Свежие комментарии

Резьбовое соединение

Вообще винт — очень древнее изобретение. Еще Архимед придумывал ему применение, а в Древнем Риме во всю трудились винтовые прессы для отжима винограда. Собственно, чтобы придумать винт, достаточно намотать веревочку вокруг палочки, поэтому кому первому и где именно в голову пришла такая идея, сейчас сказать невозможно. Однако, речь пойдет не столько о винте, сколько о резьбовом соединении…

Все с чего-то начинается. Воздухоплавание началось с братьев Монгольфье, наука в нашем сегодняшнем пониманиии — с Галилея. А с чего началась современная техника? Я выскажу, возможно даже крамольную мысль — вся современная техника началась с резьбового соединения.

Идея винта и идея резьбового соединения — это совсем разные идеи. И дело тут совсем не в винте. Дело в недеструктивной разборке и сборке. После изобретения резьбового соединения механизмы можно было собирать из составных частей — а это высокая ремонтопригодность, упрощение сборки и повышение надежности. И еще — как только части стали делать разъемными, сразу появилась идея делать части взаимозаменяемыми. Это всего две идеи — но именно они перевернули технику, и именно они позволили создать тот мир, что сейчас вокруг.

Если разобрать современный двигатель — то его части будут произведены во всем мире, в географии поставщиков десятки, если не сотни стран. А если весь двигатель нужно было бы изготовить на одном предприятии — представляете, что это было бы за качество? А если бы при этом его должен был изготавливать один мастер с подмастерьями — то, кроме качества, какова была бы его цена?

Поэтому резьбовое соединение — одно из величайших изобретений.
Однако, тут есть одна тонкость. Величайшим изобретением является резьбовое соединение на стандартизированных винтах. Вообще уже в доспехах конца 16 века можно найти отверстия под болт. Но болт тогда был уникальным изделием, подобрать под него гайку было тем еще занятием, поэтому хранились болты с накрученными на них гайками. Штучное изделие, практическая ценность ничтожна.

Стоит ли удивляться, что стандартизацию болтов ввел Джеймс Уатт, когда начал выпускать паровые машины?
Стандартизированное резьбовое соединение и техническая революция стартовали синхронно. И мне почему-то кажется, что одного без другого не случилось бы. Ведь не зря так совпало — точность изготовления возросла настолько, что позволило изготовить как паровую машину, так и стандартизированные винты. Конечно, резьбовое соединение — условие необходимое, но не достаточное для переворота в технике. Но оно — лакмусовая бумажка, говорящая о возможности этого переворота. Как для больного человека аппетит — показатель выздоровления.

Поэтому одна из вещей, которую следует наладить попаданцу для запуска технической революции — это наладка производства стандартных винтов. Но если у него это не получится — то пытаться строить паровую машину не стоит. Лучше поднять точность изготовления до требуемого уровня. Ведь мы имеем пробный шар для определения уровня технологий — стандартизированное резьбовое соединение!

27 комментариев Резьбовое соединение

  • Twilight

    А как насчет такой в меру адовой и наркоманской идеи.
    1. Создаем металлический болт с крупной резьбой и подходящую к нему гайку из доступного материала с максимальной температурой плавления.
    2. Заливаем часть болта с резьбой раскаленным стеклом. (С гайкой аналогично)
    3. Получаем стеклянные формы для гаек и болтов, подходящих друг к другу
    4. Заливаем нагретые стеклянные формы металлом с низкой температурой плавления.
    5. Профит.
    6. При поломке стеклянной формы либо отливаем новую от эталонного болта из п.1. Либо по новому эталону, обозначая эту партию как новую и несовместимую с предыдущей.

    В крайнем случае, можно использовать не стекло (адово непрочный материал же), а например пары «железная форма — бронзовый болт на выходе», «железная форма — чугунный болт на выходе» ну и так далее.

    • kraz

      Насколько крупная резьба? Загнать в нее такой густой материал как стекло — будет невозможно. Ну, разве болт будет М-256. Резьбу для него будете напильником нарезать? А для чего потом его использовать, мосты через Гудзон свинчивать?

      И что значит «металлом с низкой температурой плавления»? Это свинцом что ли?
      Я знаю один-единственный успешный опыт использования таких болтов — ими была прикручена крышка спектрометра на межпланетной станции «Венера-9» в 70-х годах. После посадки на поверхности Венеры болты вытекли и крышка открылась.
      Вряд ли это наш случай.

