Резьбовой крепеж – один из старейших и, пожалуй, лучший способ разъемного соединения. Его история восходит к Древнему Риму, когда для обустройства дверей, появились прототипы болтов. В первой печатной машине Иоганна Гуттенберга активно использовались винты, а великий Леонардо да Винчи делал наброски винторезных станков, но только в 1568 году эти идеи воплотились в жизнь французским математиком Жаком Бессоном.
Простота, легкость и надежность резьбового крепления предопределило его широкое распространение. Но долгое время изготовление крепежа с резьбой происходило по принципу «кто во что горазд». В конце XIX века на Международном Конгрессе в Швейцарии мировое сообщество ввело единые стандарты, правда, пока смогли договориться только по метрической резьбе, остальные типы еще не получили широкого применения. Любое предприятие Российской империи выпускало любые резьбовые изделия, руководствуясь только собственными предпочтениями и внутренними стандартами. Конец этой порочной практике положил Наркомат путей сообщения в 1921, выпустив на основе немецкого DIN табличные формы для железнодорожников. А уже через шесть лет, основываясь на этих данных, появился полноценный госстандарт Советского Союза, стандартизирующий метрическую резьбу (ОСТ 32). И лишь спустя 11 лет (1932 год) разработали свой ОСТ для набирающей популярность трапецеидальной резьбы, уже основываясь на стандартах, принятых в США. Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO), образованная в 1947, унифицировала все резьбовые виды и распространила свое действие на всю планету.
Классификация резьбы осуществляется по многочисленным параметрам:
- профилю (круглый, упорный, прямоугольный и т.д.),
- нахождению на детали (наружная, внутренняя),
- форме (коническая, цилиндрическая),
- применению,
- количеству заходов (одно- и многозаходная).
- и другим.
Сегодня мы остановимся на классификации по шагу резьбы (крупный, мелкий) и винтовой линии (левая, правая). Причем уделим особое внимание наименее распространенным, но не менее важным типам – мелкому шагу и левой резьбе.
Как определить шаг – мелкий он, или крупный? Как говорил апостол Фома: «Не верь глазам своим», визуально можно ошибиться. Научно никогда. ГОСТ для каждого типоразмера устанавливает так называемый «номинальный шаг резьбы». Если шаг резьбы меньше номинального, то резьба является мелкой, если больше, то крупной.
Резьбы с мелким шагом применяют, когда необходимо соединить детали с тонкими стенками, как правило, для повышения герметичности, или для регулирования механизмов в оптических и механических приборах во избежание самоотвинчивания деталей, например, под воздействием вибрации. По большому счету, все виды резьб обладают лишь двумя недостатками: высокой концентрацией напряжения во впадинах и невысокой стойкостью к динамическим нагрузкам. Последний недостаток «лечится» уменьшением шага. Также давно выяснено – мелкий шаг резьбы лучше для работ по металлу, крупный – по древесине.
Говоря языком термеха и сопромата – мелкий шаг резьбы обеспечивает меньшую высоту профиля и позволяет выдерживать большие нагрузки по сечению деталей. Помимо этого, меньший угол подъема профиля резьбы обеспечивает увеличение самоторможения, а значит, высокую сопротивляемость динамическим нагрузкам.
С определением направления резьбы многие путаются, почти как в монологе Семена Альтова: «Какая ваша правая рука левая?» Все просто. Кладем винт (болт, шпильку, нужное по вкусу) на ладонь, допустим, левой руки. Если направление резьбы совпадает с отогнутым большим пальцем, значит, у нас левая резьба, если нет – правая. Чтобы убедиться в правильности определения, можно положить крепеж на правую ладонь, тогда направление правой резьбы совпадет с отогнутым большим пальцем. Можно определиться чисто техническим способом: если гайка накручивается по часовой стрелке – резьба правая, против – левая.
Зачем нужна левая резьба? Есть два объяснения: простецкое и научное. Не берем в расчет юмористичный тезис, мол, чтобы облегчить труд левшей, все-таки правшей заведомо больше и специально не будут придумывать, чтобы потрафить меньшинству. Хотя, «о, времена, о, нравы». И все-таки. Начнем с удобства. Правша все делает правой рукой, даже закручивает гайки. Соответственно, гораздо удобней прижимать локоть к телу, а не оттопыривать, как в случае с закручиванием левой резьбы. Или гаечный ключ, с левой резьбой придется его поднимать вверх, что очень неудобно в отличие от правой, когда нужно опускать вниз. Зачем же тогда придумали дискомфортную левую резьбу? Ларчик открывается просто: для предотвращения самооткручивания при вращении.
Объяснение научное, физическое. Чтобы накрутить гайку на болт, необходимо, чтобы между этими деталями существовал зазор, иначе данное действие окажется просто невозможным. В условиях постоянно действующего направленного давления, допустим, силы тяжести, тянущей к земле, зазор сверху будет увеличиваться, а точка соприкосновения деталей будет смещаться вниз. Если весь узел с левой резьбой будет вращаться влево, то точка контакта окажется внизу, и болт покатиться по гайке также влево, что и предотвратит самооткручивание. Соответственно, если узел при эксплуатации вращается преимущественно вправо, то необходимо использовать правую резьбу.
По большому счету качение болта по гайке или гайки по болту равносильны, главное – направление вращения узла при постоянном направлении внешней силы, поэтому не суть важно что на что накручивается (болт на гайку или наоборот). Все эти хитрости назубок знают профессиональные велосипедисты и их механики. Крепление педалей, шатунов, кареток точно подчиняется вышеописанной физике, и где-то резьба обязательно левая, а где-то точно правая.
Кстати, левую резьбу частенько применяют и как «защиту от дурака», например, в баллонах с горючим газом. Главное, чтобы «дурак» не обладал значительной силой и не сорвал резьбу. Иногда левые резьбы используются в чисто коммерческих целях, когда производители больше заботятся не об унификации продукции, а о собственной исключительности. Тогда запчасти к данному изделию, например, бытовой технике можно будет найти только у официальных производителей.