Резьба м 36 g8 допуска. Выбор норм точности деталей резьбового соединения. Основные отклонения диаметров резьбы

Для метрической резьбы предусмотрены три класса точности

*Поля допусков предпочтительного применения.

Для трапецеидальной резьбы установлены два класса точности – средний и грубый, для упорной – кл.1 и кл.2, для трубной цилиндрической классы точности А и В.

1. Основные типы крепежных деталей.

Основными типами резьбовых крепежных деталей являются болты, винты, шпильки и гайки.

Для соединения деталей применяются болты, винты с гайками (П6а), винты (П6б), шпильки с гайками (П6в).

Болты и винты по форме головки разделяются на три группы:

с головкой, захватываемой инструментом снаружи;

с головкой, захватываемой инструментом с торца;

с головкой, препятствующей повороту болта.

Наибольшее распространение получили шестигранные головки (встречаются квадратные и др.), захватываемые ключом снаружи (П7а, б, в).

Головки с торцевым захватом изготавливаются с внутренним шестигранником или квадратом, шлицем под обычную отвертку (П7г) и с крестообразным шлицем.

Для фиксации положения деталей и предотвращения их взаимного сдвига применяют установочные винты (П7. 2Б). По характеру действия – это нажимные винты, работающие на сжатие, изготавливают их короткими с резьбой по всей длине.

К специальным болтам относятся:

Откидные (П7. 2в), болты с о станочным обработанным пазом (П7. 2а), конические (ГОСТ 15163 – 69), грузовые (П7. 3в рым-болт) и т.д.

Шпилькой называется цилиндрический стержень, снабженный резьбой на обоих концах (П7. 2г). Шпильки рекомендуется применять в тех случаях, когдасоединение подвергаетсячастой разборке и сборке, и резьба в детали в силу свойств материала (чугун, легкие сплавы и т.п.) не обладает прочностью и износостойкостью.

Основным типом гаек являются шестигранные (П7. 4б, в, г).

Высота нормальных гаек Н=0,8d, при частом завинчивании и отвинчивании и больших силах применяют высокие гайки Н=(1,2…1,6)d.

Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, выполняют корончатыми или прорезными (П7. 4г) с увеличенной высотой.

Гайки, часто завинчиваемые и отвинчиваемые при малой силе затяжки, выполняют с накаткой (П7. 5б) или в виде барашка (П7. 5б) для завинчивания вручную.

Для предохранения крепёжных деталей от коррозии или улучшения внешнего вида их подвергают различным покрытиям.

Виды и условное обозначение покрытий болтов, винтов, шпилек и гаек.

Таблица 2

Обозначения

Виды покрытий

Без покрытия

Цинковое с хроматированием

Кадмиевое с хроматированием

Никелевое: многослойное – медь – никель

Многослойное – медь – никель – хром

Фосфатное с промасливанием

Оловянное

Цинковое

Окисное анодированное с хроматированием

Пассивное

Серебряное

Болты, винты, шпильки и гайки обозначаются по следующей схеме:

Болт 2М12 x 1,25.6 dx 60.58.С.029 ГОСТ.

Поле допуска 8q, 8H, крупный шаг резьбы, исполнение 1, вид покрытия 00 (без покрытия) в обозначении не указывается.

Классы прочности болтов и материалы резьбовых деталей.

Таблица 3

Примечание:

Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, определяет величину минимального предела прочности в МПа; второе число, умноженное на 10, - отношение σ y /σ u в %; произведение чисел, умноженное на 10, определяет величину предела текучести σ y в MПа.

Определение длины: (см. журнал лабораторных работ).

Болта l = ∑δ + S + H + a + c

Винта l = δ + l 1 + S

Шпильки l = δ + S + H + a + c

∑δ – суммарная толщина скрепляемых деталей;

δ – толщина детали;

l 1 – глубина завинчивания винта (шпильки);

S – толщина шайбы;

Н = 0,8d – высота гайки;

а – выход конца болта из гайки;

с – величина фаски.

Запас нарезки, глубина сверления и другие элементы резьбовых соединений для метрической резьбы:

Глубину завинчивания винтов и шпилек принимают:

В стальном корпусе l 1 = (0,8 . . . 1,0)d

В чугунном корпусе l 1 = (1,3 . . . 1,4)d

В алюминиевый сплав l 1 = (2,0 . . . 2,5)d

где d – диаметр резьбы.

Определение глубины сверления для винта и шпильки

где L – глубина сверления;

l 1 – глубина завинчивания винта или шпильки;

L 1 – запас глубины сверления.

Примечание:

Необходимые величины l 1 ; L; S; H; a и с принимают по соответствующим стандартам. При отсутствии стандартов – по эмпирическим соотношениям и по приведённой таблице.

При скреплении деталей из мягких сплавов, например, алюминиевых, кроме пружинной шайбы необходимо учитывать толщину подкладной шайбы.

