Виды резьбы: классификация, стандарты

Зачем мастеру и закупщику понимать резьбовые соединения

В строительстве, производстве, машиностроении, аграрной сфере, автомобильной индустрии и энергетике резьбовые соединения являются основой большинства конструкций и механизмов. Для закупщика, инженера или мастера важно понимать, какие бывают виды резьбы, чтобы правильно подбирать болты, гайки, винты, трубные соединения и другие элементы резьбового крепления. Неправильно выбранная резьба может привести к простоям, протечкам, поломкам оборудования или лишним затратам. В сферах, где точность и надежность определяют безопасность — от монтажа металлоконструкций до установки солнечных электростанций — любая ошибка может иметь критические последствия.

Этот материал поможет получить четкое понимание основных типов, стандартов и отличий резьб, используемых в реальных рабочих задачах наших клиентов — от монтажа важных узлов до сборки сложной техники или инженерных систем.

Что такое резьба: базовые понятия и назначение

Резьба — это система выступов и впадин, которые чередуются с постоянным шагом на поверхности тел вращения и расположены вдоль винтовой линии. Она предназначена для передачи усилий между соединяемыми деталями, обеспечивая надежное механическое соединение.

Метрическая резьба отличается тем, что ее шаг и основные параметры определяются в миллиметрах, а угол при вершине зубцов составляет 60°. 

На практике применяют различные виды резьбы по металлу, которые отличаются по форме профиля, направлению, назначению и условиям эксплуатации.

Основные критерии классификации резьбы

По направлению винтовой линии: правая и левая

В зависимости от направления винтовой линии различают правую и левую резьбу. В соответствии с правилами стандартизации и условными обозначениями, правая резьба в маркировке не указывается, поскольку является наиболее распространенной и принимается за стандартную. Это позволяет упростить и сократить условное обозначение резьбового соединения.

Левая резьба, наоборот, обязательно обозначается латинскими буквами «LH» и применяется значительно реже. Она используется преимущественно для крепления деталей, которые во время работы вращаются против часовой стрелки, что позволяет предотвратить самоотвинчивание соединения в таких условиях.

Например, метрическая резьба диаметром 10 мм с левым направлением имеет обозначение M10 LH, а аналогичная резьба с мелким шагом обозначается как M10×1,25 LH.

По форме профиля: треугольная, трапециевидная, упорная, круглая, прямоугольная

По форме профиля различают треугольную, трапециевидную, упорную, круглую и прямоугольную резьбу.

Профиль резьбы представляет собой контур ее поперечного сечения в плоскости, проходящей через ось резьбового соединения, и определяет основные эксплуатационные характеристики резьбы.

Наиболее распространенной в практике машиностроения и крепежных соединениях является треугольная резьба, поскольку она обеспечивает надежное соединение деталей и удобна для массового применения.

По расположению на детали: внешняя, внутренняя

По расположению на детали различают внешнюю и внутреннюю резьбу.

Внешняя резьба формируется путем нарезания или накатывания на стержнях, болтах или шпильках. Диаметр заготовки, как правило, равен или максимально приближен к диаметру резьбы по вершинам после завершения процесса ее формирования.

Внутренняя резьба выполняется внутри отверстий после предварительного сверления. Диаметр сверла подбирается в соответствии с номинальным диаметром резьбы по вершинам в готовом отверстии, что обеспечивает правильное формирование профиля и надежность соединения.

По типу поверхности детали: цилиндрическая, коническая

По типу поверхности детали различают цилиндрическую и коническую резьбу.

Коническая резьба формируется на конической поверхности детали, в отличие от цилиндрической, которая наносится на поверхность с постоянным диаметром. Основным назначением конической резьбы является обеспечение герметичных соединений, в частности в трубопроводных системах. При затягивании конические поверхности плотно прилегают друг к другу, что позволяет создать надежное уплотнение без дополнительных элементов.

По назначению: для креплений, метрическая, дюймовая, ходовая, специальная

По назначению различают резьбы для креплений, метрические, дюймовые, ходовые и специальные.

Резьбы для креплений чаще всего применяются в болтах, винтах, шпильках, гайках, шурупах и саморезах. Такие детали обычно изготавливают из стали или цветных металлов, реже — из пластика.

Метрические и дюймовые резьбы отличаются системой измерений: метрические используются в большинстве стран мира, а дюймовые — в регионах, где принята имперская система. Выбор типа резьбы зависит от назначения детали и стандартов региона.

Ходовые резьбы предназначены для обеспечения точного и постоянного перемещения гайки вдоль оси стержня. Их применяют в деталях токарных станков, подъемных механизмах сверлильных станков и других точных механизмах.

Специальные резьбы разрабатываются для конкретных технических задач и имеют четко определенное назначение в соответствии с условиями эксплуатации.

