Резьбовые соединения
Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении и приборостроении. В большинстве современных машин свыше 60% всех деталей имеют резьбу.
Как было отмечено ранее (гл. 4) по эксплуатационному назначению различают резьбы общего назначения и специальные. К резьбам общего назначения относятся крепежные, применяемые для разъемного соединения деталей машин; главное требование к ним – обеспечить прочность соединения и сохранить плотность стыка в процессе длительной эксплуатации.
Резьбовые соединения относятся к разъемным соединениям, удовлетворяющим следующим требованиям:
• возможность многократной сборки и разборки изделий без их повреждения;
• неизменность форм и размеров деталей после многократной сборки и разборки;
• сохранение при повторных сборках и разборках точного и определенного взаимного расположения деталей и их поверхностей в пределах требований к конструкции;
• сохранение взаимного расположения деталей после их соединения при работе в жестких условиях, таких как вибрация и сотрясения.
При соединении деталей болтом, соединяемые детали имеют гладкие сквозные отверстия под болт (рис. 6.1).
Рис. 6.1 Резьбовое соединение, в котором применены болт, гайка и шайба
При соединении деталей винтами и шпильками гладкое сквозное отверстие выполняется в притягиваемой детали 1. В сопряженной с ней детали, участвующей в данном соединении, может быть резьбовое отверстие (рис.6.2) или не резьбовое отверстие с соответствующим конструктивным исполнением, например, с отверстием под головку винта (рис. 6.3). Эти конструктивные элементы называют опорными поверхностями.
а б
Рис. 6.2 Резьбовое соединение с применением: а) винта;
б) шпильки, гайки и шайбы
Таблица 6.1
Сквозные отверстия под крепежные детали, в мм (ограничение ГОСТ 11284-75*)
Диаметры стержней крепежных деталей
| Отверстия сквозные
| Диаметры стержней крепежных деталей
| Отверстия сквозные
|
1-й ряд
| 2-й ряд
| 3-й ряд
| 1-й ряд
| 2-й ряд
| 3-й ряд
|
1,0
1,2
1,4
1,6
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
| 1,2
1,4
1,6
1,8
2,2
2,7
3,2
4,3
5,3
6,4
| 1,3
1,5
1,7
1,9
2,4
2,9
3,4
4,5
5,5
6,6
| -
-
-
-
2,6
3,1
3,6
4,8
5,8
7,0
| 8,0
10,0
| 8,4
10,5
12,5
14,5
16,5
18,5
| 9,0
11,0
13,0
15,0
17,0
19,5
22,0
24,0
26,0
| 10,0
12,0
15,0
17,0
19,0
21,0
24,0
26,0
28,0
|
Рис. 6.3 Разъемное соединение с применением винта
Таблица 6.2
Рекомендация по выбору рядов сквозных отверстий для крепежных деталей (приложение ГОСТ 11284-75*)
Число отверстий
и их расположение
| Способ образования отверстий
| Тип соединения
| Рекомендуемый ряд сквозных отверстий (см. табл. 1)
|
I
| II
|
два сквоз-ных отверстия без резьбы
| одно отверстие сквозное без резьбы, второе – с резьбой
|
Любое число отверстий и любое их расположение
| Обработка отверстий по кондукторам
| I и II
| 1-й
|
Отверстия расположены в один ряд и координированы относительно оси отверстия ил базовой плоскости
| Пробивка отверстий шпампами повышенной точности, литье под давлением и по выплавляемым моделям повышенной точности
| I
|
II
| 2-й
|
Отверстия (числом до 4) расположены в два ряда и координированы относительно их осей
| Обработка отверстий по разметке, пробивка штампами обычной точности, литье нормальной точности
| I
|
II
| 3-й
|
Отверстия расположены в два и более ряда и координированы относительно осей отверстий или базовых плоскостей
| Пробивка отверстий штампами повышенной точности, литье под давлением и литье по выплавляемым моделям повышенной точности
| I и II
| 2-й
|
Отверстия расположены по окружности
| Обработка отверстий по разметке, пробивка штампами обычной точности, литье нормальной точности
| I
| 3-й
|
Диаметры гладких отверстий больше диаметра стержня крепежной детали, что позволяет ей свободно пройти через отверстие. Диаметры проходных (сквозных) отверстий под болты, винты, шпильки приведены в таблице 6.1, а рекомендации по выбору – в таблице 6.2ГОСТ 12876-70* регламентирует запас нарезки, глубина сверления и другие параметры резьбовых деталей и соединений.