и переходными посадками

Посадки с натягом для метрической резьбы назначаются по ГОСТ 4608, апереходные посадки – по ГОСТ 24834. Применяют эти виды посадок для резьбовых шпилек, которые ввинчиваются в корпус. Номинальные диаметры шпилек, ряды предпочтительности и шаги даны в таблица 6.9. Переходные посадки обеспечивают полную взаимозаменяемость и облегчают процесс сборки. Однако они требуют дополнительного элемента заклинивания (контакт по коническому сбегу резьбы; упор в плоский бурт шпильки; упор цилиндрической цапфы шпильки в дно гнезда) (таблица 6.10). Соединения с натягом не обеспечивают полной взаимозаменяемости. Требуется 100%-ный контроль среднего диаметра и рассортировка на группы. Число сортировочных групп (2 или 3) указывается после обозначения степени точности в скобках. Натяги образуются только по среднему диаметру, по наружному и внутреннему диаметрам предусмотрены зазоры.

Длина свинчивания зависит от материала корпуса: для стали от 1d до 1,25d ; для чугуна от 1,25d до 1,5d ; для алюминиевых и магниевых сплавов от 1,5d до 2d.

Выбор полей допусков и посадок производят по таблице 6.11 в зависимости от материала корпуса, диаметра и шага резьбы. Допуски среднего диаметра резьб с натягом (сортируемых на группы) не включают диаметральных компенсаций погрешностей шага и угла профиля. Погрешности шага и угла профиля ограничиваются своими допусками (Тр и T α). Допуски среднего диаметра резьбы с переходными посадками являются суммарными, как для резьб с зазором. Значения допусков и основных отклонений определять по стандартам и справочникам. Схемы расположения полей допусков для резьб с натягом даны на рисунке 6.5, а для резьбовых соединений по переходным посадкам – на рисунке 6.6.

Таблица 6.9 – Метрическая резьба. Посадки с натягом и переходные. Диаметры и шаги, мм

Рисунок 6.5 – Расположение полей допусков метрической резьбы с натягом:

а – для наружной; б – для внутренней

Рисунок 6.6 – Схемы расположения полей допусков метрической резьбы с переходными посадками: а – для наружной; б – для внутренней

Таблица 6.10 – Примеры дополнительных элементов заклинивания в резьбовых соединениях с переходными посадками (по информационному приложению к ГОСТ 24834)

Таблица 6.11 – Поля допусков и посадки с натягом и переходные

Нормирование точности метрической резьбы

Теоретическая часть к практическому занятию 4.3

Резьбовые соединения широко применяются в машиностроении и приборостроении (около 60% всех деталей имеют резьбу).Они предназначены обеспечивать взаимозаменяемость и свинчиваемость соединения, т.е. соединение гайки и болта без ощутимого люфта (зазора).

1. По назначению резьбы делятся на:

- общие ,предназначенные для применения в любых отраслях промышленности. К ним относятся резьбы крепежные для скрепления деталей, для преобразования движений в различных регулировочных механизмах, трубные и арматурные (для герметичного соединения труб и арматуры);

- специальные , применяемые только в определённых изделиях некоторых отраслей промышленности (резьба в цоколях и патронах электроламп накаливания, в окулярах оптических приборов и др.).

2.По профилю витков резьбы подразделяют натреугольные , трапецеидальные, упорные (пилообразные), прямоугольные, круглые.

3. По числу заходов (n )– на однозаходные и многозаходные .

4. По направлению вращения контура осевого сечения – на правые (не обозначаются) и левые (LH ).

5. По принятой единице измерения линейных размеров – наметрические (М ) и дюймовые .

6. По виду поверхности , на которую нанесена резьба – нацилиндрические и конические .

7. По длине свинчивания (l ) резьба может бытьнормальной (N ), длинной (L ) или короткой (S ).

Рис.4.13. Профиль метрической резьбы:

H- высота исходного треугольника, H = 0,866P , H 1 = 0,541P ; 3/8H= 0,325P;

H/8=0,108P; H /4=0,216P

Назначение и размеры метрической резьбы

Метрическая резьба является универсальной, и получила наиболее широкое распространение . Профиль метрической резьбы и основные параметры установлены по ГОСТ 9150 (рис.3.9).

Основные параметры метрической резьбы болта (гайки):

Номинальный наружный диаметр d (D ), указывается в условном обозначении резьбы;

Номинальный внутренний диаметр d 1 (D 1);

Номинальный средний диаметр d 2 (D 2) - это диаметр воображаемого, соосного с резьбой цилиндра, который делит профиль резьбы так, что толщина витка равна ширине впадины и равна половине шага Р /2 (ГОСТ 11708);

-шаг резьбы Р ; метрическая резьба cd< 68 мм имееткрупный и мелкие шаги,cd> 68 мм только мелкие шаги. Зависимость шага от диаметра резьбы и ряды предпочтительного применения установлены в ГОСТ8724 (табл. Д.4).

