Основные параметры метрической крепежной резьбы.

Параметры цилиндрической резьбы (рис. 45, а): средний d₂ (D₂); наружный d (D) и внутренний d ₁ (D₁) диаметры наружной (внутренней) резьбы; шаг Р (для многозаходной резьбы ход P_h = Рn, где п — число заходов); угол профиля а; высо­та исходного треугольника H; длина свинчивания l, рабочая высота профиля Н ₁ и номинальный радиус закругления впадины резьбы болта R. Профиль, номи­нальные размеры диаметров, а также параметры Р, а, и H₁ являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта), так и внутренней (гайки).

Рис. 45. Профиль и предельные контуры резьбового соединения (а), плокосрезанная (б) и закругленная (в) форма впадин.

 

Профиль метрической резьбы для диаметров от 0,25 до 600 мм и размеры его элементов (H = 0.8660254Р; H₁ = (5/8); H= 0,541265877Р; R = H/6 = 0,144337567Р) регламентированы ГОСТ 9150-81, который предусматривает срезы вершин резьбы, равные H/4 у гайки и H/8 у болта.

Впадины наружной резьбы выполняют плоскосрезанными или закругленными. При плоскосрезанной форме реальный профиль впадины должен быть располо­жен между линиями плоского среза на расстоянии H/4 и H/8 от вершины исход­ного треугольника, то есть в зоне А (рис. 45, б). При закругленной форме впа­дины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее ОДР (рис. 45, в), а ее профиль должен находиться в зоне Б. При высоких требованиях к прочности резьбы допускается устанавли­вать R_min = 0,125Р. Форма впадины резьбы гайки не регламентируется.

Форма впадины резьбы влияет на циклическую долговечность болтов. Наимень­шую циклическую долговечность имеют болты с плоской впадиной профиля, наибольшую — с впадиной, очерченной радиусом R = Н/4= 0.216Р (при закруг­ленной впадине резьбы значительно уменьшается концентрация напряжений).

Общие принципы взаимозаменяемости цилиндрических резьб.

Системы допусков и посадок, обеспечивающих взаимозаменяемость метриче­ской, трапецеидальной, упорной, трубной и других цилиндрических резьб, по­строены на едином принципе: они учитывают наличие взаимосвязи погрешно­стей отдельных параметров резьбы.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости свинчиваемых изделий уста­навливают предельные контуры резьбы болта и гайки (рис. 45, а). Свинчиваемость резьбовых деталей и требуемое качество соединения обеспечиваются, если действительные контуры болта и гайки не будут выходить за соответствующие предельные контуры на всей длине свинчивания.

Посадки резьбовых соединений (для резьб общего назначения и большинства специальных резьб) определяются в основном характером соединений по боко­вым сторонам профиля. Расположение полей допусков наружного и внутренне­го диаметров исключает возможность получения натяга по вершинам и впади­нам резьбы.

Отклонения шага и угла профиля резьбы и их диаметральная компенсация.

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

Отклонение шага состоит из прогрессивных погрешностей шага, пропорциональ­ных числу витков, резьбы на длине свинчивания /, периодических, изменяющих­ся по периодическому закону, и местных, не зависящих от числа витков резьбы на длине свинчивания. Обычно прогрессивные погрешности шага превышают местные.

При наложении на осевое сечение резьбы гайки, имеющей номинальные про­филь и размеры, осевого сечения резьбы болта, у которого на длине свинчивания шаг увеличен на ΔР_n, получим перекрытие правых боковых сторон EF профиля резьбы болта и CD профиля резьбы гайки (при совмещенных левых сторонах по линии АВ). В результате эти детали не свинчиваются.

Свинчивание резьбовых деталей, имеющих погрешность шага резьбы, возможно только при уменьшении среднего диаметра резьбы болта или увеличения сред­него диаметра резьбы гайки. При уменьшении среднего диаметра резьбы болта на f₁ профиль его резьбы сместится из положения EF в положение E'F', то есть свинчивание станет возможным. Величину f_p называют диаметральной компен­сацией погрешностей шага резьбы.

 

Диаметральную компенсацию погрешностей шага необходимо определять исхо­дя из абсолютного значения наибольшего отклонения АР„ (накопленной или ме­стной погрешности шага), которая может быть как положительной, так и отри­цательной.

При анализе погрешностей угла профиля резьбы обычно измеряют не угол а, а половину угла профиля λ/2, которая для метрической резьбы равна 30°. Изме­ряя а/2, можно установить не только величину а, но и перекос резьбы.

Отклонением половины угла профиля резьбы Δ λ /2 болта или гайки (для резьб с симметричным профилем) называют разность между действительными и но­минальными значениями λ /2. Эта погрешность может быть вызвана погрешно­стью полного угла профиля (при равенстве половин угла), перекосом профиля относительно оси детали (когда биссектриса угла симметричного профиля не­перпендикулярна оси резьбы) и сочетанием обоих факторов.

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

 

На рис. 47 показано сечение резьбы гайки с номинальным профилем 1, на ко­торое наложено сечение резьбы болта 2, имеющего погрешность половины угла профиля Δλ/2. При равенстве диаметров резьбы болта и гайки свинчивание этих деталей невозможно вследствие перекрытия профилей резьбы (зона 3). Свинчи­вание возможно только при наличии необходимого зазора по средним диамет­рам, то есть диаметральной компенсации f_а этой погрешности, которая может быть получена в результате уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего диаметра резьбы гайки.

Рис. 47. Схема для определения диаметральной компенсации погрешности угла профиля.

 

Приведенный средний диаметр резьбы. 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 d_2np = d_2изм + f_p + f_a;

· для внутренней резьбы D_2np = D_2изм - f_p - f_a.

Здесь d_2изм и D_2uзм — измеренные (действительные) значения среднего диаметра наружной и внутренней резьб. При этом для определения d_2np в формулу f_p и f_а всегда входят со знаком плюс, а в формулу для D_2np — со знаком минус.

При точном определении значения приведенного диаметра необходимо учиты­вать отклонения формы боковых поверхностей и другие погрешности резьб.

При наличии погрешностей шага и половины угла профиля резьбы у обеих дета­лей получаемый в соединении зазор определяется разностью действительных значений приведенных средних диаметров внутренней и наружной резьбы.

Суммарный допуск среднего диаметра резьбы. Вследствие взаимосвязи между отклонениями шага, угла профиля и собственно среднего диаметра допускаемые отклонения этих параметров раздельно не нормируют (за исключением резьб с натягом, резьб калибров и инструмента). Устанавливают только суммарный допуск на средний диаметр болта T_d2 и гайки Т_D2 который включает допускаемое отклонение собственно среднего диаметра Δ_d2• (Δ_D2) и диаметральные компенса­ции погрешности шага и угла профиля:

Т_d2 (T_D2) = Δ _d2 ■ ( Δ _D2) + f_P + f_а

Верхний предел суммарного допуска среднего диаметра наружной резьбы ограни­чивает приведенный средний диаметр d_{2np max}, а нижний предел — средний диаметр d_2min.Для внутренней резьбы — это допуск, нижний предел которого ограничивает приведенный средний диаметр D_{2np min}, а верхний предел — средний диаметр D_2max.