Допуски и посадки крепежных метрических резьб

ЛЕКЦИЯ № 14 Допуски и посадки крепежных метрических резьб ПЛАН ЛЕКЦИИ 17.1 Виды резьб 17.2 Номинальные размеры метрических резьб 17.3 Взаимозаменяемость крепежных метрических резьб. Условие свинчиваемости 17.4 Поля допусков и посадки крепежных метрических резьб 17.5 Контроль резьб 17.1 Виды резьб В зависимости от условий эксплуатации используются различные виды резьб. Резьбы различаются: по эксплуатационному назначению – общего применения и специальные. К первой группе относятся: • крепежные (метрическая, дюймовая) - для разъемного соединения деталей. Основное их назначение – обеспечение прочности соединения; • кинематические. Основное их назначение – обеспечение точного перемещения при наименьшем трении (для трапециедальной и прямоугольной - ходовые винты, винты столов измерительных приборов и т.п.), а также обеспечение плавности вращения и высокой нагрузочной способности при преобразовании вращательного движения в прямолинейное, (для упорной резьбы – например в прессах и домкратах); • специальные применяются только в определенных изделиях (круглая резьба для патронов и цокольных электроламп, окулярная резьба оптических приборов и т.д.); по профилю витков (треугольные, трапецеидальные, упорные, круглые, ленточные (прямоугольные) ); по числу заходов (одно- и многозаходные); по направлению резьбы (правые и левые); по единице измерения линейных размеров (метрические, дюймовые). 17.2 Номинальные размеры метрических резьб В машиностроении наибольшее распространение получили метрические крепежные резьбы. ГОСТ 9150-81 (СТ СЭВ 180-75) нормирует их профиль, который представляет собой равносторонний треугольник с углом α при вершине 600 и исходной высотой H (рисунок 85). Номинальный профиль, общий для наружной (болта) и внутренней резьбы (гайка), получается путем среза вершин витков по наружному диаметру на H/8 и по внутреннему диаметру H/4. Основными параметрами профиля метрической резьбы являются: H- высота исходного равностороннего треугольника; Н1 – рабочая высота профиля d = D - номинальные значения наружных диаметров болта и гайки; d1 = D1 - номинальные значения внутренних диаметров болта и гайки; d2 = D2- номинальные значения средних диаметров болта и гайки; d3 - величина внутреннего диаметра по дну впадин; α- угол профиля резьбы (α = 600); P - шаг резьбы (Pn = P × n - ход многозаходных резьб; n -число заходов); R - радиус скругления дна впадины резьбы болта;1 Рисунок 85 – Номинальный профиль метрической резьбы За номинальный диаметр метрической резьбы условно принимают ее наружный диаметр. Номинальный размер указывается в обозначении после буквы М. Например М10, М32 и т.д. Установлено три ряда номинальных значений метрических резьб в интервале от 0,25 до 600. Средний диаметр является основным и представляет собой диаметр воображаемого, соосного с резьбой круглого цилиндра, каждая образующая которого пересекает профиль так, что ее отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине нормального шага P. Шаг резьбы P есть расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы (ГОСТ 11708 82). Метрическая резьба для диаметров от 1 до 68 мм предусматривает набор шагов. Наибольший из этого набора называют крупный шаг, а остальные - мелкие. Резьбы с диаметрами свыше 68 мм до 600 мм имеют только мелкие шаги и назначаются в тонкостенных деталях ограниченной длиной свинчивания для повышения прочности в условиях толчкообразных и вибрационных нагрузок. Величина мелкого шага указывается после номинала. Например: М10×1. Величина крупного шага не указывается. Угол профиля α - угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения. Номинальные размеры метрической резьбы указываются на чертежах по следующей схеме: М × - числовая величина номинального диаметра; - числовое значение шага - условное обозначение направления витков; левые резьбы обозначаются буквами LH, а для правых обозначение - отсутствует. Для многозаходных метрических резьб после номинального диаметра указывается величина хода, а затем в скобках - величина шага (М 24 × 3 (Р1) – трехзаходная метрическая резьба). 17.3 Взаимозаменяемость крепежных метрических резьб. Условие свинчиваемости Взаимозаменяемость метрической резьбы определяется двумя факторами: а) способностью свинчиваться на заданной длине свинчивания l; б) обеспечением при этом необходимой прочности соединения. Основным параметром, влияющим на взаимозаменяемость резьб является боковой зазор. Он представляет собой разность между средними диаметрами резьбы гайки и болта. , т.е. боковой зазор определяется как разность средних диаметров по перпендикуляру к оси резьбы. Чем больше боковой зазор, тем выше способность резьбы к свинчиванию, но тем меньше прочность резьбового соединения. На способность деталей свинчиваться существенное влияние оказывает погрешность шага резьбы и угла профиля. Предположим, что болт имеет теоретически точный профиль с шагом P. Гайка имеет шаг Pг P. Свинчивание обеспечивается на длине l. На большей длине происходит наложение профилей, свинчивания не будет. При увеличении среднего диаметра гайки на величину произойдет свинчивание. Рисунок 86 – Диаметральная компенсация погрешностей шага резьбы Предположим, что у болта теоретический профильный угол /2, а у гайки профильный угол нестандартный. Так как профильные углы у гайки и болта разные, то произойдет наложение профилей, и свинчивание происходить не будет. Увеличение D2 на величину обеспечит свинчивание. Рисунок 87 – Диаметральная компенсация погрешностей угла профиля Обе погрешности - шага p и угла профиля  могут быть компенсированы. Рассмотрим участок резьбовой пары с посадкой вблизи среднего диаметра и поставим вопрос, будет ли свинчиваться эта резьбовая пара, если средний диаметр болта выполнен по наибольшему предельному размеру, а гайки по наименьшему, т.