НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Материал изложен в соответствие с литературными источниками [3-6] и нормативной документацией.
Классификация резьбовых поверхностей
По эксплуатационному назначению:
- общего назначения; к ним относятся: крепежные резьбы, предназначенные для соединений деталей и регулировочных устройств; кинематические для преобразования движений в различных винтовых механизмах; трубные и арматурные резьбы для плотного соединения изделий.
- специальные, которые применяются только в определенных изделиях некоторых отраслей промышленности(круглые – резьба цоколей электроламп, резьба объективов фотоаппаратов, резьба окуляров оптических приборов).
По профилю витка (виду контура осевого сечения):
- треугольные;
- трапецеидальные;
- упорные (пилообразные);
- прямоугольные;
- круглые.
По виду поверхности, на которую нанесена резьба: цилиндрические и конические;
По числу заходов: однозаходные и многозаходные;
По направлению витка: правые и левые (LH);
По принятой единице измерения параметров резьбы: метрические и
дюймовые.
Метрическая резьба. Основные размеры
Профиль метрической резьбы (рис.52) и основные параметры, указанные ниже, установлены ГОСТ 9150.
d, D – наружный диаметр болта и гайки соответственно. Он принимается за номинальный диаметр резьбы.
d2, D2 – средний диаметр болта и гайки соответственно. По среднему диаметру ширина канавки равна ширине выступа и половине номинального шага Р для однозаходной резьбы.
d1, D1 – внутренний диаметр болта, гайки. Внутренний диаметр резьбы определяет опасное сечение болта (шпильки, винта и т.д.).
Р – шаг резьбы - расстояние между одноименными соседними типовыми поверхностями профиля резьбы, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы.
α – угол профиля резьбы – угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости. При симметричном профиле контролируется половина угла профиля α /2.
Ph - ход резьбы = n*P,где n – число заходов.
Ход – величина осевого смещения болта гайки за один полный оборот.
Для однозаходной резьбы ход равен шагу, для многозаходной резьбы - ход равен шагу, умноженному на число заходов.
l - длина свинчивания (высота гайки) - длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.
ψ – угол подъема – угол между касательной к винтовой поверхности в точке, лежащей на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. От этого угла зависит самоторможение в резьбе.
Рис.52. Профиль резьбы
Кроме перечисленных параметров резьбы различают следующие: высота исходного треугольника H, рабочая высота профиля H1.
Стандартом предусматривается два типа метрической резьбы:
- с крупным и мелким шагом для диаметров резьбы от 1 до 68 мм;
- только с мелким шагом для диаметров св. 68 до 600 мм
В обозначении резьбы с мелким шагом он указывается, а в резьбе с крупным шагом его размер не обозначается.
Посадки с зазором для метрической резьбы
Поле допуска резьбы, также как и в гладких соединениях, задается основным отклонением и степенью точности.
Основные отклонения
Для образования резьбовых соединений с зазором ГОСТ16093 предусматривает перечень основных отклонений, указанный на рис.53.
а) б)
Рис. 53. Основные отклонения: а - для болта; б - для гайки
Взаимосвязь одноименных основных отклонений выражается равенством EI = - es, т.е. одноименные основные отклонения равны по величине и противоположны по знаку. Значения основных отклонений рассчитываются в зависимости от шага резьбы: esh =0; esg = -(15+11P); esf = -(30 + 11P); ese = - (50+11P); esd = -(80+11P).
Основные отклонения заданы для всех трех диаметров болта и гайки: наружного, среднего и внутреннего.
Область применения основных отклонений:
F, E - используются для специального применения при значительной толщине слоя защитного покрытия;
h – для отсчетных перемещений (в средствах измерений);
g – для крепежа в массовом производстве;
f, e, d – для образования посадок с большим зазором, необходимом при наличии защитного покрытия, а также при большой длине свинчивания и при больших рабочих температурах.
Точность резьбовых соединений (допуск) назначается степенью точности на нормируемые диаметры болта и гайки.
Для болта нормируются средний d2 и наружный d диаметры, а для гайки – средний D2 и внутренний D1.
Таким образом, устанавливаются следующие степени точности на нормируемые диаметры:
Для болта
d → 4, 6, 8
d2 → 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (9, 10 – для изделий из пластмасс).
Для гайки
D1 → 4, 5, 6, 7, 8.
D2 → 4, 5, 6, 7, 8, 9 (9 – для изделий из пластмасса).
Допуски для внутреннего диаметра болта d1 и наружного диаметра гайки D не устанавливаются.
В обозначении полей допусков резьбовых поверхностей, в отличие от полей допусков на гладкие поверхности, на первом месте указывается номер степени точности, а на втором – основное отклонение.
Пример 1. Поля допусков гайки: 7 Н, 8G.
Пример 2. Поля допусков болта: 7 g, 6 g, 8 e.
В обозначении резьбового соединения на первом месте указывается поле допуска гайки, затем косая черта, после черты поле допуска болта: 7 Н/ 6 g.
Длина свинчивания и классы точности метрической резьбы
Длина свинчивания l - длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении.
Так как при изготовлении трудность обеспечения заданной точности резьбы зависит от имеющейся у нее длины свинчивания (главным образом из-за погрешности шага) ГОСТ 16093 по этому признаку устанавливает три группы длин свинчивания резьбы:
- короткие S.
- нормальные N.
- длинные L.
Из условия равнопрочности резьбы болта на срез и его тела на разрыв для метрической резьбы с крупным шагом длина свинчивания составляет 0,8 d. Она принята в качестве высоты стандартных гаек.
В соответствии с установившейся практикой поля допусков резьбовых поверхностей в зависимости от длин свинчивания распределяются на три класса:
- точный;
- средний;
- грубый.
Точный класс рекомендуется для отсчетных перемещений (микровинты приборов).
Средний – для крепежных изделий массового производства, то есть для резьбы общего назначения.
Грубый – для глухих длинных отверстий, а также при нарезании резьбы на горячекатаных заготовках.
Понятие о классе точности условное. Оно используется для сравнительной оценки точности резьбы и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания.
При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра следует увеличить на одну степень при длине свинчивания L, и уменьшить на одну степень при длине свинчивания S по сравнению с N.
Для получения различных посадок допускаются любые сочетания полей допусков резьбы болта и гайки. Справочниками рекомендуется поле допуска внутренней резьбы назначать из одного класса точности с полем допуска наружной резьбы при одинаковой группе длин свинчивания.
Схемы расположения полей допусков
Схемы расположения полей допусков для болта и гайки строятся относительно номинального профиля резьбы (рис.54 и рис.55).
Рис.54. Схема расположения поля допуска болта
(для основных отклонений g, f, e, d)
Рис.55. Схема расположения поля допуска гайки
(для основных отклонений G, F, E)
Предельные отклонения полей допусков определяются по ГОСТ 16093 и отсчитываются от номинала соответствующего нормируемого диаметра как от нулевой линии. Так как резьбовая поверхность не является симметричной по расположению зубьев относительно оси симметрии, отклонения отсчитываются в половинном размере, т.е. отсчитываются отклонения, приходящиеся на радиус. Вторые половины отклонений расположены на диаметрально противоположных профилях изделия.