      • Химик

        Стекло — например боросиликатное, оно будет весьма текучим. А заливать его цинком. На холоду цинк сам отскочет от формы из-за больших отличий коэффициентов теплового расширения. Но вот мастер-деталь отскочет вряд ли. Для неё подойдёт железо и его можно будет вытравить кислотой.
        Но если зашла речь о цинке, при +150 он становится весьма мягким, и резьбу накатать на него можно будет даже многоразовым бронзовым инструментом.

        • kraz

          Боросиликатное стекло — 1893 год, резьба как бы уже имеется почти сто лет.

          И напоминаю, что проблема резьбы это обеспечивание гарантированных размеров и заданной точности.
          С «мастером» в любом случае будет кустарщина, потому как мастер-форма изнашивается и через некоторое время болты будут не подходить. И вопрос «Резьбу для него будете напильником нарезать?» остается в силе.

          • dan14444

            А почему нет? Мастер-форма напильником — это нормально. Потом с неё гальванопластикой нужное количество рабочих форм. Можно хот весь континент с одной мастер-формы обеспечить.

            Насчёт стекла — сомневаюсь, хотя конкретно боросиликатное стекло не проблема варить хоть в древнем Египте.

            В общем, идея копирования — вполне адекватна, но я бы смотрел на гальванику а не на отливки.

            • kraz

              Проблема — именно в наличии мастер-формы, потому как вторую точно такую изготовить не удастся.
              А боросиликатное стекло нужно разбирать отдельно.

              • dan14444

                А вторую и не нужно. На полвека и миллионы изделий — достаточно одной :).

                • kraz

                  На полдня может быть? 😀 Или до половины резьбы? Потому как вторая половина не будет первой соответствовать (и на практике так и было).

                  • dan14444

                    Посмотрите, как штампуют, например, оптические диски. Так и тут, мастер-копия, с неё несколько сот вторичных — по необходимости, с них — рабочие формы.

                    • kraz

                      Вы вспомните еще как штампуют микросхемы с 14 нм, ага. Остается один вопрос — а почему винты до сих пор не штампуют а нарезают? 2015 год на дворе, видно пацаны-то и не знают. 😀

                    • dan14444

                      Судя по стилю, вопрос риторический и ответ Вас не интересует… Тем не менее отвечу — потому что нарезать дешевле, после определённой стадии развития механической металлообработки.

                    • Hludens

                      резьбу не штампуют? А про накатку резьбы вы ничего не слышали?
                      Да и пластиковые винты как раз штампуют в разъемную форму под давлением.

                    • kraz

                      Накатка, это, во вашему, штамп???
                      Больше вопросов не имею. И по пластиковым винтам в том числе.

                    • Hludens

                      Краз, а к какому типу металлообработки относится накатка? Это не резание, это не литье. Это пластическая деформация фигурным пуансоном. т.е. штамповка или прессовка, как вам будет угодно. Штамповка она не всегда одним ударом в разъемную матрицу делается 🙂
                      А с пластиковыми винтами что не так? Что, по вашему их в технике не используют? Подозреваю вы ежедневно пользуетесь пластиковыми гайками и винтами 🙂 Все ж пластиковые бутылки плотно вошли в нашу жизнь 🙂
                      Как видите винты и гайки нынче и штампуют и льют. И напрасно вы иронизировали, пацаны то знают, это вы не замечаете очевидного хоть и 2015 год на дворе.

      • Taras

        А давайте болт будет вообще хорошо гореть. Вывинчивать его не надо, он одноразовый. Поджечь, потом почистить от пепла.

    • Ros

      Уважаемый краз)))))), вы забыли про комент в этой теме….
      А именно …
      Глупо искать болты в местах, где их использование не обосновано (доспехи), винтовые соединения гораздо легче найти в механизмах…, а это , если судить по находкам, начало нашего тысячелетия…. и 16, 15, 14 и тд века тоже задействованы…

      Утверждать , что отсутствие общемировых стандартов на болты подтверждает их отсутствие — глупо…. Вас же не смущает, что сейчас, аж в 21 веке, отсутствуют общие стандарты на кучу вещей))))) и при этом они существуют))))

    • Sergio

      Почитайте о ранних изобретениях Бессемера по отливке шрифтов. Он как раз боролся с тем, что при мелких отливках воздух скапливающийся в карманах, мешает плотности заливки — образуются раковины и пузырьками. Поэтому залить мелкую заготовку просто не удастся без параллельной откачки воздуха. Но эту откачку сделать не менее сложно.

