6. Взаємозамінність нарізних з'єднань
Нарізні з'єднання широко поширені в машинобудуванні і утворюються при гвинтовому переміщенні контуру певної форми по циліндричній або конічній поверхнях.
Різь на зовнішній поверхні прийнято називати болтом, а на внутрішній – гайкою.
За профілем контуру витків різі поділяються на трикутні, трапецеїдальні, упорні, круглі та ін.
За числом заходів на одно, дво, і багатозахідні.
Залежно від направлення обертання – праві і ліві.
У прийнятих одиницях виміру лінійних розмірів – на метричні і дюймові.
За експлуатаційним призначенням різі розрізняють:
- кріпильні - метричні, і дюймові;
- кінематичні - трапецеїдальні і прямокутні які застосо - вують для забезпечення точного переміщення ходових гвинтів;
- упорні, для перетворення обертального руху в поступальне;
- трубні і арматурні (циліндричні і конічні), використовують - ся у трубопроводах для забезпечення герметичності з'єднань.
Експлуатаційні вимоги для всіх різей є надійність, довговічність і згвинчування без підгонки.
Найбільше поширення отримали метричні кріпильні різі.
Профіль метричного різьблення утворюються при гвинтовому переміщенні рівнобічного трикутника (рис.6.1).
Рисунок 6.1 – Основні параметри метричної різі
Основні параметри метричної різі: середній діаметр - d2 (D2); зовнішній діаметр - d (D); внутрішній діаметр - d1 (D1); крок різі - Р;
кут профілю - α, дорівнює 600; висота початкового трикутника - Н;
робоча висота профілю - Н1; радіус закруглення западини внутрішньої різі - R.
ГОСТ 9150-81, передбачає зрізи вершин різі на рівні Н/4 у гайки і Н/8 у болта. Завдяки цьому при загвинчувані різі, по зовнішньому і внутрішньому діаметрам утворюються зазори, а дійсний характер взаємного контакту здійснюються по бічних поверхнях профілю різьблення.
Для точності виготовлення різей встановлено 10 класів точності, і відповідно до практики, що склалася в багатьох країнах, поля допусків згруповані в три класи точності; точний, середній, грубий.
Допуски зовнішнього діаметра болта – Td(6), внутрішнього діаметра гайки – TD1(6), середнього діаметра болта – Td2(6) і середнього діаметра гайки – TD2(6) підраховуються для шостого класу точності .
Для решти класів точності допуски визначаються множенням допуску шостого класу точності на коефіцієнти наведені у таблиці 6.
Таблиця 6.1 – Коефіцієнти для підрахунку допусків різей.
Ступінь точності |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Коефіцієнт |
0.5 |
0.63 |
0.8 |
1 |
1,25 |
1,6 |
2 |
2,5 |
Допуски на зовнішній діаметр внутрішньої різі - D і внутрішній діаметр зовнішньої різі - d1 не встановлюють.
Для одержання посадок нарізних деталей із зазором в ГОСТ 16093-81 передбачено п'ять основних відхилень (d, e, f, g, h) для зовнішньої і чотири (E, F, G, H) для внутрішньої різей. Ці відхилення однакові для діаметрів d, d2, d1 і D, D2, D1 (рис. 6.2).
а – для болта, б – для гайки
Рисунок 6.2 – Основні відхилення і схеми розташування полів допусків різей для посадок із зазором
На дійсні значення зазору будуть суттєво впливати похибки кроку різі - fР і половини кута профілю – fά/2, допуски на які стандартом не встановлюються. Для визначення дійсного значення зазору або натягу різей, введено поняття приведенних середніх діаметрів – D2пр і d2пр при розрахунку яких враховується вплив fР і fά/2 на зменшення середнього діаметру гайки та збільшення середнього діаметра болта.
Позначення посадок метричних нарізних з'єднань в технічній документації записується дробом, у чисельнику якого вказують поле допуску різі гайки, в знаменнику – поле допуску різі болта, наприклад;
М8 _ 6Н/6g
М – позначення метричної різі;
8 – зовнішній діаметр різі (номінальний розмір різі);
6 – клас точності для виготовлення діаметрів D, D2, D1 гайки;
Н – основне відхилення для діаметрів D, D2, D1 гайки;
6 – клас точності для виготовлення діаметрів d, d2, d1 болта;
g - основне відхилення для діаметрів d, d2, d1 болта;
Р - крок різі, у наведеному прикладі, не позначено, бо він нормальний, тобто, крупний.
Метрична різь буває з крупним і дрібним кроком. ГОСТ 8724-81 встановлює три ряди діаметрів метричної різі, в кожному з яких передбачені крупний і дрібні кроки. Дрібний крок указується в позначенні різі, наприклад, Р = 0,5;
М8 х 0,5 _ 6Н/6g
Якщо основне відхилення або клас точності середніх діаметрів різі відрізняється від інших, то вони позначаються окремо і на першому місці;
М8 х 0,5 _ 4Н6Н/5h6g
4Н – позначення поля допуску середнього діаметра гайки;
6Н – позначення основного відхилення для зовнішнього; діаметру гайки і поля допуску для внутрішнього діаметра гайки;
5h – позначення поля допуску середнього діаметра болта;
6g – позначення поля допуску для зовнішнього діаметра болта і основного відхилення для внутрішнього діаметру болта.