Некоторые рекомендации ГОСТа 12876-70* приведены в таблицах 6.3, 6.6.
В случае, когда по условиям конструкции узла номинальные размеры диаметра отверстия и диаметра стержня болта равны, т.е. в соединении без зазора, необходимо устранить контакт кромки отверстия с галтелью под головкой болта или винта, как это показано на рис. 6.4. Размеры такого соединения регламентированы ГОСТ 24670-81. Размеры сквозных квадратных и продолговатых отверстий регламентированы ГОСТ 16030-70*.
При конструировании разъемных резьбовых соединений встречаются случаи, когда сквозное отверстие в притягиваемой детали необходимо выполнить квадратным или продолговатым (рис. 6.5).
Рис. 6.4 Соединение без зазора
| Рис. 6.5 Разъемное соединение
с квадратным отверстием в детали
|
Размеры фасок, сбегов, недорезов и проточек для метрической резьбы регламентируются ГОСТом 10549-80*, а также ГОСТом 27.148-86 «Изделия крепежные. Выход резьбы. Сбеги, недорезы и проточки. Размеры». Сокращенные варианты ГОСТа 10549-80* приведены в таблицах 6.5, 6.7.
Таблица 6.3
Глубина нарезки под винты, шпильки, в мм
|
Материал
детали
| Глубина ввинчивания Н, нарезки Н1 и сверления Н2
| Номинальный диаметр
резьбы d
|
| 1,2
| 1,4
| 1,6
|
| 2,5
|
|
|
|
|
|
|
|
Сталь, чугун,
бронза, латунь
| Н
|
|
| 1,5
|
| 2,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н1
| 2,5
| 2,5
|
| 3,5
| 4,5
| 5,5
| 5,5
|
|
|
|
|
| 20,5
|
Н2
|
|
| 3,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Легкие
металлы
и пластмассы
| Н
| -
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
| -
| -
|
Н1
| -
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
| -
| -
|
Н2
| -
| -
| -
| -
| 6,5
|
|
|
|
|
|
| -
| -
|
В сборочных чертежах соединения крепежными деталями обычно изображают упрощенными или условными (если диаметр резьбы на чертеже менее 2 мм). Такие изображения регламентированы ГОСТом 2.315-68*.
Опорные поверхности под головки винта могут быть различного конструктивного решения, и они регламентируются ГОСТом 12876-70*, приведенным в таблице 6.4.
Таблица 6.4
Опорные поверхностипо ГОСТ 12876-70* (сокращенный вариант)
Эскиз
| Назначение
| Номинальный диаметр резьбы
|
| 1,2
| 1,4
| 1,6
|
| 2,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Под болты с шестигранной головкой, под шайбы пружинные, стопорные с наружными зубьями, стопорные с внутренними зубьями
| D
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Под шайбы
| D
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Под винты с цилиндрической головкой и шестигранным углублением «под ключ», с полукруглой и цилиндрической головкой
|
D
| 1 ряд
| 2,3
| 2,9
| 2,9
| 3,3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2й ряд
|
H1
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
H2
| 0,7
| 0,8
|
| 1,2
| 1,4
| 1,7
|
| 2,8
| 3,5
|
|
|
|
|
|
D1
| -
| -
| -
| -
| -
| -
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| Под винты с потайной и полупотайной головкой и шурупы
| D1
| 2,5
| 2,8
| 3,2
| 3,8
| 4,6
| 5,6
| 6,5
| 8,3
| 10,3
| 12,3
|
|
|
|
|
Под шайбы стопорные с зубьями (для винтов с потайной и полупотайной головкой под углом 90о)
| D
| -
| -
| -
| -
| -
| -
|
|
| 11,5
| 14,5
|
|
|
| -
|
Примечание. Размер h устанавливается конструктор.