      • Виктор

        Из какого материала лили шрифты?
        Вообще в отливке железа ввиду усадки материала всегда есть раковина. Для избавления от раковин в отливке применяют отливку с охлаждением или прочие хитрые методы. Но всё зависит от размера изделия. Разреженная среда воистину находка для литейщика. В конце концов шрифт делают методом выдавливания и резьбу и прочие метизы. Метод накатки вполне надёжное соединение даёт. Все саморезы именно так делаются. Раньше расколяли заготовку и закладывали между двух половинок матрицы и набывали резьбу, видимо… Это и был стандарт. Замечу, что поперечный разрез витка скорее всего был прямоугольной формы, а не треугольной как сейчас. Это примерно как на столярном верстаке. Клёпаное соединение или болтовое? Ну клёпаное — это навсегда и малоремонтопригодно. А вот резьбовое для ремонта самое то, что надо. Резьба ведь как не крути геморойное дело, а клёпка — надо один раз, но хорошо сделать. Далее идёт про гровер. Так вот гровер предотвращает самопроизвольное раскручивание гайки, ещё надёжнее накручивать две гайки, но гровер дешевле. При клёпке ослабления и расшатывания конструкции нет, а вот при резьбовом соединении конструкция может шататься и «плясать».
        Был у меня случай с точностью взвешивания. Дозаторы долго не могли успокоиться для выдачи веса. Провёл анализ и пришел к выводу расшатывания конструкции. Ну не поверили. Тогда ткнул носом в гайки свободно крутящиеся на каркасе конструкции. Подтянули и всё исчезло. Кстати гроверов под гайками не было, просто шайбы. Дозатор немецкий, но вот и там с понятиями надёжности как видим облом.

  • dimav

    вообщето резьбовое соединение «массово пошло» после изобретения такой «мелочи» как разрезная шайба. aka гровер.

  • Александр

    А я думаю что резьбовые соединения это ограниченная область, своего рода ветвь технической эволюции но только одна и небольшая, в чем то даже тупик. Случилось так что под эту конструкцию создали много всего, но именно под неё( даже инструменты чтобы крутить и вертеть). Сейчас же понимая глубже и в целом предмет есть оправданное стремление избавиться от винтовых соединений. Где то оптимальны защёлки, где то клинья(прочнее точнее и легче и тоже древний вариант соединения, тоже требует точности), где то достаточно штифта. Разборность во многих применениях крайне нежелательна. Если уж она, разбираемость, требуется то может быть и частичной(заклёпки, клей) и только в малом количестве случаев резьба. Винты задающие движение в станках(обработка и точность) это больше не винты а элемент передачи сродни зубчатой. К тому же у резьбы масса недостатков, неравномерное распределение нагрузки, склонность к самоотворачиванию, чрезмерная концентрация напряжений в материале её составляющем(из за этих недостатков еще надо прикинуть сколько конструкторов и других ценных людей мы потеряли и было это оправдано или нет). Много очень полезных материалов стало возможным использовать только отказавшись от идеи резъбовых соединений. В оружии, как известно весьма ответственных и нагруженных конструкциях, старались всегда избегать резьбовых узлов. Так что роль резьбы двояка, с одной стороны массовость и эксперимент а с другой тупиковый ограничивающий вариант. Унификация она же и ограничивает. Стандартных резьбовых деталей вроде бы много но они идут от материала(как правило металл), стоит отступить от использования металлов как преимущества резьбовых соединений тают на глазах. Техническая революция пошла от удешевления металла отсюда и увлечение резьбовыми соединениями. Очень многие перспективные технологии не связаны с металлом, как основным несущим нагрузку материалом, поэтому не менее полезно задуматься хотя бы (например) о узлах и плетениях. Отказываться резко от винтовых соединений тоже конечно не стоит коль уж они создали свою систему, но и пропустить возможность пойти немного другими путями тоже не стоит.

    • kraz

      >>Разборность во многих применениях крайне нежелательна

      Проблема в том, что еще во много бОльшем количестве применений без разборности нельзя. А тенденция переходить на неразборное одноразовое это совсем недавняя, современная. Вообще, похоже, пора писать статью про ремонтопригодность.

    • dimav

      разбираемость на клею это непрочно. разбираемость на заклепках чревата повреждениями соединяемых материалов в процессе разборки. черезмерная концентрация также будет и на штифтах и на заклепках.

