Стандартизация точности резьбовых соединений Классификация резьбовых поверхностей
Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении. Резьбовым соединением называют соединение двух деталей, одна из которых имеет внутреннюю резьбу, а другая – наружную. Резьбовая поверхность образуется при винтовом перемещении плоского контура определенной формы по цилиндрической или конической поверхности.
Все резьбы можно классифицировать по назначению, профилю витков, числу заходов, направлению вращения контура осевого сечения и единице измерения линейных размеров.
По назначению резьбы разделяются на общие и специальные.
К резьбам общего назначения относятся резьбы, предназначенные для применения в любых отраслях промышленности. 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 (герметичного) соединения изделий (труб, арматуры и т.д.)
Резьбами специальными называются такие, которые применяются только в определенных изделиях некоторых отраслей промышленности (например, круглые – резьба для цоколей и патронов электроламп, резьба объективов фотоаппаратов, резьба окуляров оптических приборов).
По профилю витка (виду контура осевого сечения)резьбы подразделяются на:
треугольные;
трапецеидальные;
упорные (пилообразные);
прямоугольные;
круглые.
По виду поверхности, на которую нанесена резьба на:
цилиндрические;
конические.
По числу заходов на:
однозаходные;
многозаходные (двухзаходные, трехзаходные и т.д.)
По направлению винтовой поверхности на:
правые (которые завинчивают по часовой стрелке);
левые (завинчивают против часовой стрелки).
По принятой единице измерения параметров резьбы на:
метрические;
дюймовые.
Рис. …. Виды резьб: а) треугольная метрическая, б) трапецеидальная, в) упорная.
Основные параметры, ограничиваемые допусками.
К резьбовым соединениям предъявляются требования взаимозаменяемости.
В резьбовом соединении наружная резьба является охватываемой поверхностью и носит название «болт» («винт», «шпилька» и т.д.), внутренняя является охватывающей поверхностью и носит название «гайка» («гнездо» и др.).
Для цилиндрических и конических резьб определения ряда параметров являются общими.
Профиль резьбы – это контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ось.
α – угол профиля резьбы – угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости.
Углы наклона сторон профиля – углы между боковыми сторонами профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для метрических резьб с симметричным профилем углы наклона сторон равны половине угла профиля α/2= 60/2 =300 .
Диаметр (d) наружной резьбы(болта, винта, шпильки и т.д.)или D внутренней резьбы (гайки) –диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней. Он принимается за номинальный диаметр резьбы;
Средний диаметр болта d2 и гайки D2 – диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине нормального шага резьбы.
Внутренний диаметр болта d1 и гайки D1 – диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы. Внутренний диаметр шаг резьбы р резьбы определяет опасное сечение болта (шпильки, винта и т.д.);
Длина свинчивания l - (высота гайки) - длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении;
Угол подъема ψ – угол между касательной к винтовой поверхности в точке, лежащей на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. От этого угла зависит самоторможение в резьбе.
Рабочая высота профиля H1 – высота соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьбы в направлении, перпендикулярном к оси резьбы.
Высоту исходного треугольника H.
Шаг резьбы
-
расстояние между параллельными сторонами
двух соседних витков резьбы, измеренное
в направлении, параллельном оси резьбы,
на расстоянии
от
оси резьбы.
Для многоходовых резьб применяется дополнительно термин «ход».
Ходом
называется
расстояние между параллельными сторонами
профилей, соответствующих одному и тому
же витку. Ход равен перемещению болта
(гайки) в осевом направлении за один
оборот относительно гайки (болта):
где
-
-число
заходов.
Рис. 50. Профиль резьбы
Основным элементом, определяющим характер посадки резьб, является средний диаметр, так как резьба должна сопрягаться только по бокам резьбового профиля. Допуски на наружный диаметр резьбы (d) рассчитывается так, чтобы устранить возможность защемления по вершинам и впадинам резьбы.
Взаимозаменяемость резьбовых соединений состоит в том, чтобы болт данного размера смог свинчиваться с любой гайкой того же номинального размера по всей длине свинчивания. Поскольку резьба сопрягается по бокам профиля, на свинчиваемость болта и гайки оказывают влияние не только средний диаметр, но и шаг резьбы, и половина угла наклона профиля. Поэтому условием взаимозаменяемости резьбовых деталей (болта, гайки) является соблюдение определенной точности элементов резьбы d2 , Р и α/2. Практически невозможно соблюдать абсолютно точные размеры этих элементов. Поэтому в резьбе болта и гайки возникают погрешности в соответственно среднем диаметре резьбы Td2 , в шаге резьбы TP и половине угла профиля Тα/2.
Погрешности половины угла профиля зависят от правильности профиля инструмента и степени его износа. Погрешности шага резьбы определяются точностью ходового винта и правильностью подсчета передаточного числа шестерен от ходового винта до шпинделя станка. При наличии этих погрешностей для обеспечения свинчиваемости гайки и болта необходимо соответственно изменить размеры среднего диаметра болта и гайки, а именно, уменьшить средний диаметр болта и увеличить средний диаметр гайки. В результате этого по среднему диаметру между болтом и гайкой создается дополнительный зазор, который компенсирует погрешность шага и угла профиля сопрягаемых деталей.
Стандартом предусматриваются 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.
Резьбу с крупным шагом обозначают буквой М и числовым значением наружного диаметра, например: М24, М30. У резьб с мелкими шагами еще указывается шаг резьбы М24х1,5.
ГОСТ 8724- 2002 устанавливает три ряда диаметров метрической резьбы, в каждой из которых предусмотрены крупные и мелкие шаги. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый зависимостью d(D)≈6P1,3. У резьбы с мелким шагом одному наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания, а также в тех случаях, когда требуется, когда требуется повышенная прочность соединения (особенно при переменных нагрузках).