Многозаходная резьба¶

Многозаходная резьба — это резьба, образованная двумя или более винтовыми канавками (заходами), расположенными на одной цилиндрической или конической поверхности. В отличие от однозаходной резьбы, у которой один винтовой выступ, многозаходная резьба имеет несколько параллельных выступов, что позволяет при одном обороте детали перемещаться на расстояние, равное произведению шага на число заходов. Основное назначение — увеличение скорости перемещения или уменьшение усилия при сохранении компактных размеров.

¶История

Первые упоминания о многозаходной резьбе относятся к античности. В Древней Греции и Риме использовались винтовые прессы для оливкового масла и вина, где многозаходность позволяла быстрее опускать давящий элемент. Однако систематическое исследование и стандартизация начались в эпоху промышленной революции. В 1841 году британский инженер Джозеф Уитворт предложил единую систему резьб, которая включала и многозаходные варианты. В России многозаходная резьба получила распространение в конце XIX века с развитием машиностроения, особенно в станкостроении и артиллерийском деле. В СССР в 1930-х годах были разработаны государственные стандарты (ГОСТы) на резьбы, включая многозаходные, что обеспечило взаимозаменяемость деталей.

¶Классификация

Многозаходные резьбы классифицируются по нескольким признакам:

¶По числу заходов

• Двухзаходная — два винтовых выступа. Наиболее распространённый тип.
• Трёхзаходная — три выступа. Используется в механизмах с высокими требованиями к скорости.
• Четырёхзаходная и более — редкие варианты, применяемые в специализированных устройствах.

¶По профилю сечения

• Треугольная (метрическая) — стандартный профиль с углом 60° (по ГОСТ 8724-2002). Используется в крепёжных и ходовых винтах.
• Трапецеидальная — профиль в виде трапеции с углом 30° (ГОСТ 9484-81). Применяется в ходовых винтах станков.
• Упорная — несимметричный профиль с углом 30° на рабочей стороне и 3° на нерабочей. Используется в прессах и домкратах.
• Прямоугольная — профиль с прямыми сторонами. Редко стандартизирована, применяется в индивидуальных конструкциях.

¶По направлению

• Правая — вращение по часовой стрелке вызывает осевое перемещение вперёд.
• Левая — вращение против часовой стрелки вызывает перемещение вперёд.

¶Устройство и параметры

Основные геометрические параметры многозаходной резьбы:

• Шаг (P) — расстояние между соседними витками одного захода, измеренное вдоль оси.
• Ход (Ph) — осевое перемещение детали за один оборот. Для многозаходной резьбы Ph = n × P, где n — число заходов.
• Число заходов (n) — количество винтовых выступов на поверхности.
• Угол подъёма винтовой линии — зависит от хода и диаметра. Чем больше число заходов, тем круче угол подъёма.
• Профиль — форма сечения (треугольная, трапецеидальная и т.д.).

Например, для метрической резьбы M20×2 с двумя заходами: шаг P = 2 мм, ход Ph = 4 мм, число заходов n = 2.

¶Применение

Многозаходная резьба используется в различных областях машиностроения и приборостроения:

¶Ходовые винты станков

В токарных, фрезерных и других станках многозаходная резьба применяется для быстрого перемещения суппортов или столов. Например, в винтах подачи с трапецеидальным профилем (ГОСТ 9484-81) двухзаходная резьба позволяет сократить время обработки.

¶Прессы и домкраты

В винтовых прессах и домкратах многозаходность уменьшает усилие, необходимое для подъёма груза, или увеличивает скорость подъёма. Упорная резьба с тремя заходами используется в мощных прессах для металлообработки.

¶Затворы и арматура

В трубопроводной арматуре (задвижки, вентили) многозаходная резьба обеспечивает быстрое открытие/закрытие. Например, в шаровых кранах используется двухзаходная резьба для ускорения поворота штока.

¶Оружие

В артиллерийских затворах многозаходная резьба применяется для быстрого запирания канала ствола. В некоторых образцах стрелкового оружия (например, в винтовках с продольно-скользящим затвором) используется двухзаходная резьба для ускорения перезарядки.

¶Медицинская техника

В ортопедических имплантатах (винты для костей) многозаходная резьба позволяет быстрее вводить имплантат с меньшим усилием, что снижает травматичность операции.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Высокая скорость перемещения — при одинаковом шаге многозаходная резьба обеспечивает больший ход за оборот.
• Меньшее усилие — при одинаковом ходе многозаходная резьба требует меньшего крутящего момента для вращения.
• Компактность — позволяет получить большой ход при короткой длине резьбовой части.

¶Недостатки

• Сложность изготовления — требует специального инструмента (многозаходные метчики, плашки, резцы) и точной настройки оборудования.
• Меньшая прочность — из-за меньшей толщины витков при одинаковом шаге многозаходная резьба может быть менее прочной на срез.
• Склонность к самоотвинчиванию — при вибрациях многозаходная резьба может ослабевать быстрее однозаходной.

¶Стандартизация в России

В Российской Федерации многозаходные резьбы регламентируются следующими стандартами:

• ГОСТ 8724-2002 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги». Включает таблицы для многозаходных резьб.
• ГОСТ 9484-81 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба трапецеидальная. Профили». Определяет параметры для ходовых винтов.
• ГОСТ 10177-82 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба упорная. Профиль и основные размеры». Применяется для прессов и домкратов.
• ГОСТ 24705-2004 — «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры». Уточняет допуски и посадки.

¶Изготовление

Многозаходная резьба изготавливается несколькими способами:

• Нарезание резцом — на токарных станках с использованием специальных резцов, настроенных на многозаходность. Требует точного деления окружности.
• Фрезерование — на фрезерных станках с помощью гребёнчатых фрез. Применяется для крупных деталей.
• Накатывание — на роликовых накатных станках, где многозаходная резьба формируется за счёт пластической деформации. Используется для массового производства крепежа.
• Литьё и штамповка — для деталей из пластмасс или цветных металлов (например, в игрушках или бытовой технике).

¶Интересные факты

• В часовых механизмах многозаходная резьба используется для регулировки хода — например, в балансирных винтах.
• В космической технике многозаходные резьбы применяются в стыковочных механизмах для быстрого соединения модулей.
• В некоторых конструкциях велосипедов (например, в педальных узлах) используется левая многозаходная резьба для предотвращения самоотвинчивания.

¶Источники

• ГОСТ 8724-2002. Резьба метрическая. Диаметры и шаги.
• ГОСТ 9484-81. Резьба трапецеидальная. Профили.
• ГОСТ 10177-82. Резьба упорная. Профиль и основные размеры.
• Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. — М.: Машиностроение, 1988.
• Детали машин: Учебник для вузов / Под ред. О.А. Ряховского. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014.