Крепеж с мелкой резьбой высоко востребован в автомобиле-, судо-, станко- и авиастроении.

Шаг резьбы в маркировке крепежа

Соответственно ГОСТ 8724-2002 обозначение крупного шага резьбы в маркировке опускается, а размер мелкого указывается.

Например:

М16 — резьба метрическая (знак “М”) с номинальным диаметром 16 мм и крупным шагом (крупный шаг резьбы болта, гайки, шпильки, винта 2,0 мм);

М16 х 1 — резьба метрическая (знак “М”) с номинальным диаметром 16 мм и мелким шагом 1,0 мм.

Обозначение шагов резьбы гаек, штанг, болтов, винтов идентично, независимо от того, внутренняя или наружная.

Полное обозначение резьбы включает:

• М — метрическая;
• номинальный диаметр;
• размер шага в миллиметрах (крупный опускается);
• направление — для левой LH;
• специальное обозначение многозаходной Ph со значением хода.

Посмотреть соотношение диаметров метизов с основным и мелким шагом резьбы можно в таблице выше.

Полезные советы 09.07.2019 14:48:23

Разновидности дюймовых резьб

Существует множество видов резьбовых соединений, размерностью которых являются дюймы, но среди них в России выделяют следующие основные виды:

• Трубная цилиндрическая
• Трубная коническая 

Каждая категории обладает своими особенностями. Цилиндрическая трубная резьба регулируется ГОСТом 6357-81. Размеры резьбы стандартизированы и занесены в специальную таблицу. Данные дюймовые резьбы, в первую очередь, отличаются более мелким шагом, что означает меньшее количество витков на один дюйм.

Таблица. Трубная цилиндрическая резьба. ГОСТ 6357-81.

Вторым ее отличием является более скругленный профиль. Он способствует более плотному контакту витков друг к другу, что уменьшает вероятность образования течи при транспортировке жидкости через данное резьбовое соединение.

Нарезку трубной цилиндрической резьбы производят на трубах, диаметр которых не превышает 6 единиц дюйма. При величине труб свыше данного размера требуется применение высокоточного оборудования, что повышает производственные издержки. В этом случае эффективнее как с технологической, так и с финансовой точки зрения произвести крепеж труб методом сварки.

Трубная коническая резьба представлена ГОСТом 6211-81. Таблица размеров, пределы отклонений и величина нагрузок описаны данным стандартом. По типу профиля витков коническая резьба схожа с дюймовой, но имеет 2 довольно важных отличия.

Трубная коническая резьба. ГОСТ 6211-81.

Прежде всего это то, что существует два типа углов профиля: 55 и 60 градусов. Второе различие — резьба нарезается по конусу, благодаря чему конические резьбы обладают таким качеством как самоуплотняемость (таблица со значениями конусности указана в справочной литературе). Поэтому крепежные соединения с помощью них не требуют использования дополнительных уплотняющих элементов: льняная нить, пряжа с суриком и прочее.