е. эти диаметры равны. При изготовлении, как болт, так и гайка имеют какие–то погрешности шага резьбы и угла профиля, поэтому ответ на поставленный вопрос – отрицательный. Чтобы в рассмотренном примере не допустить подъема профиля резьбы болта выше номинального профиля гайки ниже номинального, необходимо, очевидно, произвести для болта некоторое искусственное занижение его, а для гайки – завышение. Эти занижение и завышение, так называемые диаметральные компенсации, призваны скомпенсировать отклонения половины угла профиля и шага. Поэтому принято различать два понятия: собственно средний диаметр, т.е. диаметр без рассмотренных погрешностей, и приведенный средний диаметр, учитывающий отклонения. Приведенный средний диаметр болта равен , где и - компенсационные зазоры болта. Для гайки , где и - компенсационные зазоры гайки. Несмотря на то, что погрешности шага и угла профиля существенно влияют на свинчивание резьбы, они не нормируются и их контроль при изготовлении резьбы не предусматриваются (кроме резьб с натягом и резьб переходных посадок). 17.4 Поля допусков и посадки метрических резьб Для обеспечения свинчиваемости и прочности резьбовых соединений разработана система допусков, которая предусматривает посадки с натягом, с зазором и переходные. Для метрических резьб наибольшее распространение получила резьба с зазором. Она регламентируется ГОСТ 16093 -81 (СТ СЭВ 640-77). Номинальный профиль резьбы служит началом отсчета отклонений диаметральных размеров резьбы. Отклонения отсчитываются перпендикулярно оси резьбы. По ГОСТу имеются 5 основных отклонений для резьбы болтов (рис.88 а): h, g, f, e, d и четыре основных отклонения для гаек (рис.88 б): E, F, G, H. Они определяют положение поля допуска по всем диаметрам резьбы относительно номинала - основные отклонения для всех трех диаметров одинаковы (можно одним инструментом обработать резьбу с разными основными отклонениями). а б Рисунок 88 – Схема расположения основных отклонений: а – для болтов; б – для гаек Величина допуска на диаметральные размеры резьбы устанавливается степенью точности, обозначаемой цифрами: для болтов: 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (8 степеней) для гаек: 4, 5, 6, 7, 8, 9 (6 степеней) величина допуска растет Поля допусков диаметров резьб образуются комбинированием степени точности (цифра) и основного отклонения (буква). Например: 4g, 6f, 8g - для болтов и 4H, 7G, 6H - для гаек. Степень точности по среднему диаметру d2, D2 и по диаметру выступа (d - у болта и D1 - у гайки) может быть различной. В условном обозначении это записывается 6g7g - для болта и 5H6H - для гайки. Посадки в резьбовых соединениях образуются сочетанием поля допуска резьбы гайки и поля допуска резьбы болта: 7H/8g; 7H/6g7g. Наибольшее распространение имеют посадки 6H/6g - средний класс точности и 7H/8g - грубый класс точности. На чертежах предусмотрены по ГОСТ 16093-81 следующие способы указания точности резьбовых элементов: М121 - 6H/6g - резьба в сборе М121 - 6H - резьба гайки М121 - 6g - резьба болта. 17.5 Контроль резьб Как указывалось ранее, погрешности шага и угла профиля существенно влияют на свинчивание резьбы, но они не нормируются и их контроль при изготовлении резьбы не предусматриваются. Причиной этого является, во первых, то обстоятельство, что контроль отдельно погрешностей шага p и погрешностей угла профиля весьма трудоемок, а во вторых то, что есть возможность приведения этих погрешностей к диаметральному направлению (по D2 и d2). Резьбовые калибры, так же как и калибры для гладких цилиндрических деталей делятся на рабочие и контрольные, а также - на проходные и непроходные. По конструкции калибры для внутренних резьб представляют собой пробки, для наружных резьб – кольца и скобы. Калибры ПР комплексно контролирует d2, P и , т. е. Приведенный средний диаметр, а также d и d1. Он имеет полный профиль и достаточно большое число витков. Калибр НЕ контролирует только средний диаметр, он имеет укороченный профиль и малое число витков. Контроль резьбы скобами в сравнении с кольцами более производителен и, в частности, пригоден для детали, закрепленной в центрах станка. Контроль резьб калибрами является комплексным. Если же на отдельные элементы резьб установлены определенные нормы, то измеряют каждый элемент отдельно. Измерение отдельных элементов производится, в основном, при контроле точных резьб: резьбовых калибров, резьбонарезного инструмента, ходовых и микрометрических винтов. В большинстве случаев удается измерять только элементы наружных резьб. Особенностью измерения является то, что требуется измерять размеры поверхности сложной формы. Для измерения приходится применять специальные сферические наконечники (сферические определенного радиуса, конические призматические) или же устанавливать в резьбу специальные промежуточные детали (проволочки шарики). Измерение элементов резьб часто проводят с помощью оптических приборов: универсального и инструментального микроскопа, а также проекторов. Однако, на результат измерения существенное влияние оказывают погрешности, вносимые затенением профиля резьбы, перекосом оси резьбы относительно линии измерения, отклонением от перпендикулярности оси резьбы к направлению линии измерения, неточностью базирования лезвия ножа и т. д. Более точно измерение среднего диаметра резьбы можно проводить на контактных приборах. Для этого применяют либо сферические наконечники, либо закладывают в резьбы специальные проволочки. При измерении среднего диаметра с помощью проволочек их закладывают в витки резьбы, и производят измерение наружного размера по внешним поверхностям проволочек. Схема измерения с помощью проволочек показана на рис. 89. Рисунок 89 - Измерение среднего диаметра с помощью трех проволочек