Стандартизация точности резьбовых соединений

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении. По функциональному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей определенного механизма. К первой группе относятся резьбы:

1. Крепежные – метрические, применяемые для разъемного соединения деталей машин; основное их назначение – обеспечение прочности соединений и сохранение плотности стыка в процессе длительной эксплуатации. Метрическую резьбу повышенной точности применяют для точных микрометрических пар;

2. Кинематические (трапецеидальная и прямоугольная), применяемые для ходовых винтов, измерительных приборов. Основное их назначение – обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а также для преобразования вращательного в прямолинейное в прессах;

3. Трубные и арматурные – для обеспечения герметичности соединений.

Общими для всех резьб являются требования работоспособности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей.

Профиль резьбы – это сечение витка в плоскости, проходящей через ось резьбы.

Различают исходный теоретический и номинальный профиль метрической резьбы (рис. 12)

Теоретический профиль определяется тремя параметрами: средним диаметром , шагом Р и углом профиля .

Номинальный профиль, общий для болта и для гайки, определяется углом профиля и плоскими срезами вершин и впадин резьбы на расстоянии для болта и для гайки от вершины исходного треугольника. На рис. 16 номинальный профиль показан утолщенной линией. Взаимозаменяемость метрических резьб определяется пятью основными и тремя производными параметрами.

Средний диаметр - это диаметр воображаемого цилиндра, соосного с резьбой, образующие которого в любой осевой плоскости делятся боковыми сторонами витков на равные части. Этому определенно соответствует измерение среднего диаметра методом трех проволочек. Средний диаметр является основным из всех параметров резьбы, так как он определяет положение винтовой поверхности относительно оси резьбы. По винтовой поверхности происходит контакт болта и гайки при их свинчивании. Средний диаметр определяется так же, как расстояние между противоположными параллельными сторонами профиля резьбы, измеренное в направлении, перпендикулярном оси резьбы. Этому определению среднего диаметра соответствует измерение его с помощью ножей.

 

Шаг резьбы Р – расстояние между параллельными сторонами двух соседних витков резьбы, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы, на расстоянии от оси резьбы. Для многоходовой резьбы наряду с термином «шаг» применяют термин «ход». Ходом t называется расстояние между параллельными сторонами профилей, соответствующих одному и тому же витку. Ход равен перемещению болта (гайки) в осевом направлении за один оборот относительно гайки (болта): , где n – число заходов.

В зависимости от соотношения между шагом и диаметром метрические резьбы подразделяют на резьбы с мелкими и крупными шагами.

Для резьб с крупным шагом диаметр и шаг связаны зависимостью

.

У резьб с мелкими шагами при одном и том же наружном диаметре шаги меньше, чем у резьбы с крупным шагом. Для каждого наружного диаметра резьбы с мелкими шагами предусмотрено несколько различных шагов. Метрическую резьбу с мелкими шагами применяют, когда ограничена длина свинчивания, для соединения тонкостенных деталей и в ряде других случаев.

Резьбу с крупным шагом обозначают буквой М (метрическая) и числовым значением наружного диаметра, например М24, М30. У резьб с мелкими шагами помимо буквы М и диаметра указывают также значение шага, например М24 1,5; М30 2.

Угол профиля резьбы -угол между боковой стороной профиля и направлением перпендикулярным к оси резьбы. Измеряя левую и правую половины угла профиля, можно определить полный угол , а также возможный перекос резьбы.

Наружный диаметр резьбы - общий наибольший для наружной и внутренней резьбы диаметр, равный диаметру воображаемого цилиндра, описывающего резьбовую (винтовую) поверхность болта и гайки. Числовое обозначение наружного диаметра используют для обозначения резьбы.

Внутренний диаметр - общий для наружной и внутренней резьбы наименьший диаметр, равный диаметру воображаемого цилиндра, вписанного в резьбовую (винтовую) поверхность болта и гайки.

К дополнительным производным параметрам относят рабочую высоту профиля , номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R, длину свинчивания.

Форма впадин резьбы болта и гайки не регламентируется и может устанавливаться любой, т. е. плоскосрезанной, плоскосрезанной с закруглениями по уголкам и закругленной, исходя из необходимости обеспечения прочности, а также из условий проектирования резьбообразующего инструмента с наибольшим возможным запасом на износ. Радиус Н/ 6 во впадине резьбы болта задан как исходный при проектировании новых резьбообразующих инструментов.

Посадки с зазором

Посадки с зазором резьбовых соединений применяют в случаях:

· работы при высокой температуре для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разборки деталей без повреждения, введения в зазор смазочного материала;

· повышения циклической прочности резьбовых соединений, испытывающих переменный нагрузки;

· нанесения антикоррозийного покрытия значительной толщины

· быстрой и легкой свинчиваемости деталей при наличии небольшого загрязнения или повреждения резьбы.

Для получения посадок с зазором в ГОСТ 16093-81 предусмотрено пять основных отклонений (d, e, f, g, h) для наружной и четыре (E, F, G, H) для внутренней резьбы. Эти отклонения одинаковы для диаметров наружной и внутренней резьб. Основные отклонения E и F установлены только для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия. Схемы расположения основных отклонений диаметров наружной и внутренней резьбы в посадках с зазором приведены на рис. 13. Отклонения отсчитывают от номинального профиля резьбы в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

При сочетании основных отклонений H/h образуется посадка с нулевым отклонением; при сочетании H/g, f, e, d, а также E, F, F/h, g, f, e, d, образуются посадки с гарантированным зазором. Указанные основные отклонения для наружной резьбы определяют верхние отклонения, а для внутренней – нижние отклонения диаметров резьбы. Второе предельное отклонение определяют по принятой степени точности резьбы. Сочетание основного отклонения, обозначаемое буквой с допуском по принятой степени точности, образует поле допуска диаметра резьбы.

 

 

Основные отклонения h и H равны нулю, остальные отклонения определяют по формулам: для болтов - ;

, кроме мм;

;

;

для гаек - ; кроме мм;

;

,

где es – верхнее предельное отклонение болтов, мкм; EI – нижнее отклонение гаек, мкм; Р – шаг резьбы, мм.