§ 10. Різьба та її елементи

1. Які існують способи з'єднання деталей?

У сучасній техніці великого поширення набули різьбові з’єднання, що застосовують для рознімного з’єднання деталей. До їх позитивних якостей належать універсальність, надійність, зручність складання та розбирання, простота виготовлення. Основними деталями різьбових з’єднань є гвинти, болти з гайками та шпильками (мал. 99).

Гвинти відрізняються від болтів тим, що загвинчуються безпосередньо в різьбові отвори з’єднуваних деталей виробу. У гвинтових з’єднаннях, на відміну від болтових, немає гайок.

Шпилька - циліндричний стержень з різьбою на двох кінцях. Один кінець шпильки вгвинчується в різьбовий отвір деталі, а на другий нагвинчується гайка. Шпилькове з’єднання (мал. 100, б) складається зі шпильки, шайби, гайки та з’єднуваних деталей. Ці з’єднання використовують, коли немає місця для головки болта або коли одна зі з’єднуваних деталей має значну товщину.

Щоб уявити, як утворюється різьба, розглянемо такий приклад. Візьмемо циліндр 1 і паперовий прямокутний трикутник 2 (мал. 101). Катет АВ трикутника дорівнює довжині кола основи циліндра. Намотаємо цей трикутник на циліндр, тримаючи його так, щоб катет АВ збігався з основою циліндра. Катет АВ обернеться навколо осі один раз, а гіпотенуза АС утворить криву на поверхні циліндра, яка називається гвинтовою лінією. Кут а, під яким піднімається гвинтова лінія, називається кутом підйому гвинтової лінії. Гвинтова лінія (різьба) може бути правою і лівою, залежно від напрямку підйому витків на циліндричній поверхні.

Якщо гвинтова лінія піднімається зліва направо (проти годинникової стрілки), то відповідна їй різьба називається правою (мал. 101, а). При утворенні гвинтової лінії в протилежному напрямку (мал. 101, б) відповідна їй різьба називається лівою.

Якщо по цих лініях прорізати канавки певного профілю, то утвориться різьба, назва якої залежить від геометричної форми канавки (мал. 102).

Великого поширення в техніці набула метрична різьба. Це різьба, профіль якої має вигляд рівностороннього трикутника з кутом при вершині 60° (мал. 103).

Щоб запобігти заїданню різьби під час загвинчування, на вершині виступи гвинта й гайки плоско зрізують. Контури виступів і заглибин різьби, що утворяться від поздовжнього розрізу гвинта, називають профілем різьби.

Якщо різьбу нарізують на зовнішній поверхні, її називають зовнішньою, а якщо всередині отвору - внутрішньою.

Різьба характеризується її елементами (мал. 104).

Кроком різьби S називають відстань, яку проходить гвинт у поздовжньому напрямі за один оберт.

Кутом профілю різьби р називають кут між бічними сторонами профілю різьби, виміряний у площині, що проходить через вісь болта.

Зовнішній діаметр різьби d - це найбільший діаметр, вимірюваний по вершині різьби в площині, перпендикулярній до осі болта.

Внутрішній діаметр різьби d₁ - це діаметр уявного циліндра, твірні якого проходять через вершини профілю різьби для гвинта й вершини виступів профілю гайки.

Висота профілю (глибина різання, t) - це відстань від вершини різьби до її основи, виміряна перпендикулярно до осі поверхні, на якій вона нарізана.

Метрична різьба характеризується кроком і діаметром гвинта, вираженим у міліметрах. Метричні різьби поділяють на різьби з великим та малим кроком різьби. Різьби з великим кроком різьби (мал. 105, а) позначають літерою М і цифрою, що характеризує діаметр, наприклад М5, М8 тощо. Такий запис означає, що метрична різьба з нормальним (визначеним стандартом) кроком та її діаметром відповідно 5 мм та 8 мм. Різьби з дрібним кроком (мал. 105, б) позначають літерою М і цифрами, які показують діаметр різьби і крок (через знак множення), наприклад: М12х1; М24х1,5 тощо.

У практиці слюсарної обробки часто виникає потреба визначити розміри елементів різьби на готовій деталі. У цьому випадку зовнішній діаметр вимірюють штангенциркулем або мікрометром. Крок різьби визначають за допомогою різьбоміра (мал. 106).

За відсутності різьбоміра крок різьби вимірюють масштабною лінійкою. Вимірявши певну довжину ниток різьби, крок різьби S визначають за формулою:

де L - довжина вимірюваної величини; n - кількість ниток різьби (мал. 107).

Зображувати різьбу такою, як ми її бачимо, дуже складно. Тому на кресленнях це роблять спрощено.

На зовнішній поверхні (на стержні) по зовнішньому діаметру різьбу зображують суцільною товстою основною лінією (мал. 108, а), що відповідає внутрішньому діаметру різьби, проводять суцільною тонкою лінією на всій довжині різьби, включаючи і фаску. Причому на вигляді, утвореному проеціюванням на площину, перпендикулярну до осі стержня, проводять дугу, яка приблизно дорівнює довжині (s) кола, розімкнутого в будь-якому місці, але не на центрових лініях.

Різьбу на внутрішній поверхні (в отворі) показують суцільною тонкою лінією по зовнішньому й суцільною товстою - по внутрішньому діаметру (мал. 108, б). Зверни увагу, що штрихування в розрізі, де показано різьбу, завжди доводять до суцільної товстої лінії.

Суцільну тонку лінію при зображенні різьби проводять на відстані не менше ніж 0,8 мм від суцільної товстої основної лінії і не більше від кроку різьби.