Таблица 6.5
Сбеги, недорезы, проточки и фаски для внутренней метрической резьбы(ГОСТ 10549-80*)
|
Шаг
резьбы
| Сбег резьбы
| Недорез
| Проточка
|
f3
| f4
| нормальная
| узкая
| d1
| C
|
нормаль
ный
| умень-шенный
| нормаль-ный
| умень-шенный
| b1
| R
| R1
| b2
| R2
|
0,2
| 0,5
| 0,3
| 1,2
| 1,0
|
|
|
|
|
|
| 0,2
|
0,25
| 0,6
| 0,4
| 1,5
| 1,2
|
0,3
| 0,7
| 0,5
|
0,35
| 0,8
| 2,0
| 1,8
| 0,3
|
0,4
| 0,9
| 0,6
|
0,45
| 1,1
| 0,7
|
0,5
| 1,2
| 0,8
| 3,5
| 3,0
| 2,0
| 0,5
| 0,3
| 1,0
| 0,3
| d+0,3
| 0,5
|
0,6
| 1,5
| 1,0
|
|
|
|
|
|
|
0,7
| 1,8
| 1,2
|
0,75
| 1,9
| 1,3
| 4,0
| 3,2
| 3,0
| 1,0
| 0,5
| 1,6
| 0,5
| d+0,4
| 1,0
|
0,8
| 2,1
| 1,4
|
|
|
|
|
|
|
| 2,7
| 1,8
| 5,0
| 3,8
| 4,0
| 1,0
| 0,5
| 2,0
| 0,5
| d+0,5
|
1,25
| 3,3
| 2,2
| 5,0
| 1,5
| 3,0
| 1,0
| 1,5
|
1,5
| 4,0
| 2,7
| 6,0
| 4,5
| 6,0
| 1,0
| d+0,7
|
1,75
| 4,7
| 3,2
| 7,0
| 5,2
| 7,0
| 4,0
|
| 5,5
| 3,7
| 8,0
| 6,0
| 8,0
| 2,0
| d+1,0
|
|
Таблица 6.6
Запас резьбы, мм
|
Диаметр d
|
|
|
|
|
|
|
|
| 14-16
| 18-20
|
Выход а из гайки
| 0,3-1
| 0,5-1,6
| 1-2
| 1-2
| 1,5-2,5
| 1,5-2,5
| 2-3
| 2-3
| 2,5-4
| 2,5-4
|
Таблица 6.7
Сбеги, недорезы, проточки и фаски для наружной метрической резьбы. (ГОСТ 10549-80*)
|
Шаг резьбы
| Сбег резьбы
| Недорез
| d1
| Проточка
| С
|
t1
| t2
|
При угле заборной части инструмента
| нормальная
| уменьшенная
| Тип I (нормальная)
| Тип II
|
|
20о
| 30о
| 40о
| b
| R
| R1
| b1
| R2
|
0,2
| 0,4
| 0,3
| 0,2
| 0,5
| 0,4
| -
| -
| -
| -
|
|
| 0,2
|
0,25
| 0,5
| 0,6
| 0,5
|
0,3
| 0,4
| 0,7
|
0,35
| 0,6
| 0,3
| 0,8
| 0,6
| d-0,6
| 0,3
|
0,4
| 0,7
| 0,5
| 1,0
| 0,8
| 1,0
| 0,3
| 0,2
|
0,45
| 0,8
| d-0,7
|
0,5
| 1,0
| 0,6
| 0,4
| 1,6
| 1,0
| d-0,8
| 1,6
| 0,5
| 0,3
| 0,5
|
0,6
| 1,2
| 0,7
| d-0,9
|
0,7
| 1,3
| 0,8
| 0,5
| 2,0
| 1,6
| d-1,0
| 2,0
|
0,75
| 1,5
| d-1,2
| 1,0
|
0,8
| 0,9
| 0,6
| 3,0
| 3,0
| 1,0
| 0,5
|
| 1,8
| 1,2
| 0,7
| 2,0
| d-1,5
| 3,6
| 2,0
|
1,25
| 2,2
| 1,5
| 0,9
| 4,0
| 2,5
| d-1,8
| 4,0
| 4,4
| 2,5
| 1,5
|
1,5
| 2,8
| 1,6
| 1,0
| d-2,2
| 4,6
|
1,75
| 3,2
| 2,0
| 1,2
| d-2,5
| 5,4
| 3,0
|
| 3,5
| 2,2
| 1,4
| 5,0
| 3,0
| d-3,0
| 5,0
| 1,5
| 5,6
| 2,0
|