Винт — резьбовое соединение и механизм¶
Винт — это резьбовой элемент, представляющий собой тело вращения с наружной винтовой поверхностью, а также механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное. Винт относится к простейшим машинам и применяется в машиностроении, строительстве, приборостроении и повседневной жизни. В зависимости от назначения винт может служить крепёжным элементом (с болтами и гайками образует резьбовое соединение) или рабочим органом (например, в домкратах, прессах, винтовых прессах).
¶История
Винтовая линия и резьба известны с древности. Винтовые механизмы использовались в Древней Греции и Древнем Риме: Архимед описал винтовой подъёмный механизм («винт Архимеда») для подъёма воды, а винтовые прессы применялись для отжима масла и винограда. В Европе винтовые резьбы получили распространение в XVI–XVII веках, а массовое промышленное производство стало возможным после изобретения винторезного станка (1797, Генри Модсли) и стандартизации резьб в XIX веке. В России винторезные станки и резьбовые соединения получили широкое применение в XIX веке в связи с развитием машиностроения и железнодорожного транспорта.
¶Устройство и параметры
Основные геометрические параметры винта:
- Наружный диаметр (d) — наибольший диаметр резьбовой части.
- Внутренний (средний) диаметр — диаметр воображаемого цилиндра, проходящего по середине резьбы.
- Шаг (P) — расстояние между соседними витками по оси.
- Угол профиля резьбы — для метрической резьбы составляет 60°.
- Число заходов (n) — количество витков на единицу длины; при n > 1 резьба называется многозаходной.
Резьба классифицируется по форме профиля (метрическая, трапецеидальная, упорная, круглая), по направлению (правая и левая), по месту расположения (наружная и внутренняя), по форме поверхности (цилиндрическая и коническая).
¶Классификация по назначению
| Тип | Назначение |
|---|---|
| Крепёжный винт | Соединение деталей с помощью гайки или резьбового отверстия |
| Упорный винт | Фиксация деталей в определённом положении |
| Ходовой винт | Преобразование вращения в поступательное движение (станки, домкраты) |
| Прижимной винт | Закрепление обрабатываемой заготовки |
| Регулировочный винт | Точная настройка положения узлов |
¶Винтовой механизм
Винтовой механизм состоит из винта, гайки (или резьбового отверстия) и направляющих, воспринимающих крутящий момент. При вращении винта гайка перемещается вдоль оси, преобразуя вращательное движение в поступательное. Отношение перемещения гайки за один оборот винта к длине окружности, описываемой точкой приложения силы, определяет передаточное отношение механизма, что позволяет получать значительное усилие при малом входном моменте. На этом принципе работают винтовые домкраты, тиски, прессы, а также подъёмные механизмы.
¶Резьбовые соединения
Винт входит в состав резьбового соединения вместе с гайкой, шпилькой или резьбовым отверстием. Соединение может быть неразъёмным (с применением фиксаторов, стопорных колец) и разъёмным. Для предотвращения самоотвинчивания применяют стопорные шайбы, контргайки, фиксаторы резьбы и изменение профиля резьбы (например, упорная резьба). Стандарты на резьбу в России регламентируются ГОСТ (например, ГОСТ 24737–81 для метрической резьбы).
¶Применение
Винты используются практически во всех отраслях: в машиностроении для сборки механизмов, в строительстве (анкеры, дюбели, шпильки), в авиации и космосе, в медицинской технике (хирургические винты), в мебельной промышленности (конфирматы, евровинты). Винтовые передачи применяются в металлургических прокатных станах, винтовых конвейерах (шнеках) и винтовых компрессорах.
Винт является одним из шести простейших механизмов, изучаемых в школьном курсе физики, и демонстрирует принцип механического преимущества, при котором малое усилие на большом плече преобразуется в большое усилие на малом ходе.
Источники:
- ГОСТ 24737–81. Резьба метрическая.
- Машиностроение: Справочник в 6 т. — М.: Машиностроение.
- Болтовые соединения: Справочник / Под ред. И. И. Белкина. — М.: Машиностроение.
- Архимед. О винте.