По количеству ходов: одноходовая, многоходовая

Различают одноходовую и многоходовую резьбу в зависимости от числа винтовых ходов на стержне.

У одноходовой резьбы за один полный оборот детали перемещение вдоль оси стержня соответствует величине шага P.

У многоходовой резьбы перемещение за оборот пропорционально количеству ходов: для двухходовой — в два раза больше, для трехходовой — в три раза больше и так далее. Такая конструкция позволяет обеспечить более быстрое перемещение гайки вдоль стержня при вращении.

Внутренняя и внешняя резьба: особенности изготовления

Рассмотрим внутреннюю и внешнюю резьбу на примере болта и гайки. На поверхности стержня болта нарезана или накатана внешняя резьба, тогда как в отверстии гайки — внутренняя резьба.

В чертежах и спецификациях номинальный диаметр резьбы указывается как для болта, так и для гайки. Однако это не означает, что при измерении штангенциркулем или другим инструментом диаметр по вершинам зубцов совпадает с номинальным размером.

Для стандартных соединений резьба болтов изготавливается с допуском 6g, а внутренняя резьба гаек или других деталей — с допуском 6Н. Такое сочетание создает зазор, который обеспечивает легкое закручивание и раскручивание резьбы, одновременно гарантируя надежное крепление.

Для специфических задач поля допуска могут изменяться в соответствии с техническим заданием или проектом, однако это случается редко. Основная цель конструктора или проектировщика — использовать максимально стандартные детали и комплектующие, что упрощает конструирование, ремонт и обслуживание техники.

Именно по этой причине возникла стандартизация метизов, которая позволяет легко подбирать детали при проектировании и дальнейшей эксплуатации машин, конструкций и оборудования.

Дюймовые резьбы

Дюймовая резьба отличается от метрической тем, что угол при вершине составляет 55 или 60°, а шаг обозначается количеством витков на 1 дюйм (25,4 мм). Она широко используется в США, Канаде и Великобритании.

Виды дюймовой резьбы

• Дюймовая цилиндрическая (UTS – Unified Thread Standard). Распространена в США и Канаде, угол при вершине профиля – 60°.
• Британская резьба (BSW – British Standard Whitworth). Распространена в Великобритании, угол при вершине – 55°. Мелкая резьба обозначается как BSF (British Standard Fine), например: BSF 1¼”.
• Дюймовая коническая и цилиндрическая (NPT/NPS). Соответствует стандарту ANSI/ASME B1.20.1, применяется для трубных соединений, угол при вершине – 60°.
• Трубная резьба G (BSPP – British Standard Pipe Parallel). Используется в сантехнике для батарей отопления, радиаторов, подвода воды и фитингов.

Что означает диаметр трубной резьбы?

Номинальный размер в дюймах обозначает внутренний диаметр трубы (условный проход). Например, метчик G 1 нарежет резьбу в трубе с внешним диаметром 32 мм, поскольку внутренний диаметр трубы составляет около 25 мм (1 дюйм).

Таблица трубной резьбы BSP (G) в мм

Стандартизация резьбы

Стандарты крепежных изделий обеспечивают удобство выбора и позволяют формировать надежные соединения с необходимыми техническими характеристиками. Основным преимуществом стандартизации является возможность быстро подобрать замену или несколько альтернативных вариантов крепления, используя регламентированные параметры изделия.

Среди основных стандартов:

• ДСТУ – Государственный стандарт Украины, регламентируемый законодательством и обязательный для применения на территории страны.
• ГОСТ – государственный стандарт, введенный на территории СССР. Он до сих пор используется для продажи и обращения продукции между странами СНГ.
• DIN (Deutsches Institut für Normung) – немецкие стандарты, разработанные Институтом стандартизации Германии. До вступления Германии в Евросоюз DIN был основным элементом национальной системы стандартизации. Сегодня большинство стандартов DIN заменены на соответствующие европейские нормы.
• ISO (International Organization for Standardization) – современный международный стандарт, разработанный международной организацией стандартизации. Он включает обновленные нормативы, адаптированные к современным требованиям и предыдущим стандартам DIN, что делает его универсальным для глобального применения.

Буквенное обозначение основных международных стандартов резьбы

Выводы: как выбрать нужный тип резьбы

Чтобы правильно подобрать резьбовое соединение, рекомендуется:

• определить сферу применения
• уточнить стандарт
• выбрать профиль и шаг резьбы
• учитывать нагрузки и условия эксплуатации
• проверить совместимость внутренней и внешней частей

Специалисты компании Стемакс помогут подобрать необходимый вариант резьбовых соединений для строительства, промышленности, аграрной отрасли, автобизнеса, энергетики и оборонных проектов.