- ход (Ph ) - это величина осевого перемещения болта или гайки за один полный оборот. В однозаходной резьбе ход равен шагу, а в многозаходной – Ph =P ·n .

-угол профиля a=60°- угол между смежными боковыми сторонами резьбы в осевой плоскости; контролируется половина угла профиля;

- длина свинчивания l - длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьб в осевом направлении. Длина свинчивания резьбы не менее 2,24 Pd 0,2 и не более 6,7Pd 0,2 относятся к группе нормальных (N ) длин, длина свинчивания менее 2,24 Pd 0,2 относится к группе коротких длин S ,длина свинчивания более 6,7Pd 0,2 относится к группе длинных (L ). Точные значения длин свинчивания установлены ГОСТ 16093-2004.

– угол подъема витка Ψ – обеспечивает самоторможение резьбы.

- высота исходного треугольника витка Н ; рабочая высота витка Н 1 .

Таблица 4.3

Размеры диаметров метрической резьбы по ГОСТ 24705

Форма впадины у наружной резьбы может быть плоскосрезанной (по диаметру d 1) или радиусной (по диаметру d 3). Во втором случае резьба более прочная. Расчетные значения диаметров резьбы (d 1 , d 2 , d 3) могут быть определены по формулам табл. 4.3.

Резьбы с мелким шагом отличается от резьбы с крупным шагом меньшей высотой профиля и поэтому они более надежны против самоотвиничивания. В связи с этим резьба с мелким шагом назначается для соединений, подвергающихся переменной нагрузке, толчкам и вибрациям, а также для соединений с малой длиной свинчивания, при тонкостенных деталях, при конструировании различных регулировочных устройств. Резьба с крупным шагом применяется для резьбовых соединений, не подвергающихся переменной нагрузке, сотрясениям, толчкам и вибрации.

Допуски и посадки метрической резьбы с зазором

ГОСТ 16093 устанавливает систему допусков и посадок с зазором на метрическую резьбу.

Допуск назначается степенью точности на нормируемые диаметры болта (d и d 2) и гайки (D 2 и D 1).ГОСТ 16093 устанавливает допуски на нормируемые диаметры резьбы по степеням точности с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности.

На нормируемые диаметры резьбы устанавливаются допуски по следующим степеням точности:

- для болта

на d 2 – 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (10 – для изделий из пластмасс) (табл. Д.6),

на d - 4, 6, 8 (табл. Д.8);

- для гайки

на D 2 - 4, 5, 6, 7, 8, 9 (9 – для изделий из пластмасс) (табл. Д.7);

на D 1 - 4, 5, 6, 7, 8 (табл. Д.8) .

Допуски для внутреннего диаметра болта d 1 и наружного диаметра гайкиDне устанавливаются (т.е. диаметры не нормируются ).

В качестве основного принят допуск 6-й степени точности. Резьбы 6-й степени могут быть получены фрезерованием, нарезанием резцом, гребенкой, метчиком, плашкой, при накатывании роликом. Более точные степени требуют после операций нарезания применять шлифование профиля резьбы.

В соответствии со сложившейся ранее практикой степени точности условно сгруппированы в три класса точности: точный,средний , грубый и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания, так как чем длиннее резьба, тем больше накопленная погрешность по шагу и углу профиля.(табл. Д.10).При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра при длине свинчивания L должен быть увеличен, а при длине свинчивания S - уменьшен на одну степень по сравнению с допуском, установленным для длины свинчивания N .

Приближенное соответствие классов точности и степеней точности следующее:

-точный класс соответствует 3-5-й степеням точности;

-средний класс соответствует 5-7-й степеням точности;

-грубый класс соответствует 7-9-й степеням точности.

Точный класс применяется для резьбы в ответственных соединениях (авиа- и автостроение), где требуется малое колебание зазоров в посадках, для точной кинематической резьбы приборов и для резьбообразующего инструмента.

Средний класс получил наибольшее применение для резьбы общего назначения в машино- и приборостроении, при котором обеспечивается достаточная статическая и циклическая прочность, например для крепежной резьбы.

Грубый класс назначают при нарезании резьбы на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях, в случаях, когда нет необходимости в особой точности.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости свинчиваемых изделий устанавливают предельные контуры резьбы болта и гайки. Номинальный контур метрической резьбы (посадка с нулевым гарантированным зазоромH/h ) является наибольшим предельным контуром резьбы болта и наименьшим предельным контуром резьбы гайки. Свинчиваемость резьбы и качество соединения обеспечивается, если действительные контуры болта и гайки не будут выходить за соответствующие предельные контуры на всей длине свинчивания .

Для образования резьбовых соединений с зазором ГОСТ 16093 предусматривает пять основных (верхних)отклонений для болтовh ,g , f , e , d и четыре основных (нижних)отклоненияh ,g , f , e для гайки (рис. 4.15).

Основные отклонения и допуски отсчитывают от номинального профиля резьбы в «тело » в направлении, перпендикулярном оси резьбы (рис. 4.14).

