Взаимозаменяемость резьбовых соединений

В деталях машин резьбы применяются в качестве соединяющих элементов для обеспечения разъемных соединений. Резьбовые соединения – соединения двух деталей, одна из которых имеет внутреннюю резьбу (гайка), другая – внешнюю (винт).

Профиль резьбы — контур сечения в плоскости, проходящей через ось основной поверхности.

К резьбовым соединениям предъявляются требования взаимозаменяемости, однако выполнить эти требования значительно труднее, чем для гладких соединений, потому что на характер соединения одновременно влияют несколько параметров.

Системы допусков и посадок, обеспечивающих взаимозаменяемость цилиндрических резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля, построены на едином принципе, учитывающем особенности конструкции резьбовых деталей и наличие взаимозависимости ошибок отдельных параметров резьбы.

Наиболее в машинах и механизмах распространена метрическая крепежная резьба, для которой система допусков и посадок деталей с зазором определяется по ГОСТ 16093-81.

Основным параметром, определяющим характер посадки резьбовых деталей, является средний диаметр, потому что резьба должна сопрягаться только по боковым сторонам профиля. Допуски на внешний диаметр резьбы рассчитываются так, чтобы ликвидировать возможность зажима по вершинам и впадинам резьбы.

Взаимозаменяемость резьбовых соединений состоит в том, что винт заданного размера должен завинчиваться с любой гайкой того же номинального размера по всей длине соединения. Так как резьба соединяется по бокам профиля, на завинчивание винта и гайки влияет не только средний диаметр, но и шаг резьбы, и угол наклона профиля.

Практически невозможно выполнить абсолютно точно размеры указанных элементов, потому что при их изготовлении имеют место ошибки среднего диаметра, шага резьбы и угла профиля винта и гайки. Но обеспечить при этом соединение деталей резьбы можно путем уменьшения среднего диаметра винта и увеличением среднего диаметра гайки. В результате этого по среднему диаметру между винтом и гайкой образуется дополнительный зазор, компенсирующий ошибки шага и угла профиля сопряженных деталей.

Вследствие взаимозависимости между отклонением шага, угла профиля и среднего диаметра, допустимые отклонения этих параметров отдельно не нормируют. Устанавливают только суммарный допуск на средний диаметр болта и гайки, который учитывает допустимые отклонения среднего диаметра и диаметральные компенсации погрешности шага и угла профиля. Кроме того задается допуск на внешний диаметр болта и внутренний диаметр гайки, то есть на те диаметры, которые формируются перед нарезанием резьбы и более доступны при измерении готовых изделий.

«Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений»

Допуски и посадки шпоночных соединений.
Шпоночные соединения применяются для соединения втулок, шкивов, муфт, зубчатых колес и других деталей машин с валами.
Достоинства:

• 
  простота и надежность конструкции;
• 
  легкость сборки и разборки;
• 
  невысокая стоимость.

Недостаток:

• 
  снижение нагрузочной способности сопрягаемых деталей из – за ослабления их поперечных сечений шпоночными пазами.

Существует три типа шпоночных соединений:
а) свободное (подвижное);
б) нормальное (неподвижное разъемное);
в) плотное (неподвижное неразъемное).
Для получения различных посадок призматических шпонок установлены поля допусков на ширину b шпонок, пазов валов и втулок (ГОСТ 23360-78). Ширина шпонки определяет прочность всего соединения и является поэтому основным параметром.

Для ширины шпонки (b) установлено поле допуска h 9, для высоты (h) – h 11, для длины (l) – h 14.

Это делает возможным централизованное изготовление шпонок независимо от посадок.

Выбор посадок производят в зависимости от типа соединения.

Предельные отклонения размеров по ширине паза вала и втулки должны соответствовать:

а) при свободном соединении на валу Н 9, во втулке D 10

б) при нормальном соединении на валу N 9, во втулке Is 9.

в) при плотном соединении на валу Р 9 и во втулке Р 9.

Контроль шпоночных соединений комплексными и элементными калибрами. Допуски на изготовление комплексных калибров содержатся в ГОСТ 24109-80, а их конструкции и размеры регламентируются ГОСТ 24110-80 … 24121-80.

Допуски и посадки шлицевых соединений.

Шлицевым называется разъемное соединение составных частей изделия с применением пазов и выступов.

Шлицевые соединения бывают подвижные и неподвижные.

Шлицевые соединения обладают значительными преимуществами по сравнению со шпоночными:

• 
  меньшее число деталей в соединении;
• 
  большая нагрузочная способность за счет большей площади контакта рабочих поверхностей ступицы и вала;
• 
  лучшее центрирование соединяемых деталей;
• 
  высокая надежность при динамических и реверсивных нагрузках.

Недостаток:

• 
  высокая трудоемкость и стоимость изготовления.

Основные типы шлицевых соединений:
а) прямобочные;
б) эвольвентные;
в) треугольные.
Наибольшее распространение имеют прямобочные шлицевые соединения, размеры и допуски которых регламентированы ГОСТ 1139-80.
Рассмотрим допуски и посадки шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба. ГОСТ 1139-80.

Существует три способа центрирования:
а) по наружному диаметру;
б) по внутреннему Æ;
в) по боковым сторонам зубьев.
а) Центрирование по Æ D рекомендуются, когда втулку термически не обрабатывают. Этот способ применяют для неподвижных соединений, а также для подвижных, воспринимающих небольшие нагрузки.
б) Центрирование по внутреннему диаметру d целесообразно, когда втулка имеет высокую твердость. Способ обеспечивает точное центрирование и применяется для подвижных соединений.
в) Центрирование по боковым сторонам b целесообразно при передаче знакопеременных нагрузок, больших крутящих моментов, а также при реверсивном движении. Этот способ способствует равномерному распределению нагрузки между зубьями, но не обеспечивает высокой точности центрирования и поэтому применяется редко.

Посадки шлицевых соединений назначают в системе отверстия по центрирующей цилиндрической поверхности и по боковым поверхностям впадин втулок и зубьев вала (т.е. по d и b, или D и b, или только b). Допуски и основные отклонения размеров D, d и b шлицевого соединения назначают по ГОСТ 25346-82.