Трапецеидальная резьба является кинематической (ходовой) резьбой с профилем в виде равнобочной трапеции. Ее применяют в механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное. Такая форма витка выдерживает высокие нагрузки и плавно передает значительные осевые усилия в обоих направлениях. Типичные примеры использования: ходовые винты токарных станков, винтовые прессы, домкраты, механизмы подачи.
- Угол профиля: 30°
- Базовые стандарты: ГОСТ 9484-81 (профиль), ГОСТ 24737-81 (размеры), ГОСТ 9562-81 (допуски)
- Обозначение: Tr (например, Tr 40×7)
Профиль и основные параметры
Профиль трапецеидальной резьбы имеет симметричную форму с углом 30° (±1°). Подобная геометрия удачно балансирует прочность витка с технологичностью нарезания и приемлемой силой трения в сопряжении.
Геометрические характеристики рассчитывают по стандартным формулам. Базовые параметры:
Здесь d₂ обозначает средний диаметр наружной резьбы (винта), d соответствует номинальному (наружному) диаметру, P задает шаг резьбы.
Здесь h₁ обозначает рабочую высоту профиля резьбы.
Здесь d₃ соответствует внутреннему диаметру наружной резьбы (винта), h₃ задает высоту профиля наружной резьбы (h₃ = 0.5P + a_c, причем a_c обозначает зазор по вершине).
Здесь D₁ является внутренним диаметром внутренней резьбы (гайки).
Стандарты и размеры (ГОСТ 24737-81)
Размеры трапецеидальной резьбы закреплены нормативно. ГОСТ 24737-81 устанавливает номинальные диаметры и шаги для однозаходных резьб. Документ предусматривает три ряда диаметров, из которых первый ряд считается предпочтительным.
Ниже приведена выдержка из таблицы основных размеров для частых номинальных диаметров первого ряда:
| Номинальный диаметр (d), мм | Шаг (P), мм | Средний диаметр (d₂, D₂), мм | Внутренний диаметр винта (d₃), мм | Внутренний диаметр гайки (D₁), мм |
|---|---|---|---|---|
| 16 | 4 | 14.000 | 11.500 | 12.000 |
| 20 | 4 | 18.000 | 15.500 | 16.000 |
| 24 | 5 | 21.500 | 18.500 | 19.000 |
| 32 | 6 | 29.000 | 25.000 | 26.000 |
| 40 | 7 | 36.500 | 32.000 | 33.000 |
| 50 | 8 | 46.000 | 41.000 | 42.000 |
Примечание: Для каждого номинального диаметра ГОСТ допускает применение мелкого, среднего и крупного шага. При проектировании рекомендуется выбирать средний шаг. Он дает хороший компромисс между скоростью перемещения и самоторможением.
Допуски и посадки (ГОСТ 9562-81)
Допуски трапецеидальной резьбы определяют характер сопряжения винта и гайки. Согласно ГОСТ 9562-81, система допусков строится на основе зазоров. Они нужны для размещения смазки и компенсации температурных расширений при свободном вращении деталей.
В ходовых соединениях чаще всего применяют следующие поля допусков:
- Для винтов (наружная резьба): 7e, 7c, 8e, 8c. Литера «e» или «c» указывает на величину основного отклонения (гарантированного зазора).
- Для гаек (внутренняя резьба): 7H, 8H. Буква «H» означает, что основное отклонение равно нулю.
Типовая посадка для механизмов средней точности обозначается как 7H/7e. Если узел работает в условиях повышенной загрязненности или при высоких температурах, применяют посадку с увеличенным зазором (например, 8H/8c).
Обозначение на чертежах
Обозначение трапециевидной резьбы на чертеже всегда начинается с букв Tr.
Однозаходная резьба
Обозначается номинальным диаметром, шагом и полем допуска. Пример: Tr 24×5-7e. Расшифровка: трапецеидальная резьба, номинальный диаметр 24 мм, шаг 5 мм, поле допуска винта 7e, правое направление витков.
Многозаходная резьба
Регламентируется ГОСТ 24739-81. В обозначении указывается ход резьбы, а в скобках пишется буква P и значение шага. Пример: Tr 40×14(P7)-8e. Перед нами двухзаходная резьба с номинальным диаметром 40 мм, ходом 14 мм и шагом 7 мм.
Для левой резьбы после числовых параметров добавляют буквы LH (Left Hand). Пример: Tr 32×6 LH-7H (левая резьба гайки).
Материалы пары «винт-гайка»
Трапецеидальная передача работает в условиях интенсивного трения скольжения. Чтобы предотвратить заедание и снизить износ, винт и гайку изготавливают из антифрикционных пар материалов.
- Сталь по бронзе: Классическое надежное сочетание. Винт делают из конструкционных сталей (Сталь 45, 40Х) с последующей закалкой или шлифовкой, а гайку вытачивают из оловянных или алюминиевых бронз (БрОЦС5-5-5, БрАЖ9-4).
- Сталь по чугуну: Применяется в тихоходных механизмах с ручным приводом (например, в тисках). Гайку отливают из антифрикционного чугуна (АЧС-1).
- Сталь по полимерам: Решение для механизмов, где недопустима или затруднена смазка. Гайки из полиацеталя (POM) или графитонаполненного капролона обеспечивают низкий коэффициент трения и работают бесшумно. При этом они уступают бронзе в нагрузочной способности.
Пара трения в ходовых винтах
Использование разнородных материалов позволяет значительно снизить коэффициент трения.