Одноименные основные отклонения резьбы болта и гайки равны по величине и противоположны по знаку (EI = -es ).

Рис. 4.14. Основные отклонения метрической резьбы с зазором:

а – для наружной; б – для внутренней

Значения основных отклонений, определяющих положение полей допусков относительно номинального профиля, зависят только от шага резьбы (кроме h и H ) и задаются для всех трех диаметров резьбы одинаковыми (табл.Д.9), т.е. распространяются и на диаметры d 1 иD .

Второе предельное отклонение для диаметров d 2 , d , D 2 ,D 1 находят по основному отклонению и допуску принятой степени точности.

Допуск и основное отклонение образуют поле допуска диаметра резьбы.

Поля допусков резьбовых деталей с основными отклонениями H и h образуют посадку с наименьшим зазором, равным нулю, которая может использоваться для отсчетных перемещений. Основные отклонения H для гайки и основные отклонения gfed , а также GEF c основными отклонениями hgfed образуют посадки с гарантированным зазором. Посадка 6H /6g предпочтительна для крепежной резьбы. Основные отклонения E иF установлены только для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия. Посадки с большим гарантированным зазором применяют, когда резьбовые детали работают при высокой температуре (для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разборки деталей без повреждения, введения в зазор смазочного материала). А также, когда необходима быстрая и легкая свинчиваемость при наличии повреждения резьбы или когда на резьбовые детали наносят антикоррозионные покрытия значительной толщины.

Для образования посадок допускаются любые сочетания полей допусков внутренней и наружной резьб. Однако предпочтительно использовать в посадках поля допусков одного класса точности (табл.Д.10).

Предельные зазоры в резьбовых посадках рассчитываются по предельным отклонениям или предельным размерам средних диаметров болта и гайки аналогично расчету предельных зазоров в гладких соединениях.

Посадки резьбовых соединений (для резьб общего назначения и большинства специальных резьб) определяются в основном характером соединения по боковым сторонам профиля, т.е. выполняются по среднему диаметру. Взаимное положение контактирующих боковых сторон профиля зависит от действительных значений или отклонений средних диаметров, шагов резьбы и углов наклона профиля. В связи с этим допуски шага и угла профиляустанавливать в отдельности для крепежной метрической резьбы нет необходимости . Они косвенно контролируются проходным и непроходным калибрами.Исключением могут быть резьбы резьбонарезных инструментов и резьбовых калибров , резьбы для микровинтов в измерительных приборах и других обоснованных случаев.

В общем случае устанавливают суммарный допуск на средний диаметр , включающий допустимую погрешность изготовления собственно среднего диаметраΔd 2 (ΔD 2) и диаметральные компенсации погрешности шагаfp и угла профиля f aрезьбы:

Для наружной резьбы Td 2 = Δd 2 +fp+f a,

Для внутренней резьбыTD 2 =ΔD 2 +fp+f a,

Рис. 4.15. Расположение полей допусков по профилю резьбы

болта с основным отклонением g (f; e; d) и гайки с основным отклонениемH

Распределение отдельных составляющих внутри суммарного допуска при изготовлении резьбы может колебаться в широком диапазоне и ничем не ограничивается.

Схемы расположения полей допусков наружной и внутренней резьбы, также резьбового соединения в посадках с зазором представлены на рис. 4.15.

Класс точности резьб

Согласно ГОСТу 9253-59 для всех метрических резьб установлены три класса точности, и как исключение 2а (только для резьбы с мелким шагом).

Наиболее точная резьба 1-го класса. В тракторах и автомобилях применяются резьбы 2 и 3-го классов. На чертежах класс резьбы проставляется после шага. Например: М10х1 – кл. 3; М18 – кл. 2, что означает: резьба метрическая 10, шаг 1, класс точности резьбы – 3; резьба метрическая 18 (крупная), класс точности резьбы – 2-й.

По отмеченным стандартам метрической резьбы для мелких резьб были установлены шесть степеней точности, которые обозначаются буквами:

с; d; e; f; h; k – для наружных резьб;

C;D; E; F; H; K – для внутренних резьб.

Степени точности с; d (C; D) примерно соответствуют 1 классу; e; f (E; F) – 2 классу; h; k (H; K) – 3 классу.

Для трубной цилиндрической резьбы установлены 2 класса точности 2 и 3-й. Отклонения размеров трубной цилиндрической резьбы даны в ГОСТе 6357 – 52.

Для дюймовой резьбы с углом профиля 55 также установлены два класса точности: 2 и 3-й (ОСТ/НКТП 1261 и 1262).

Измерение классов точности резьбы производится предельными резьбовыми калибрами, имеющими две стороны:

Проходную (обозначается «ПР»);

Непроходную (обозначается «НЕ»).

Проходная сторона для всех классов точности резьбы одинакова. Непроходная сторона соответствует определённому классу точности резьбы, о чём имеется соответствующее клеймо на торце калибра.