      клинья под нагрузкой расшатываются еще быстрее чем отвинчиваются (строго говоря резьба это тоже клин особой формы).
      в минусы клея и сварки стоит записать невозможность исправить ситуацию «по ходу дела». просверлить новый дырки под болты или там вкрутить пару дополнительных саморезов. если чтото пошло не так в клеевом или сварном соединении начиная с начала. зачастую потеряв и соединяемые детали.

      хорошо держащие клеии и прочее это даже не 20 век а его вторая половина если не позже. тоже относится ко всяким карбона и копозитам. для этого нужна хорошая химия а для хорошей химии нужна сталь энергия и .. резьбовое соединение. (сварка аргоном и прочее и сейчас не для каждого)
      плюс «кадры решатют все». я понимаю что особокриворукие способны сорвать резьбу на дюймовой трубе но «затануть». но это хотя бы
      1) проверяемо
      2) исправляемо
      а вот для сварки нужен опытный спец (и немалой сложности аппаратура для проверки. или опытный надзиратель)

    • Taras

      » Сейчас же понимая глубже и в целом предмет есть оправданное стремление» Понимающее предмет стремление — это шедевр.

    • Taras

      Гайки и болты и именно в классическом виде, а не тупо горлышки для бутылок бывают и пластиковые. Но почему то не бывает деревянных, как дерево не удешевляй. Важна не цена, а гибкость и изотропность. Дерево анизотропно, из него приличный болт не получится. Стекло, керамики хрупки, для резьбы тоже плохо. Защёлки хороши или как не разъёмное соединение, доступное в кустарных условиях, или при из материала, не почти не подверженного усталости, даже та сталь, из которой пружины вьют, не устаёт слишком быстро. Клей — это как раз полностью не разъёмное, скорей уж можно предложить высверливать клёпку, а потом переклёпывать. Но в то же время не достаточно надёжное, посаженные просто на клей гребные винты даже на моделях слетали при первом же заднем ходе непосредственно на воде. Клинья и штифты очень ограничены конструктивно, а резьбой можно даже гребной винт на валу зафиксировать. Про резьбу на клею слышали, кстати? А про запаивание резьбового соединения? Хотябы про спиливание шляпки болта? А про завинчивание болта в отверстие, просверленное сквозь другое резьбовое соединение перпендикулярно ему? Ходовая и упорная резьба — это да, не болты. Но эта передача называется передача винт-гайка. Не знаю, на сколько название официальное, но оно есть. И там именно резьба. Даже червячная передача называется иначе. И шнеки (архимедовы винты) деталями с резьбой не считаются. Из неразъёмных есть ещё пайка, сварка. А из разъёмных — липучка, замок-молния.

  • Taras

    «А если весь двигатель нужно было бы изготовить на одном предприятии — представляете, что это было бы за качество? »
    Одно из другого не следует. Наоборот, если в списке поставщиков будут отсталые страны, то собрав всё на одно предприятие качество можно даже повысить.

  • 4eshirkot

    //Lathes have been around since ancient times. Adapting them to screw-cutting is an obvious choice, but the problem of how to guide the cutting tool through the correct path was an obstacle for many centuries. Not until the late Middle Ages and early modern period did breakthroughs occur in this area; the earliest of which evidence exists today happened in the 15th century and is documented in the Mittelalterliche Hausbuch.[3] It incorporates slide rests and a leadscrew. Roughly contemporarily, Leonardo da Vinci drew sketches showing various screw-cutting lathes and machines, one with two leadscrews.[3] Leonardo also shows change-gears in some of these sketches.[3]

    In the succeeding three centuries, many other designs followed, especially among ornamental turners and clockmakers. These included various important concepts and impressive cleverness, but few were significantly accurate and practical to use. For example, Woodbury discusses Jacques Besson and others. They made impressive contributions to turning, but the context in which they tended to work (turning as a fine art for rich people) did not channel their contributions toward industrial uses.[3]

    Henry Hindley designed and constructed a screw-cutting lathe circa 1739. It featured a plate guiding the tool and power supplied by a hand-cranked series of gears. By changing the gears, he could cut screws with different pitch. Removing a gear permitted him to make left-handed threads//
    А такая конструкция, с рычажной связью, позволяла нарезать резьбу с разным ходом с использованием одного маточного винта.
    http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000055/pic/000096.jpg
    В пределах одного цеха или мануфактуры проблема взаимозаменяемости решается изготовлением нескольких маточных метчиков, которыми затем нарезают рабючий инструмент.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>