Взаємозамінність нарізі

Л Е К Ц И Я 8

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении. Порядка 60% деталей имеют резьбу.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные.

Резьбы общего применения подразделяются:

- крепёжные (метрическая и дюймовая), применяемые для разъёмного соединения деталей машин;

- кинематические – это трапецеидальная и прямоугольная, применяемые для ходовых винтов в станках и приборах, а также упорная резьба, применяемая в прессах и домкратах;

- трубные (цилиндрическая и коническая).

Основные параметры и краткая характеристика крепёжных цилиндрических резьб.

Р

ГАЙКА

Р/8

α

Р/2 БОЛТ

Р/4

Ось резьбы

Профиль и основные параметры метрической резьбы для Ø1–600 мм регламентируется СТ СЭВ 180-75.

d(D) – наружный диаметр; d₂(D₂) – средний диаметр; d₁(D₁) – внутренний диаметр; Р – шаг; для многозаходной резьбы: n – число заходов; Р_n=Р·n – ход резьбы; α – угол профиля; β и γ – углы наклона сторон профиля; Н – высота исходного треугольника; ψ – угол подъёма резьбы.

Для уменьшения трения в резьбовом соединении выступы профиля гайки и болта выполняют плоскосрезанной формы.

С целью повышения усталостной прочности резьбы форму впадин гайки и болта выполняют закруглённой.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом.

Установлено три ряда диаметров метрической резьбы и каждый диаметр имеет крупный и мелкие шаги, с тем, чтобы при выборе резьб первый ряд предпочитать второму, второй – третьему.

Другие типы резьб мы подробно рассматривать не будем т.к. вы их изучали в курсе детали машин.

Системы допусков и посадок, обеспечивающие взаимозаменяемость всех типов резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля, построены по единым принципам – они учитывают особенности конструкции резьбовых деталей и наличие взаимосвязи погрешностей отдельных параметров резьбы.

Предельные контуры резьбы

На длине свинчивания резьбовых деталей расположено несколько витков резьбы, образующих резьбовой контур.

Рассмотрим предельные контуры резьбы на примере резьбового соединения с основными отклонениями типа Н/h

	ГАЙКА
		60о

		БОЛТ
				Р

На рисунке жирной линией показан номинальный контур, от которого в направлении, перпендикулярном оси резьбы, откладывают отклонения и располагают поля допусков диаметров резьбы.

На рисунках резьбовых соединений обычно откладывают половину допуска на соответствующий диаметр, предполагая, что он симметрично распределяется на противоположные стороны болта или гайки.

Контуры, описанные по предельным отклонениям, образуют предельные контуры.

В данном резьбовом соединении наименьший предельный контур гайки и наибольший предельный контур болта совпадают с номинальным контуром.

При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности профиля и размеров резьбы.

Для обеспечения свинчивания и качества резьбового соединения действительные контуры не должны выходить за предельные контуры.

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.

Отклонением шага резьбы ΔР называют разность между действительным и номинальным расстояниями в осевом направлении между двумя средними точками любых одноимённых боковых сторон профиля в пределах длины свинчивания.

Отклонения шага складываются из прогрессивных погрешностей шага, пропорциональных числу витков, периодических, изменяющихся по периодическому закону. И местных, не зависящих от числа витков.

	α

ΔР_n

Наложим на осевые сечения резьбы гайки, имеющей номинальный профиль, сечение резьбы болта, у которого шаг увеличен на длине свинчивания на ΔР_n.

При равенстве диаметров резьбы болта и гайки эти детали не свинтятся.

Для обеспечения свинчивания необходимо уменьшить средний диаметр болта или увеличить средний диаметр гайки на величину f_p – называемую диаметральной компенсацией погрешности шага

, (мкм).

Отклонением половины угла профиля резьбы называется разность между действительными и номинальными значениями.

Эта погрешность может быть вызвана погрешностью полного угла при равенстве половин угла или перекосом профиля относительно оси резьбы.

Величину при симметричном профиле резьбы находят как среднее арифметическое из абсолютных величин отклонений обеих половин угла профиля

Наложим на осевое сечение резьбы гайки, имеющей номинальный профиль, сечение резьбы болта, имеющего погрешность половины угла профиля .

При равенстве диаметров резьбы болта и гайки эти детали не будут свинчиваться.

Для обеспечения свинчивания необходимо уменьшить средний диаметр болта или увеличить средний диаметр гайки на величину f_α – называющую диаметральной компенсацией погрешности половины угла профиля

где – рабочая высота профиля;

– отклонение половины угла профиля (рад).

Приведенный средний диаметр резьбы

Приведенным средним диаметром резьбы называется величина среднего диаметра резьбы, увеличенная для наружной и уменьшенная для внутренней резьбы на суммарную диаметральную компенсацию отклонений шага и угла профиля.

Приведенный средний диаметр можно представить как средний диаметр теоретической резьбы, не имеющей отклонений шага и угла профиля, которая свинчивается с действительной резьбой без зазора и без натяга.

Система допусков и посадок метрических резьб.

Внутренние и наружные резьбы общего назначения, а так же большинство специальных резьб соединяются по боковым сторонам профиля.