Степени точности диаметров резьб гост 16093-81

Длины свинчивания по ГОСТ 16093-81

Понятие о приведенном среднем диаметре резьбы

Приведенным средним диаметром резьбы называется средний диаметр воображаемой идеальной резьбы , которая имеет те же шаг и угол наклона боковых сторон, что и основной или номинальный профиль резьбы, и длину, равную заданной длине свинчивания, и которая плотно (без взаимного смещения или натяга) соприкасается с реальной резьбой по боковым сторонам резьбы.

Коротко говоря, приведенный средний диаметр резьбы - это средний диаметр идеального резьбового элемента, который соединяется с реальной резьбой. Когда говорят о приведенном среднем диаметре резьбы, не надо представлять себе его как расстояние между двумя точками. Это диаметр условной идеальной резьбы, которой нет в действительности как материального объекта и которая могла бы свернуться с реальным резьбовым элементом при всех погрешностях его параметров. Этот средний диаметр невозможно измерить непосредственно. Его можно проконтролировать, т.е. узнать, находится ли он в допускаемых пределах. А для того чтобы узнать числовое значение приведенного среднего диаметра, необходимо отдельно измерить значения параметров резьбы, препятствующие свинчиванию и рассчитать этот диаметр.

При изготовлении резьбы отклонения отдельных элементов резьбы зависят от погрешностей отдельных составляющих технологического Щроцесса. Так, погрешность шага резьбы, обработанной на резьбообра-батывающих станках, в основном, зависит от погрешности шага ходового винта станка, угол профиля - от неточности заправки угла инструмента и его установки относительно оси резьбы.

Необходимо помнить, что резьбовые поверхности болта и гайки никогда не соприкасаются по всей винтовой поверхности, а касаются только на отдельных участках. Основное требование, например, для крепежной резьбы заключается в том, чтобы было обеспечено свинчивание болта и гайки - в этом их основное служебное назначение. Поэтому и представляется возможным изменять средний диаметр у болта или гайки и добиваться свинчивания при ошибках шага и профиля, при этом контакт резьбы будет, но не по всей поверхности. По некоторым профилям (при ошибке шага) или на отдельных участках профиля (при ошибках профиля) в результате компенсации этих ошибок изменением среднего диаметра, будет зазор в нескольких местах сопряжения. Часто в контакте по резьбовым элементам находятся лишь 2 - 3 витка.

Компенсация ошибок шага 5Р. Погрешность шага у резьбы, обычно, «внутришаговой», и прогрессирующая погрешность, иногда называемая «растяжкой» шага. Компенсация погрешности осуществляется для прогрессирующей погрешности. Два осевых сечения болта и гайки наложены друг на друга. У этих резьбовых элементов на длине свинчивания не равны значения шагов, а следовательно, не может произойти свинчивание, хотя значение среднего диаметра у них одинаково. Для того чтобы обеспечить свинчивание, необходимо удалить часть материала (на рисунке заштрихованные участки), т.е. увеличить средний диаметр у гайки или уменьшить средний диаметр у болта. После этого свинчивание произойдет, хотя контакт будет происходить только на крайних профилях.

Таким образом, если имеется погрешность шага в 10 мкм, то для ее компенсации следует уменьшить средний диаметр у болта или увеличить средний диаметр у гайки на 17,32 мкм и тогда произойдет компенсация ошибок шага и будет обеспечено свинчивание резьбовых элементов деталей.

Компенсация погрешности угла профиля Sa/l. Погрешность угла профиля или угла наклона боковой стороны возникает, обычно, от погрешности профиля режущего инструмента или погрешности его установки на станке относительно оси заготовки. Компенсация погрешности профиля резьбы производится также изменением значения среднего диаметра, т.е. увеличением среднего диаметра у гайки или уменьшением среднего диаметра у болта. Если удалить часть материала, где профили перекрывают друг друга (увеличить средний диаметр гайки или уменьшить средний диаметр болта), то свинчивание произойдет, но контакт будет происходить на ограниченном участке боковой стороны профиля. Такого контакта достаточно для того, чтобы произошло свинчивание, т.е. скрепление двух деталей.Таким образом, требование к точности резьбы в отношении среднего диаметра нормируется суммарным допуском, который ограничивает как приведенный средний диаметр (диаметр идеальной резьбы, обеспечивающей свинчивание), так и средний диаметр резьбы (собственно средний диаметр). В стандарте только упоминается, что допуск на средний диаметр является суммарным, но нет расшифровки этого понятия. Для этого допуска можно дать следующие дополнительные толкования.

1. Для внутренней резьбы (гайки) приведенный средний диаметр не Должен быть меньше, чем размер, соответствующий пределу максимума материала (часто говорят - проходному пределу), а наибольший средний диаметр (собственно средний диаметр) не должен быть больше предела минимума материала (часто говорят - непроходной предел).Значение приведенного среднего диаметра для внутренней резьбы определяют по формуле.