Розглянемо основні види браку при нарізуванні різьби та заходи щодо запобігання їм.

Під час нарізування різьби трапляються різні види браку. Найпоширеніші з них - поломка мітчика в отворі, рвана різьба, зрив різьби тощо.

Поломка мітчика в отворі може статися внаслідок неуважності, під час роботи затупленим мітчиком і через забивання канавок мітчика стружкою. Цей вид браку потребує значної затрати часу на виймання мітчика, окрім того псує різьбу, а іноді спричиняє брак деталі. Щоб запобігти поломці мітчика, під час роботи слід бути уважним, користуватися справним і гострим мітчиком, частіше виймати його для видалення стружки.

Рвана різьба буває під час роботи тупим мітчиком чи плашкою, за відсутності змащування і внаслідок неправильного встановлення різьбонарізного інструмента відносно нарізуваної деталі. Тому, щоб не допустити цього виду браку, необхідно застосовувати правильно загострені мітчики та плашки, змащувати й правильно, без перекосів, установлювати різальний інструмент.

Неповна різьба буває тоді, коли діаметр отвору під різьбу більший, ніж це потрібно для даних умов роботи (матеріалу деталі й розміру різьби), а також коли діаметр стержня під різьбу менший від установленого технічними вимогами. За правильно вибраного й виконаного діаметра отвору для внутрішньої різьби та діаметра стержня для зовнішньої різьби цього браку не буде.

Зрив різьби буває в тих випадках, коли діаметр просвердленого отвору під різьбу менший від потрібного або ж діаметр стержня під зовнішню різьбу більший, ніж це передбачено. Щоб запобігти зриву різьби, потрібно вибирати правильний діаметр отвору і стержня.

Для контролю внутрішніх різьб застосовують граничні різьбові калібр-пробки (мал. 109, а). Якщо в отвір не проходить прохідна калібр-пробка або проходить непрохідна калібр-пробка, то деталь вважають браком.

У першому випадку брак можна виправити, якщо різьбовий отвір пройти новим справним мітчиком, який збільшить діаметр різьби. У другому випадку брак усунути неможливо.

Якість зовнішньої різьби перевіряють різьбовими калібр-кільцями (мал. 109, б), різьбовими мікрометрами або різьбомірами.

Застосування гвинтових поверхонь у техніці почалося ще в античні часи. Вважається, що першим гвинт винайшов Архіт Та-рентський - філософ, математик і механік, який жив у V—IV ст. до н. е. Широко відомий винайдений Архімедом гвинт, що застосовувався для переміщення рідин і сипучих тіл. Зараз «гвинт Архі-меда» називається «шнек» і транспортні механізми називаються відповідно — «шнековими механізмами». Приклад такого механізму — ручна м’ясорубка.

Перші кріпильні деталі, що мають різьблення, почали застосовуватися в Давньому Римі на початку нашої ери. Однак через високу вартість їх використовували тільки в ювелірних прикрасах, медичних інструментах та інших коштовних виробах.

Широке застосування ходові та кріпильні різьби знайшли лише в Середньовіччі. Виготовляли зовнішню різьбу так: на циліндричну заготовку намотували змащену крейдою або фарбою мотузку, потім по утвореній спіральній розмітці нарізували гвинтову канавку. Замість гайок з внутрішнім різьбленням використовували втулки з двома або трьома штифтами.

Деталі різьбових з’єднань, болтове з’єднання, шпилькове з’єднання, гвинтова лінія, метрична різьба, різьбомір.

Гайка- металева деталь, що має отвір з різьбою.

Кріпильні деталі- деталі, призначені для з'єднання виробів.

Нерознімне з’єднання- з'єднання, яке не можна розібрати без руйнування спряжених елементів.

Різьба- гвинтова канавка на циліндричній або конічній поверхні.

Рознімне з’єднання- з'єднання, яке можна розбирати й складати, не руйнуючи з'єднувальних елементів.

Профіль різьби- переріз її витка площиною, що проходить через вісь циліндра або конуса, на яких нарізано різьбу.

Трапецеїдальна різьба- різьба, що має профіль у вигляді трапеції.

Шпилька- циліндричний стержень із різьбою.

1. Як утворюється метрична різьба?

2. Які елементи має метрична різьба?

3. Як позначають метричну різьбу з малим кроком?

4. Який інструмент використовують для перевірки якості нарізання різьби?

Тестові завдання

1. З’єднання, яке утворюється внаслідок нагвинчування однієї деталі на іншу, називають:

А болтовим Б гайковим В різьбовим Г нерознімним Д рознімним

2. Яке з’єднання зображено на малюнку?

А болтове Б шпилькове

3. Який профіль різьби необхідно застосувати в механізмах, що зазнають значних зусиль, які діють уздовж осі?

4. Від яких параметрів залежить вибір діаметра стержня та отвору під час нарізання різьби?

А від твердості матеріалу, у якому передбачається нарізати різьбу Б від довжини різьби, яку передбачається нарізати В від способу нарізання

Г від виду інструмента, яким передбачається нарізати різьбу Д від діаметра різьби Е від усіх перелічених параметрів

5. Що перевіряють методом, зображеним на малюнку?

А тип різьби Б довжину різьби В крок різьби

6. На якому зображенні показано виріб з правою різьбою?

7. Який параметр перевіряють зображеним методом?

А глибина різьби Б вид профілю різьби В крок різьби Г зовнішній діаметр різьби Д внутрішній діаметр різьби

8. Який крок різьби визначений зображеним методом?

А 25,0 мм Б 5,0 мм В 1,0 мм Г 0,1 мм

Це матеріал з підручника Трудове навчання 8 клас Гащак