Возможность контакта по вершинам и впадинам резьбы исключается соответствующим расположением полей допусков по d(D) и d₁(D₁).

В зависимости от характера сопряжения по боковым сторонам профиля, т.е. по среднему диаметру, различают резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные.

Резьбовые посадки с зазором.

Для получения посадок резьбовых деталей с зазором предусмотрены следующие основные отклонения наружной и внутренней резьбы.

ГАЙКА

Е

F

0 g h G 0

f Н

е

d

БОЛТ

Для наружных резьб, т.е. болтов отклонения назначают на средний диаметр d₂ и наружный диаметр d

Для внутренних резьб, т.е. гаек отклонения назначают на средний диаметр D₂ и внутренний диаметр D₁.

На внутренний диаметр болта и наружный диаметр гайки по впадинам резьбы, отклонения не назначают.

По точности резьбы разделяют на классы точности и степени точности.

По международной классификации различают три класса точности резьб – точный класс, средний класс, грубый класс.

Степень точности резьбы обозначают цифрой перед буквой, обозначающей основное отклонение.

4h4h; 5H6H; 7g6g; 7H; 6d.

По аналогии с квалитетами, – чем меньше цифра, тем выше точность

Посадка образуется сочетанием поля допуска гайки и болта и обозначается дробью – в числителе для гайки степень точности и основное отклонение среднего диаметра, а затем степень точности и основное отклонение внутреннего диаметра; в знаменателе для болта степень точности и основное отклонение среднего диаметра, а затем степень точности и основное отклонение наружного диаметра.

; ; .

Для выбора степени точности необходимо знать длину свинчивания

Установлено три группы длин свинчивания

S – малые длины свинчивания, когда

N – нормальные длины свинчивания, когда

L – большие длины свинчивания, когда

Рассмотрим резьбовую посадку с зазором типа Н/h (с нулевым зазором)

Рассмотрим резьбовую посадку с зазором типа G/g

При одинаковых степенях точности наружной и внутренней резьбы допуски внутренней резьбы примерно на 30% шире, чем наружной т.к. при обработке внутренних резьб той же точности добиться сложнее, чем при обработке наружных.

Резьбовые посадки с натягом (по среднему диаметру)

Резьбовые соединения с натягом применяют в тех случаях, когда по условиям работы соединения под воздействиям вибраций, переменных нагрузок, изменений температуры недопустимо самоотвинчивание и нарушение герметичности.

Примером может служить посадка резьбы шпилек в корпуса двигателей. Шпильку следует ввинчивать в корпус настолько туго, чтобы исключить её проворачивание при затяжке в процессе сборки и эксплуатации или при отвинчивании гайки (соединенной по посадке H/h с другим концом шпильки) для ремонта и осмотра механизма.

Посадки с натягом регламентированы СТ СЭВ 306–76, который распространяется на метрические резьбы диаметрами от 5 до 45 мм. и шагами от 0,8 до 3 мм.

По технологическим соображениям резьбовые посадки с натягом предусмотрены только в системе основного отверстия т.е. поле допуска на средний диаметр внутренней резьбы принимается типа Н.

По аналогии с резьбовыми посадками с зазором, в резьбовых посадках с натягом не назначают отклонения на наружный диаметр внутренней резьбы и на внутренний диаметр наружной резьбы т.е. на диаметры впадин.

Т.к. крутящий момент при затяжке резьбового соединения с натягом существенно зависит от натяга, то отклонения на средний диаметр назначают по более высокой степени точности (2 – 3), а на остальные диаметры по 4 – 6.

Кроме того, применяют селективную сборку т.е. сортировку резьбовых деталей перед сборкой.

Количество групп сортировки указывают в скобках в обозначении резьбового соединения, при этом для наружной резьбы (болта) указывается только поле допуска на средний диаметр.. Длина свинчивания должна быть 1d … 1,25d для стальных деталей, ибо от длины свинчивания зависит величина натяга.

Методы и средства контроля точности метрических резьб

Точность резьбы контролируют дифференцированным (поэлементным) или комплексным методами.

Дифференцированный метод контроля применяют в том случае, когда допуски даны отдельно на каждый параметр резьбы. При этом отдельно проверяют средний диаметр, шаг и половину угла профиля. Заключение о годности дают по каждому параметру отдельно.

Этот метод сложен, трудоёмок, а поэтому его применяют в основном для контроля точных резьб (только пружинных).

Для этого используют универсальные и инструментальные микроскопы, контактные приборы, на которых измерения проводят методом двух или трёх проволочек, и резьбовые микроскопы.

Комплексный метод основан на одновременном контроле всех параметров резьбы.

Это достигается с помощью предельных калибров, а для резьб малых диаметров с помощью проектов, когда действительный контур проверяемой резьбы сравнивается с предельными контурами.

Система калибров и допусков для них разработана для резьбы 4 – 8 степени точности диаметром от 1 – 600 мм.

В комплект входят рабочие проходные и непереходные калибры.

Для контроля наружных резьб применяются калибры – кольца или калибры скобы.

Для контроля внутренних резьб – калибры пробки.

Резьбовая деталь считается годной если проходной калибр свинчивается, а непроходной нет.