2. Для наружной резьбы (болта) приведенный средний диаметр не должен быть больше предела максимума материала по среднему диаметру, а наименьший собственно средний диаметр в любом месте должен быть меньше, чем предел минимума материала.

Понятие идеальной резьбы, соприкасающейся с реальной, можно представить себе по аналогии с понятием о прилегающей поверхности и, в частности, прилегающего цилиндра, которые рассматривались при нормировании точности отклонений формы. Идеальную резьбу в исходном положении можно представить себе как резьбу соосную реальной резьбе, но для болта значительно больше по диаметру. Если теперь идеальная резьба будет постепенно сжиматься (уменьшаться средний диаметр) до плотного соприкосновения с реальной резьбой, тогда средний диаметр идеальной резьбы и будет приведенным средним диаметром реальной резьбы.

Допуски, которые даются в стандарте на средний диаметр болта (Tch) и гайки (TD2), фактически включают в себя допуски на собственно средний диаметр (Tch), (TD2) и значение возможной компенсации f P + fa, т.е. Td 2 (TD 2) = TdifJVi + f P + fa.

Надо отметить, что при нормировании этого параметра надо понимать, что допуск на средний диаметр должен также учитывать и допускаемые отклонения шага и угла профиля. Возможно, что в дальнейшем этот комплексный допуск получит другое обозначение, а может быть новое название, что позволит отличать этот допуск от допуска только на средний диаметр.

При изготовлении резьбы технологу можно распределить суммарный допуск между тремя параметрами резьбы - средним диаметром, шагом, углом профиля. Часто допуск делят на три равные части, но при наличии запаса по точности у станков можно задать меньшие допуски на шаг и большие на угол и средний диаметр и т.д.

Измерять непосредственно приведенный средний диаметр нельзя, поскольку, как диаметр, т.е. расстояние между двумя точками, он не существует, а представляет собой как бы условный, действующий диаметр сопряженных резьбовых поверхностей. Поэтому для определения 198 значения приведенного среднего диаметра резьбы необходимо измерять отдельно средний диаметр, измерять отдельно шаг и половину угла профиля, по погрешностям этих элементов рассчитать диаметральные компенсации и потом расчетом определить значение приведенного среднего диаметра резьбы. Значение этого среднего диаметра и должно находиться в пределах допуска, установленного в стандарте.

Система допусков и посадок метрических резьб с зазором.

Наиболее распространенной, получившей наиболее широкое применение, является метрическая резьба с зазором для диапазона диаметров от 1 до 600 мм, система допусков и посадок которой представлена в ГОСТ 16093-81.

Основы этой системы допусков и посадок, включающие степени точности, классы точности резьб нормирование длин свинчивания, методики расчета допусков отдельных параметров резьбы, обозначение точности и посадок метрических резьб на чертежах, контроль метрических резьб и другие вопросы системы являются общими для всех разновидностей метрических резьб, хотя каждая из них имеет и свои особенности, иногда существенные, которые получили отражение в соответствующих ГОСТах.

Степени точности и классы точности резьбы. Метрическая резьба определяется пятью параметрами: средним, наружным и внутренним диаметрами, шагом и углом профиля резьбы.

Допуски назначаются только для двух параметров наружной резьбы (болта); среднего и наружного диаметров и для двух параметров внутренней резьбы (гайки); среднего и внутреннего диаметров. Для этих параметров для метрической резьбы установлены степени точности 3... 10.

В соответствии со сложившейся практикой степени точности сгруппированы в 3 класса точности: точный, средний и грубый. Понятие класса точности условное. При отнесении степеней точности к классу точности учитывают длину свинчивания, так как при изготовлении трудность обеспечения заданной точности резьбы зависит от имеющейся у нее длины свинчивания. Установлены три группы длин свинчивания: S - короткие, N - нормальные и L - длинные.

При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра при длине свинчивания L должен быть увеличен, а при длине свинчивания S - уменьшен на одну степень по сравнению с допуском, установленным для длины свинчивания N.

Приближенное соответствие классов точности и степеней точности следующее: - точный класс соответствует 3-5-й степеням точности; - средний класс соответствует 5-7-й степеням точности; - грубый класс соответствует 7-9-й степеням точности.

Исходной степенью точности для расчета числовых значений допусков диаметров наружной и внутренней резьбы была принята 6-я степень точности при нормальной длине свинчивания.

Наиболее широко в машиностроении применяются цилиндрические зубчатые передачи. Термины, определения и обозначения цилиндрических зубчатых колес и передач регламентирует ГОСТ 16531-83. Цилиндрические зубчатые передачи по форме и расположению зубьев зубчатых колес разделяются на следующие виды: реечные, прямозубые, косозубые, шевронные, эвольвентные, циклоидные и др. В промышленности все шире начинают применять передачи Новикова, обладающие высокой несущей способностью. Профиль зубьев колес этих передач очерчен дугами окружностей.

