Методическое пособие 509

Эти поля допусков выбраны из ГОСТ 25347-82 в зависимости от обеспечения характера соединения — подвижного или неподвижного. При выборе полей допусков выделены поля предпочтительного применения.

При центрировании по внутреннему диаметру d. Для подвижных соединений точность внутреннего диаметра втулки (d) нормируется всего двумя полями допусков Н8 и Н7, причем последнее является предпочтительным, поскольку совпадает с нормируемым в международном документе ИСО. Для внутреннего диаметра вала нормируется пять полей допусков, среди которых поля допусков, среди которых поля допусков f7 и g7 являются предпочтительными.

При центрировании по внутреннему диаметру нормируются и поля допусков для посадок по ширине шлицев (зубьев) (b). Выделено шесть полей допусков для ширины шлицев втулок поля (Н9 и Н11 предпочтительные) и 12 полей допусков для ширины шлицев на вал (поля d10, f9 предпочтительные).

Для неподвижных соединений при центрировании по внутреннему диаметру нормируется одно поле допуска Н7 на внутренний диаметр втулки и четыре поля допуска на внутренний диаметр вала (из них h7 предпочтительное).

При центрировании по внутреннему диаметру при неподвижном соединении нормируются шесть полей допусков для ширины зубьев (шлицев) втулки (из них Н9 и Н11 предпочтительные) и пять полей допусков для шлицев вала (из них h10 предпочтительное).

При центрировании по наружному диаметру D.

Для подвижных соединений на наружный диаметр втулки нормируется четыре поля допуска (из них рекомендуется к применению Н7). Для вала нормируется шесть полей допусков (из них рекомендуются f7, g6, h7).

Для ширины шлицев при центрировании по наружному диаметру установлено четыре поля допуска для шлицев втулки (рекомендуются D9 и Р10) и восемь полей допусков для шлицев вала (рекомендуются d9, h9, f7, f8).

Для неподвижных соединений на центрирующий наружный диаметр нормируется одно поле допуска Н7 для диаметра втулки и два поля допуска для вала (рекомендуется js6).

Для неподвижного соединения и центрирования по наружно-

му диаметру для ширины шлицев нормируются два поля допуска для шлицев втулки (рекомендуется F8) и два поля допуска для шлицев вала (рекомендуется js7).

При центрировании по боковым сторонам шлицев.

Для подвижного соединения нормируются три поля допусков для размера по ширине шлицев втулки (рекомендуются D9 и F10) и семь полей допусков для шлицев вала (рекомендуются е8 и f8).

Для неподвижного соединения нормируется три поля допусков для шлицев втулки (рекомендуется F8) и два поля допусков для шлицев вала (рекомендуется js7).

Перечисление полей допусков дано, естественно, не для запоминания, для представления об ограниченности отобранных полей допусков. Для полноты картины надо иметь в виду, что одни и те же поля допусков повторяются для разных поверхностей центрирования, и общее количество используемых полей допусков значительно меньше, чем сумма перечисленных в этом разделе.

Надо обратить внимание, что для всех поверхностей втулки дается значительно меньше полей допусков, чем для поверхностей валов, из-за трудности изготовления втулок и необходимости иметь дорогостоящий и сложный инструмент — протяжку.

Б. Поля допусков на размеры нецентрирующих поверхностей. Еще раз напомним, что при образовании шлицевого соединения необходимо нормировать требования к точности для посадки по трем поверхностям — наружной, внутренней и боковым сторонам шлицев. И при этом самая точная посадка из трех обеспечивает центрирование, т.е. совмещение осей вала и втулки. Естественно, что по поверхностям, которые не обеспечивают центрирования, применяются более грубые поля допусков, поскольку они должны обеспечить, в основном, только собираемость. В отношении нецентрирующих боковых сторон шлицев поля допусков были указаны при рассмотрении полей допусков по центрирующим поверхностям. Необходимость отдельного нормирования по ширине шлицев связана с тем, что если по другим нецентрирующим поверхностям (наружному и внутреннему диаметрам) требуется только обеспечить собираемость и в эксплуатации эти поверхности практически не участвуют, то боковые поверхности, даже если они не являются центри-

рующими, влияют на эксплуатационные свойства шлицевого сопряжения. Посадка по этим поверхностям влияет на относительное смещение вокруг оси вала и втулки, что особенно важно при работе щлицевого соединения с реверсом,

Наружный диаметр является нецентрирующим, когда центрирование осуществляется по поверхностям внутреннего диаметра (d) или по поверхностям боковых сторон шлицев (b). В этом случае для наружного диаметра вала (D) при подвижном соединении используются поля допусков а11, d10, f9, причем к применению рекомендуется первое поле допуска.

