Резьбовые соединения

По эксплуатационному назначению различают:

1-резьбы общего назначения;

2-специальные.

К первой группе относятся резьбы:

а) крепёжные (метрическая, дюймовая), применяемые для разъёмного соединения деталей машин, их назначение – обеспечение прочности соединения и сохранение плотности (нераскрытия) стыка в процессе длительной эксплуатации;

б) кинематические (трапецеидальные и прямоугольные), применяемые для ходовых винтов, винтов суппортов станков и столов измерительных приборов и т. п., основное их назначение – обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а также для преобразования вращательного движения в прямолинейное;

в) трубные и арматурные, основное их назначение - обеспечение герметичности соединений.

Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений.

Основные параметры крепёжных резьб. См. рис.12.1, стр.276 [2].

Рис.12.1, стр.276 [2]. Номинальный профиль цилиндрической метрической

резьбы

Профиль и предельные контуры резьбового соединения с метрической резьбой при посадке Н/h. Основные параметры

D(d) - наружный диаметр;

D(d) - средний диаметр;

D(d) - внутренний диаметр резьбы;

Шаг P (для многозаходной Р = P´ n, где n-число заходов; угол профиля a;

высота исходного треугольника Н; угол наклона сторон профиля b и g, угол подъёма резьбы y (tgψ=P/πd₂), а также длина свинчивания l, рабочая высота профиля H₁ и номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R. Профиль, номинальные размеры диаметров, а также параметры Р, a и H₁ являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта и др.), так и внутренней (гайки, гнезда и др.) резьб.

Профиль метрической резьбы для диаметров от 0,25 до 600 мм и размеры его элементов (Н=0,8660254Р;H₁=(5/8) Н= 0,541265877 Р;

R.= Н/6=0,144337567 Р) регламентированы ГОСТ 9150-81 (СТ СЭВ 180-75)., который предусматривает срезы вершин резьбы равные Н/4 у гайки и Н/8 у болта.

Метрические резьбы подразделяются на резьбы с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8724-81 (СТ СЭВ 181-75) устанавливает три ряда диаметров метрической резьбы, в каждом из которых предусмотрены крупный и мелкий шаги. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый зависимостью

d (D) = 6 × P^1,3

У резьбы с мелкими шагами одному наружному диаметру могут соответствовать разные шаги.

Для приборов точной механики (в том числе приборов времени) стандартизована метрическая резьба для диаметров от 0,25 до 0,9 мм ГОСТ 9000-81 (СТ СЭВ 837-78). Для приборостроительной промышленности стандартизована метрическая резьба с более мелкой градацией диаметров от 3,5 до 400 мм и особо мелкими шагами - ГОСТ 24706-81 (СТ СЭВ 184-75).

Размеры и допуски метрической резьбы для деталей из пластмасс диаметром от1 до 180 мм установлены ГОСТ 11709-81 (СТ СЭВ 1158-78).

Общие принципы обеспечения взаимозаменяемости цилиндрических резьб.

Предельные контуры резьбы. Номинальный контур резьбы (см. рис.) определяет наибольший предельный контур резьбы болта и наименьший – гайки. От номинального контура в направлении, перпендикулярном к оси резьбы, отсчитывают отклонения и располагают вниз поля допусков диаметров резьбы болта, в противоположную сторону—поля допусков диаметров резьб гайки.

При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности профиля резьбы и её размеров, возможны неконцентричность диаметральных сечений и другие отклонения, которые могут нарушать свинчиваемость и ухудшать качество соединений.

У всех цилиндрических резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля отклонения шага и угла профиля для обеспечения свинчиваемости могут быть скомпенсированы соответствующим изменением действительного среднего диаметра резьбы.

Отклонение шага состоит из 1) прогрессивных погрешностей шага, пропорциональных числу витков резьбы на длине свинчивания l, 2) периодических, изменяющихся по периодическому закону, и 3) местных, независящих от числа витков резьбы на длине свинчивания. Обычно прогрессивные погрешности шага превышают местные. Они возникают вследствие кинематической погрешности станка и неточности шага его ходового винта, износа по всей длине резьбы этого винта, температурных и силовых деформаций винта станка и обрабатываемых деталей и т. д. Местные погрешности шага являются следствием местного износа резьбы ходового винта, погрешностей шага многопрофильных резьбообразующих инструментов, неоднородности материала заготовки и других причин.

Отклонение шага резьбы DP определим из схемы на рис. 12.3 стр. 279 [2]

Номинальный профиль резьбы гайки

Профиль резьбы болта с увеличенным шагом (d2-D2)

Рис.12.3.Отклонение шага ΔР_n и диаметральная его компенсация f_P

Величину или называют диаметральной компенсацией погрешностей шага резьбы и определяют по приведенным формулам в микрометрах: для метрической резьбы (a = 60^o) f_p = 1,762DP_n; для трубной резьбы (a = 55⁰) f_p = 1,921DP_n; для трапецеидальной и упорной резьб см. [2]. При анализе погрешностей угла профиля резьбы обычно измеряют не угол a, а половину a/2, которая для метрической резьбы равна 30^o. Измеряя a/2, можно установить не только величину a, но и перекос резьбы.

Отклонением половины угла профиля резьбы a/2 болта или гайки (для резьб с симметричным профилем) называют разность между действительными и номинальными значениямиa/2. Погрешность половины угла профиля может быть вызвана погрешностями профиля резьбообразующего инструмента и неточностью его установки, перекосом оси детали и т. п.