По эксплуатационному назначению можно выделить четыре основные группы цилиндрических зубчатых передач: отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

К отсчетным относят зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин, следящих систем и т. п. В большинстве случаев колеса этих передач имеют малый модуль (до 1 мм), небольшую длину зуба и работают при малых нагрузках и скоростях. Основное эксплуатационное требование, предъявляемое к этим передачам - высокая точность и согласованность углов поворота ведомого и ведущего колес, т.е. высокая кинематическая точность. Для реверсивных отсчетных передач весьма существенное значение имеет боковой зазор в передаче и колебание этого зазора.

К скоростным относят зубчатые передачи турбинных редукторов, двигателей турбовинтовых самолетов, кинематических цепей различных коробок передач и др. Окружные скорости зубчатых колес таких передач достигают 90 м/с при сравнительно большой передаваемой мощности. В этих условиях главное требование к зубчатой передаче - плавность работы, т.е. бесшумность, отсутствие вибраций и циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса. С увеличением частоты вращения требования к плавности работы повышаются. Для тяжелонагру-женных скоростных передач имеет значение также полнота контакта зубьев. Колеса таких передач обычно имеют средние модули (от 1 до 10 мм).

К силовым относятся зубчатые передачи, передающие значительные крутящие моменты при малой частоте вращения. Это зубчатые передачи шестеренных клетей прокатных станов, механических вальцов, подъемно-транспортных механизмов, редукторы, коробки передач, задние мосты и т.д. Основное требование к ним - полнота контакта зубьев. Колеса для таких передач изготавливают с большим модулем (свыше 10 мм) и большой длиной зуба.

Отдельную группу образуют передачи общего назначения, к которым не предъявляют повышенные эксплуатационные требования по кинематической точности, плавности работы и контакту зубьев (например, буксировочные лебедки, неответственные колеса сельскохозяйственных машин и др.).

Погрешности, возникающие при нарезании зубчатых колес, можно свести к четырем видам: тангенциальные, радиальные, осевые погрешности обработки и погрешности производящей поверхности инструмента. Совместное проявление этих погрешностей при зубообработке вызывает неточности размеров, формы и расположения зубьев обрабатываемых зубчатых колес. При последующей работе зубчатого колеса в качестве элемента передачи эти неточности приводят к неравномерности его вращения, неполному прилеганию поверхностей зубьев, неравномерному распределению боковых зазоров, что вызывает дополнительные динамические нагрузки, нагрев, вибрации и шум в передаче.

Для обеспечения требуемого качества передачи необходимо ограничить, т.е. пронормировать погрешности изготовления и сборки зубчатых колес. С этой целью были созданы системы допусков, регламентирующие не только точность отдельного колеса, но и точность зубчатых передач исходя из их служебного назначения.

Системы допусков для различных видов зубчатых передач (цилиндрические, конические, червячные, реечные) имеют много общего, но есть и особенности, которые отражены в соответствующих стандартах. Наиболее распространенными являются цилиндрические зубчатые передачи, система допусков которых представлена в ГОСТ 1643-81.

Резьбовым соединением по ГОСТ 11708-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения» называется соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную резьбу, а другая – внутреннюю.

Резьбовые соединения являются одним из самых распространенных видов соединений. В машиностроении около 80 % деталей либо имеют резьбовые поверхности, либо их крепление осуществляется с помощью резьбовых изделий.

Основными достоинствами резьбовых соединений являются сравнительно легкая сборка-разборка и высокий уровень взаимозаменяемости изделий.

К недостаткам резьбовых соединений можно отнести усложнение конструкции и технологии (обработка резьбовых поверхностей требует применения специального оборудования и инструмента, усложняется контроль деталей).

В зависимости от формы профиля резьбы делятся на:

· метрические (с треугольным профилем, исходным для которого является равносторонний треугольник с углом при вершине 60°);

· дюймовые (с симметричным треугольным профилем и углом при вершине 55°), применяемые обычно для труб, трубные;

· прямоугольные (с прямоугольным профилем);

· трапецеидальные (с симметричным трапецеидальным про-филем);

· упорные (с несимметричным трапецеидальным профилем);

· круглые (с профилем, образованным дугами).

Кроме того, разработаны резьбы, предназначенные для деталей из определенных материалов, например, для деталей из пластмасс, для керамических деталей, специальные резьбы для конкретных видов изделий, например, окулярные резьбы и др.

По функциональному назначению следует различать резьбовые соединения делительные («отсчетные») и силовые . Пер-вые предназначены для обеспечения высокой точности линейных и угловых перемещений в измерительных приборах и технологическом оборудовании. Так, в микрометрических при-борах основной измерительный преобразователь – микрометрическая пара винт – гайка, в делительных машинах также основным механизмом является пара винт – гайка.

