Вивчення основних параметрів різьбового з’єднання та їх впливу на взаємозамінність

Мета: ознайомитись з основними поняттями різьбових з’єднань; набути практичних навичок з визначення основних парамет­рів деталей різьбового з’єднання та встановлення їх придат­ності.

Обладнання та матеріали: таблиці допусків різьбових елементів ГОСТ 16093-70; індивідуальні картки-завдання.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Основні параметри різьбового з’єднання
та їх вплив на взаємозамінність

Номінальним розміром різьби, однаковим для зовнішньої (болта, гвинта, шпильки та ін.) і внутрішньої (гайки, різьбового отвору і т. д.) різьби, є зовнішній діаметр (рис. 13.1).

Зовнішній діаметр різьби d (D) − діаметр уявного циліндра, описаного по дотичній до вершин зовнішньої різьби або впадин внутрішньої різьби.

Внутрішній діаметр різьби d₁ (D₁) − діаметр уявного циліндра, вписаного по дотичній до западин зовнішньої різьби або вершин внутрішнього різьби. Він відіграє головну роль в забезпе­ченні міцності різьбового з’єд­нання, оскільки визначає небез­печний переріз болта.

Середній діаметр різьби d₂ (D₂) − діаметр уявного співвісного з різьбою циліндра, твірна якого

Рис. 13.1. Профіль та основні параметри метричної різьби

перетинає профіль різьби в точках, де ширина канавки дорівнює половині номінального кроку різьби.

Цей діаметр визначає згвинчуваність різьбового з’єднання і є основним параметром в забезпеченні взаємозамінності різьб.

Висота Н − висота вихідного трикутника, отриманого продовженням бічних сторін профілю до їх перетину. Робоча висота профілю Н₁ − висота дотикання сторін профілю зовнішньої і внутрішньої різьби в напрямку, перпендикулярному до осі різьби.

Крок різьби Р − відстань між сусідніми однойменними сторонами профілю, виміряна в напрямку, паралельному осі різьби на відстані від цієї осі, рівному половині середнього діаметра.

Кут профілю різьби − кут між боковими сторонами профілю в осьовій площині. Половина кута профілю − кут між бічною стороною профілю і перпендикуляром, проведеним з вершини вихідного профілю симетричної різьби на вісь різьби.

Вимірюючи ліве і праве, можна встановити не тільки значення , але і перекіс профілю різьби.

Кут підйому різьби − кут, утворений дотичною до гвинтової лінії в точці, яка лежить на середньому діаметрі різьби, і площиною, перпендикулярною до осі різьби. Кут підйому визначається за формулою: .

Коли кут менше приведеного коефіцієнта тертя, різьба є самогальмуючою. Метрична різьби має великий запас самогальму­вання при статичних навантаженнях, але потребує спеціальних стопорних пристроїв при вібраційних навантаженнях.

На роботу різьбового з’єднання найбільше впливають відхи­лення кроку, кута профілю і середнього діаметра, оскільки вони визначають характер контакту різьбового з’єднання, його міцність, точність поступового переміщення та інші експлуатаційні якості.

З трьох перерахованих параметрів простіше всього вимірювати середній діаметр. Оскільки між відхиленнями кроку, кута профілю і середнього діаметру існує геометрична залежність, необхідно, щоб допуск на середній діаметр передбачав також компенсацію відхилень кроку і кута профілю. Через похибку кроку (рис. 13.2,а) профіль різьби по середньому діаметру зміститься з точки a в точку b. Щоб компенсувати цю похибку кроку і забезпечити згвинчуваність, необхідно зменшити середній діаметр на , тоді профіль зовнішньої різьби по середньому діаметру зміститься в точку с і згвинчуваність буде забезпечена. З рис. 13.2,а видно, що діаметральна компенсація похибки кроку буде рівна для метричного різьби: .

Визначати діаметральну компенсацію необхідно виходячи з найбільшого значення відхилення .

Рис. 13.2. Залежність між параметрами метричної різьби:

а − діаметральна компенсація похибок кроку;
б − діаметральна компенсація похибок кута.

Залежність між відхиленням половини кута профілю різьби і діаметральною компенсацією відхилення кута профілю можна встановити, користуючись рисунком 13.2, б. Через похибку кута профілю профіль зовнішньої різьби не може зайти в профіль внутрішнього різьби. Заштриховані трикутні ділянки заважатимуть згвинчуванню. Щоб компенсувати цю похибку профілю, треба зменшити середній діаметр на , тоді профіль зовнішньої різьби по середньому діаметру зміститься з точки е в точку f і дотикання профілів зовнішньої і внутрішньої різьб відбудеться в точці g, що забезпечить згвинчуваність різьби.

Для зручності контролю різьб і розрахунку допусків введено поняття "Приведений середній діаметр" різьби, який знаходиться з рівнянь:

для зовнішньої різьби − ;

для внутрішньої різьби − .

Приведений середній діаметр − це середній діаметр теоретичної різьби, яка згвинчується з дійсною різьбою без зазору і без натягу.