Якщо у нарізному з'єднанні використовується лівий напрямок обертання (ліва різь), то в позначенні додають “LH “;
8 х 0,5 LH _ 4Н6Н/5h6g
Якщо довжина згвинчування відрізняється від нормальної, її вказують наприкінці позначенні різі;
М8 х 0,5 LH _ 4Н6Н/5h6g - 50
Позначення гайки; М8 х 0,5 LH _ 4Н6Н- 50
Позначення болта; М8 х 0,5 LH _ 5h6g - 50
При позначенні болта із закругленою западиною, наприкінці позначенні різі вказують “R“;
М8 х 0,5 LH _ 5h6g – R-50
Для одержання посадок нарізних з’єднань із натягом в ГОСТ4608-81 передбачено поля допусків:
– для середнього діаметра гайки, 2Н;
– для внутрішнього діаметра гайки, 4D, 5D,4C,5C;
– для середнього діаметра болта, 3n,3p,2r;
– для зовнішнього діаметра болта, 6e,6c;
Натяг в з’єднанні забезпечується збільшенням середнього діаметра зовнішніх різей (шпильки зі сталі), що з’єднуються із внутрішніми різями (гайками) в деталях зі сталі, високоміцних і титанових сплавів, чавуну, алюмінієвих і магнієвих сплавів.
Приклад умовного позначення посадки різі з натягом.
М12 -2Н5С/2r;
– поле допуску на середній діаметр гайки, 2Н;
– поле допуску на внутрішній діаметр гайки, 5С;
– поле допуску на середній діаметр шпильки, 2r;
– позначення для зовнішнього діаметра шпильки 6e, або 6c ,умовно не указують.
– коли на середній діаметр шпильки призначається поле допуску 3р(2), або 3n(3) то, обов’язково і в дужках, призначається кількість груп сортування.
Перехідні посадки застосовуються в нарізних з’єднаннях стальних шпилик з корпусами зі алюмінієвих і магнієвих сплавів, при умові додатковому заклинюванні шпильки.
ГОСТ –24834-81 для перехідних посадкок передбачені поля допусків :
– для середнього діаметра гайки, 3Н, 4H, 5H;
– для внутрішнього діаметра гайки, 6H;
– для середнього діаметра болта, 4jh, 4j, 4jk, 2m;
– для зовнішнього діаметра болта, 6 g;
Приклад умовного позначення перехідної різі.
М12 -4Н6Н/4jk
Довжина згвинчування повинна складати від 1,5d до 2d.
Трапецеїдальна різь, на відміну від кріпильних, має кут профілю 300 за ГОСТ 9484-81. Системою допусків і посадок трапецеїдальної різі встановлені основні відхилення:
– для середнього діаметра гвинтів одно західної різі, с, е, g і h, за ГОСТ 9562-81;
– для середнього діаметра гвинтів багатозахідної різі, с, е, і g, ГОСТу 24739-81;
– для зовнішнього (d) і внутрішнього (d3) діаметрів болта, h;
– для середнього (D2), внутрішнього (D1) і зовнішнього (D4) діаметрів різі гайки, Н;
– верхнє відхилення зовнішнього діаметра гайки (D4),
та граничні відхилення окремо кроку і кута профілю не встановлені.
Приклад умовного позначення однозахідної трапецеїдальної різі:
з’єднання - Тr 40х6 – 7Н/7е;
гайки - Тr 40 х 6 – 7Н;
гвинта – Тr 40 х 6 – 7е.
– позначення трапецеїдальної різі, Тr;
– зовнішній діаметр різі гвинта, 40 (номінальний розмір різі);
– крок різі,6.
Багатозахідної трапецеїдальної різі:
з’єднання - Тr 20х4х(Р2) - 8Н/8е;
гайки - Тr 20х4 (Р2) - 8Н;
гвинта – Тr 20х4 (Р2) - 8е.
– значення кроку, (Р2);
– хід різі, 4.
Упорну різь з профілем і основними розмірами за ГОСТ 10177—82 застосовують у механізмах з великим однобічним тиском (у домкратах, гвинтових пресах, у з'єднаннях колон з поперечками гідропресів і т. п.). Система допусків і посадок упорної різі регламентована ГОСТ 25096—82.
Приклад умовного позначення упорної різі:
з’єднання - S36х6—7AZ/7h;
гайки - S36х6—7AZ;
гвинта – S36х6—7h.
Указується лише поля допуску для середніх діаметрів гайки і гвинта.
Контроль різі можна виконувати диференційованим методом (контроль кожного параметра окремо), або комплексним (контроль розташування контуру різі в указаному полі допуску за допомогою граничних калібрів, проекторів, шаблонів), а інколи за результатами обчислень (приведений середній діаметр різі).