Силовые резьбовые соединения предназначены для создания значительных сил при перемещении деталей (винтовые прессы, домкраты) или для предотвращения взаимного перемещения соединенных деталей (соединения крышка – корпус, резьбовые соединения деталей трубопроводов, крепление втул-ки на валу и др.). Деление резьбовых соединений на «отсчетные» и силовые условно и осуществляется исходя из основной функции механизма.

В зависимости от характера функционирования различают неподвижные (крепежные) и подвижные (кинематические) резьбовые соединения. Подвижные резьбовые соединения образуются благодаря применению посадок с зазором. В неподвижных соединениях можно использовать все виды посадок – с натягом, переходные и с зазором. Для того чтобы обеспечить неподвижность резьбового соединения при посадке с зазором, используют искусственные методы его выборки (вплоть до создания натягов в соединении) либо применяют дополнительные конструктивные элементы, предохраняющие детали от самоотвинчивания (стопорные шайбы, контргайки, проволочные замки, герметики и др.). Из этого следует, что в неподвижных резьбовых соединениях, полученных применением посадки с зазором, после окончательной сборки возможны натяги по рабочим сторонам профиля резьбы при сохранении зазоров по противоположным сторонам профиля. В тех резьбовых соединениях, где применяют переходные посадки, натяги создают с использованием специальных «элементов заклинивания» (плоский бурт или цилиндрическая цапфа на шпильке либо заклинивание по не полностью нарезанному профилю резьбы).

В практической деятельности набольшее распространение получили метрические резьбы.

Для метрических резьб стандартизованы:

· профиль резьбы;

· номинальные диаметры и шаги;

· нормы точности.

Профиль метрической резьбы регламентирован
ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль».

В основу профиля резьбы положен исходный треугольник резьбы (рис. 30) с углом профиля 60°, высотой исходного треугольника Н и заданным шагом Р .

Рис. 30. Номинальный профиль метрической резьбы

и основные размеры его элементов

К основным размерам элементов метрической резьбы относятся:

d, D – наружный диаметр наружной резьбы (болта), наружный диаметр внутренней резьбы (гайки);

d 2 , D 2 – средний диаметр наружной резьбы (болта), средний диаметр внутренний резьбы (гайки);

d 1 , D 1 – внутренний диаметр наружной резьбы (болта), внутренний диаметр внутренней резьбы (гайки);

d 3 – внутренний диаметр болта по дну впадины;

Р – шаг резьбы;

Н – высота исходного треугольника;

α – угол профиля резьбы;

R – номинальный радиус закругления впадины болта;

Н 1 = 5/8 Н – рабочая высота профиля.

ГОСТ 8724-2002 (ИСО 261-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги» устанавливает диаметры метрической резьбы от 0,25 до 600 мм и шаги от 0,075 до 6мм.

Стандартом установлены 3 ряда диаметров резьбы (при выборе диаметра предпочтение отдается первому ряду). Для каждого номинального диаметра резьбы определены соответствующие шаги, которые могут включать крупный шаг и один или несколько мелких шагов.

Номинальные значения диаметров метрической резьбы регламентированы ГОСТ 24705-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры».

Стандартизованы резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные , которые определяют характер соединения по боковым сторонам резьбового профиля.

Система допусков и посадок метрической резьбы нормирована следующими стандартами:

ГОСТ 16093-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором»;

ГОСТ 4608-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Посадки с натягом»;

ГОСТ 24834-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Переходные посадки».

Для получения резьбовых посадок с зазором нормируют допуски диаметров резьбы по степеням точности от 3 до 10. Для нормирования положения полей допусков внутренней резьбы (гайки) предусмотрены четыре основных отклонения – Н, G, F, E (рис. 31), а для наружной резьбы (болта) пять основных отклонений – h, g, f, e, d (рис. 32).

Рис. 31. Схемы полей допусков внутренней резьбы:

а – с основными отклонениями E , F, G ;б – с основным отклонением Н

Рис. 32. Схемы полей допусков наружной резьбы:

а – с основными отклонениями d , e, f, g, б – с основным отклонением h

Для наружной и внутренней резьбы кроме степеней точности установлены также три класса точности, условно названные точный, средний и грубый , в которые входят допуски определенных стандартом степеней точности.

Резьбы точного класса рекомендуется применять для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений и при необходимости малых колебаний характера посадки. Средний класс точности рекомендуется для резьб общего назначения. Для резьб, нарезаемых на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.д., предпочтение отдается грубому классу точности.

ГОСТ 16093 устанавливает также три группы длин свинчивания: короткие S , нормальные N и длинные L .

При одном и том же классе точности допуск на средний диаметр резьбы при длине свинчивания L рекомендуется увеличивать, а при длине свинчивания S – уменьшать на одну степень точности по сравнению с допусками, установленными для длины свинчивания N . Данные рекомендации позволяют выбирать точность резьбы в зависимости от конструктивных и технологических требований.

Соответствие полей допусков наружной и внутренней резьбы классам точности и длинам свинчивания приведено в табл. 23.

Таблица 23

Kлассы точности резьбовых поверхностей