Допустимі відхилення кроку і кута профілю не нормують, а встановлюють тільки сумарний допуск на середній діаметр зовнішньої різьби і внутрішньої − , який включає допустиме відхилення власне середнього діаметру і діаметральні компенсації відхилень кроку і кута профілю і визначається за формулою:

Ці загальні принципи покладені в основу розроблених стандартів на допуски і посадки метричних різьб.

На кресленнях деталей позначення поля допуску різьби здійснюють за позначенням номінального розміру різьби відповідно ГОСТ 8724-81. Наприклад, для різьби з основним (великим) кроком:

− болт М12-6g: М – різьба метрична; d = 12 мм − номінальний (зовнішній) діаметр різьби; 6 − ступінь точності діаметрів d, d₂ і d₁ різьби; g − умовне позначення основного відхилення діаметрів d, d₂ і d₁ різьби; 6 g − поле допуску для діаметрів d, d₂, і d₁ різьби;

− гайка М12−6H: М − різьба метрична; D = 12 мм − номінальний (зовнішній) діаметр різьби; 6 − ступінь точності діаметрів D, D₂ і D₁ різьби; D − умовне позначення основного відхилення діаметрів D, D₂ і D₁ різьби; 6H − поле допуску для діаметрів D₁ і D₂ різьби.

Оскільки точність різьби визначається величиною допуску за середнім d₂ і зовнішнім d діаметрами зовнішньої різьби і за середнім D₂ та внутрішнім D ₁, діаметрами внутрішньої різьби, позначення точності різьби складається з позначення поля допуску середнього (d₂, D₂) діаметра, розташованого на першому місці і позначення поля допуску зовнішнього d діаметра для зовнішньої різьби чи внутрішнього D₁ діаметра для внутрішньої різьби, розташованого на другому місці.

Наприклад, для різьби болта (зовнішньої різьби): М12−5g6g − поле допуску на середній діаметр 5g, а на зовнішній − 6g. Для різьби гайки (внутрішньої різьби): М12−5Н6Н − поле допуску на середній діаметр 5H, а на внутрішній – 6H.

Якщо поля допусків на ці діаметри однакові, то в позначеннях різьби їх не повторюють, наприклад, для різьби болта: М12−6g − поле допуску на середній і зовнішній діаметри 6g; для гайки М12−6Н − поле допуску на середній і внутрішній діаметри 6H.

Якщо в позначенні різьби її крок не вказаний, то це означає, що різьба є з основним (великим) кроком і її крок визна­чається за табл. залежно від номінального (зовнішнього) діаметра. Наприклад, для різьби М12 крок Р − 1,75 мм.

У позначенні різьби з дрібним кроком, крок різьби позначається, наприклад, М12×1,5 − 6g, крок Р = 1,5 мм.

Посадки різьбових з’єднань позначаються у вигляді дробу, в чисельнику якого вказують поле допуску гайки, а в знаменнику − поле допуску болта. Наприклад, з’єднання болта М12−6g з гайкою М12−6H записується так: М12−6H/6g або М12×1,5 − 6Н/6g− для різьби з кроком Р = 1,5 мм. Якщо довжина згвинчування відріз­няється від нормальної (N), то її вказують у позначенні різьби, наприклад М12−6g−25, де 25 мм − довжина загвинчування. Нормальна довжина згвинчування для даної різьби становить від 6 до 18 мм для кроку Р = 1,75 мм.

Позначення лівої різьби доповнюється літерами LH, наприклад болт М12LH − 6g; гайка М12LH − 6H.

На кресленнях різьби з перехідними посадками та посад­ками з натягом позначаються аналогічно різьбовим з’єднанням із зазором, наприклад М12−4Н6Н/4j. Поле допуску зовнішнього діаметра зовнішньої різьби в позначенні не вказується.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з методичними вказівками, літературою і стандартами, які рекомендуються до даної роботи.

2. Виписати з таблиць стандарту основні розміри зовнішньої і внутрішньої різьби:

D = d=; D₂ = d₂=; D₁ = d₁=; Р =.

3. З таблиці стандарту знайти граничні відхилення діаметрів різьби:

4. Підрахувати граничні розміри різьби болта і гайки:

БОЛТГАЙКА

d_max = D_max =

d_min = D_min =

d_2max = D_2max =

d_2min = D_2min =

d_lmax = D_lmax =

d_1min = D_1min =

5. Побудувати схеми розташування полів допуску гайки і болта.

6. Виписати з таблиць стандарту ГОСТ 16093-70 основні розміри внутрішньої різьби:

D= мм; D₂ = мм; D₁ = мм; Р = мм.

7. Визначити середній приведений діаметр різьби гайки і болта:

де – компенсація похибки кроку різьби.

– компенсація похибки кута профілю різьби.

.

8. З таблиць стандарту визначити граничні відхилення параметрів різьби гайки, за умовою що вона зроблена з допусками по 7Н, і підрахувати граничні розміри.

D_max – не нормується D_1max =

D _min = D_1min =

D_2max =

D_2min =

9. Зробити висновок про придатність гайки по діаметрах. Для умови придатності необхідно щоб було D_2np > D_2min.

Контрольні питання

1. Класифікація різьб.

2. Основні параметри різьбових з’єднань.

3. Умовні позначення метричної різьби на кресленнях.

4. Схеми розташування полів допусків метричної різьби.

5. Способи компенсації відхилень різьбових деталей.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14