Одним из достижений, которое сыграло немаловажную роль в ускорении научно-технического прогресса, отличающего последние 500 лет истории человечества, является изобретение резьбового соединения. Давайте подробнее рассмотрим его особенности.
Заклепки и клинья
В древние времена прочность сборным конструкциям придавалась такими способами соединения как клинья (в деревянных изделиях) и заклепки (в изделиях из металла). Главным недостатком подобных соединений была и остается невозможность повторного использования крепежных приспособлений.
Клинья и заклепки имеют одноразовое использование, а это требует излишних затрат. Первые резьбы также имели существенное ограничение, поскольку они изготавливались не на станках для нарезания, а при помощи шаблонов, которыми резьбу выковывали на раскаленном металле. О взаимозаменяемости деталей, имевших внешнюю и внутреннюю резьбу, изготовленную таким образом, речь не шла.
Метрическая резьба
В большинстве стран мира принята метрическая система измерения, в основе которой лежит условность, что в одном метре находится тысяча миллиметров. Эта система измерения и набиравшее обороты производство машин привело к широкому распространению метрической резьбы и простоте ее обозначения. К примеру, обозначение М10 (резьба) - здесь буква «М» указывает на ее диаметр в метрической системе измерений.
Однако это еще не все параметры, которыми характеризуется резьбовое соединение. В данном случае в характеристике "резьба М10", диаметр обозначен числом 10, оно указывает на внешний диаметр на болте. Кроме диаметра резьбы, есть еще такой показатель, как шаг резьбы.
В зависимости от необходимости прочности соединения, шаг резьбы может быть разным. Так, стандартная резьба М10 может иметь следующие значения шага:
- 0,5 мм;
- 0,75 мм;
- 1 мм;
- 1,25 мм.
Для самой крупной стандартной резьбы шаг в ее обозначении может не указываться, поскольку он принят за основной. Значит, если мы видим обозначение М10, и после этого нет никаких добавлений, то по умолчанию эта М10-резьба имеет шаг 1,25 миллиметра.
Внутренняя метрическая резьба
Естественно, для того чтобы резьбовое соединение было применено, должны сочетаться две резьбы, нарезанные в соответствующих местах соединяемых деталей:
- внешняя - на болте или шпильке;
- внутренняя - в гайке или теле детали.
В детали, в которой будет применяться внутренняя резьба М10, отверстие должно быть высверлено с учетом длинны и шага. Этот диаметр зачастую легко вычислить, имея элементарные знания в математике и даже не имея под рукой таблиц со стандартными значениями, поскольку принятый в метрической системе стандарт для резьбы имеет угол вершины профиля 60 градусов.
Правила равнобедренного треугольника и теорема Пифагора позволят с легкостью определить, что высота резьбы с шагом 1 миллиметр будет равна 0,866 миллиметра. Таким образом, отверстие, в котором будет создаваться М10-резьба, должно составлять не менее 8,268 мм:
10 – 0,866 – 0,866 = 0,8268
Поскольку резьба находится с двух сторон от оси сверления, высоту резьбы отнимаем от внешнего диаметра два раза.
Почему существует разный шаг
Как уже говорилось ранее, в зависимости от требуемой прочности соединения применяется разный шаг резьбы. Наиболее распространенный среди используемых в машиностроении и других областях – это крупный шаг. Однако для повышенной прочности соединения применяется и малый шаг резьбы.
Его, помимо этого, используют также и там, где требуется большая точность. Например, в измерительном инструменте более высокой точности, нежели штангенциркуль, используется метрическая резьба с малым или очень малым шагом резьбы. В таком случае поступательное движение, размер которого нужно измерить, распределяется на длину окружности резьбы, что дает возможность измерять не только десятые, но и сотые доли миллиметра.
Естественно, что крупный шаг резьбы помешает точному измерению. Ведь М10-резьба с крупным шагом в 1,25 миллиметра будет иметь измерительную точность в два с половиной раза меньшую, нежели с очень мелким шагом в 0,5 миллиметра.
Стоит отметить, что из-за более сложного (с точки зрения технологии) получения резьбы с очень малым шагом, она практически не применяется в машиностроении. Основная область ее применения – это измерительный инструмент.
Хотя большинство резьбовых соединений имеет правую резьбу (чтобы закрутить болт, его нужно вращать по часовой стрелке), при необходимости может применяться и левая. Например, комплект педалей для велосипеда имеет левую и правую крепежную резьбу.