Отклонение a/2 при симметричном профиле резьбы находят как среднее арифметическое абсолютных значений отклонений обеих половин угла профиля:

(Da/2)=0,5(|D(a/2)_r|+|D(a /2)_lin|) См рис.12.4, стр.280 [2].

Свинчивание резьбовых деталей, имеющих погрешность Da/2, как и деталей, имеющих погрешность шага, возможно только при наличии необходимого зазора по средним диаметрам их резьбы, т. е. диаметральной компенсации f_a этой погрешности, которая может быть получена в результате уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего

Рис.12.4. Отклонение половины угла профиля Δα/2 и диаметральная

его компенсация f_α(стр.280[2])

диаметра резьбы гайки. Из геометрических соображений получим:

для метрической резьбы ; для трубной резьбы , для других резьб см. [2]. Свинчиваемость можно считать обеспеченной, если разность средних диаметров резьб болта и гайки не меньше сумм диаметральных компенсаций шага и половины угла профиля обеих деталей.

Для упрощения контроля резьб и расчета допусков введено понятие приведенного среднего диаметра резьбы, учитывающего влияние на свинчиваемость величин d₂(D₂),f_p…f_a. Значение среднего диаметра резьбы, увеличенное для наружной или уменьшенное для внутренней резьбы на суммарную диаметральную компенсацию отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля, называют приведенным средним диаметром.

Для наружной резьбы: d₂... = d₂...+ f_p + f_a;

Для внутренней резьбы: D₂... = D₂...- (f_p + f_a).

Система допусков и посадок для метрической резьбы диаметром от 1 до 600 мм основана на международном стандарте ИСО МС 965/1-1973. Эта система регламентирована ГОСТ 16093- 81 (СТ СЭВ 640-77)—посадки с зазором, ГОСТ 4608 81 (СТ СЭВ 306-76)- посадки с натягом и ГОСТ 24834 -81 (СТ СЭВ 305-76)- переходные посадки.

Для получения посадок резьбовых соединений деталей с зазором ГОСТ 16093-81 предусмотрено пять основных отклонений (d, e, f, g, h) для наружной и четыре (E,F,G,H) для внутренней резьбы.

Сочетание основного отклонения, обозначаемого буквой с допуском по принятой степени точности, образует поле допуска диаметра резьбы. Предусмотренные системой поля допусков приведены в табл.12.1 [2],стр.284.

Таблица 12.1[2], стр.284

Деталь	Класс точности	Поле допуска при длине свинчивания
S	N	L
Болт	Точный	--	(3h4h)	-	-	-	4g	4h	-	-	(5h4h)
Средний	5g6g	(5h6h)	6d	6f	[6g]	[6g ]	6h	(7e6e)	7g 6g	(7h 6h)
Грубый	--	--	-	-	-	8g	8h^*	-
Гайка	Точный	-	4H	--	4H5H,5H	-	6H
Средний	(5G)	5H	6G	[6H]	(7G)	7H
Грубый	-	-	7G	7H	8G	8H

* Только для резьб с шагом Р> 0,8 мм применяют поле допуска 8h6h.

Основные отклонения h и H равны нулю, остальные отклонения определяют по формулам: для болтов es_d = - (80 + 11P); es_е = - (50 + 11P), кроме P < 0,75 мм; es_f = - (30+11P); es_g = - (15+11P); для гаек EI_E = (50+11P), кроме P < 0,75; EI_F = (30 + 11P); EI_G = (15 + 11P),

где es - верхнее отклонение болтов, мкм; EI -нижнее отклонение гаек, мкм;

Р - шаг резьбы, мм.

В соответствии со сложившейся во многих странах практикой поля допусков сгруппированы в три класса точности: точный, средний и грубый. Такое деление на классы условно. Точный класс рекомендуется для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений; средний - для резьб общего применения и грубый – для резьб, нарезаемых на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.п.

Более строгая классификация резьб по степени точности установлена ГОСТ 16093—81,см. стр.285 [2]. Кроме того, по длине свинчивания установлены три группы: S—короткие, N – нормальные и L – длинные. Длины свинчивания в пределах 2,4 × P × d^0,2 ---6,7 × P × d^0,2 относятся к группе N; длины свинчивания меньше нормальных относятся к группе S, а больше - к группе L (d и P в мм).

Допуски резьбы. Допуск среднего диаметра резьбы является суммарным. Основным рядом допусков для всех диаметров, в соответствии с ГОСТ 16093-81, принят ряд степени точности 6. Допуски диаметров резьб в мкм для степени точности 6 при нормальной длине свинчивания определяют по формулам:

; ; ,

при Р > 1 мм; ;

при Р > 0,8, где d – среднее геометрическое крайних значений интервала номинальных диаметров. Допуски остальных степеней точности определяются умножением допуска степени точности 6 на следующие коэффициенты:

Степень точности ……………..3 4 5 7 8 9 10

Коэффициенты ……………..0,5 0,63 0,8 1,25 1,6 2 2,5

Допуски на внутренний диаметр d₁ наружной резьбы и наружный диаметр D внутренней резьбы не устанавливают. При одной и той же степени точности резьбы допуск T_D2 на 1/3 больше допуска T_d2.

Дата добавления: 2015-04-30