Для неподвижного соединения точность наружного диаметра у вала нормируется тремя полями допусков: а11, f9, h10, при этом к применению рекомендуется первое поле допуска.

Для нецентрирующего наружного диаметра втулки, вне зависимости от вида сопряжения, нормируется три поля допуска: Н10, H11, Н12, при этом к применению рекомендуется первое поле допуска.

Внутренний диаметр является нецентрирующим, когда центрирование осуществляется по наружному диаметру или по боковым сторонам шлицев, Для внутреннего диаметра втулки в этом случае нормируется всего одно поле допуска Н11 и для подвижного, и неподвижного соединений. Для нецентрирующего внутреннего диаметра вала вообще не нормируется требование к точности. В стандарте указано, что внутренний нецентрирующий диаметр d вала должен быть не менее диаметра d1 (см. рис. 52).

В. Нормирование точности расположения поверхностей элементов прямобочных шлицевых деталей. Для прямобочных шлицевых соединений, несмотря на сложность геометрической формы втулки и вала, нормируется практически только отклонение от симметричности боковых сторон зубьев (шлицев). Допуск задается в диаметральном выражении (см. рис. 52) относительно центрирующего элемента. Нормирование только одного показателя отклонения расположения связано, видимо, с тем, что основным методом контроля деталей шлицевого соединения (вала и втулки) является комплексный (проходной) калибр, выявляющий возможность сборки этих элементов. В стандарте на эти калибры установлены требования на расположения элементов.

Допуск симметричности нормируется в зависимости от ширины зуба (шлица) и устанавливается значениями от 0.010 до 0.018 мм.

Установившаяся во всем мире система контроля шлицевых деталей с помощью калибров нашла отражение не только указанием об этом в стандарте, нормирующим точностные данные для шлицевого соединения, но и на дополнительные требования в отношении еще одного параметра отклонения расположения. В ГОСТ 1139-80 указано, что если шлицевая деталь контролируется калибром, длина которого меньше длины детали, то дополнительно нормируются требования к отклонению от параллельности сторон зубьев (шлицев) вала и втулки относительно оси центрирующей поверхности. От-

Г. Посадки шлицевых прямобочных соединений. Как и для гладких цилиндрических соединений для элементов шлицевых деталей в стандарте посадки непосредственно не нормируются. Они даны в виде рекомендаций в приложении к стандарту.

При центрировании по внутреннему диаметру (d) рекомендуется восемь посадок. При этом для внутреннего диаметра втулки используются поля допусков Н7 и Н8. Выделено пять посадок предпочтительного применения. Приняты допуски от 6-го до 8-го квалитетов с основными отклонениями е, f, g, h, js, n для вала. При центрировании по внутреннему диаметру с указанными посадками одновременно рекомендуется 43 посадки по боковым сторонам зубьев с использованием полей допусков D9, D10, F8, F10, Н8, Н9, Н11 для втулок. Выделено семь предпочтительных посадок с использованием основных отклонений для валов: d, е, f, h, js, k и квалитеты от 7-го до 10-го.

При центрировании по наружному диаметру (D) рекомендуется десять посадок по этому диаметру с использованием полей допусков основных отверстий Н7, Н8, Н10 и основных отклонений d, е, f, g, h, js, n для валов, т.е. те же основные отклонения, что и при центрировании по внутреннему диаметру, но добавлено основное отклонение е. Для валов используются допуски по квалитетам от 6- го до 8-го.

При центрировании по наружному диаметру даны рекомендуемые посадки по боковым сторонам шлицев. Таких посадок 16 —

с использованием полей допусков D9, F8, F10 для шлицев втулок и с использованием тех же основных отклонений для шлицев валов, что и при центрировании по наружному диаметру, кроме отклонения k. Выделено семь посадок предпочтительного применения.

При центрировании по боковым сторонам шлицев рекомендуется 17 посадок с использованием тех же полей допусков, что и для шлицев при центрировании по наружному диаметру (D9, F8, F10). При этом для шлицев вала используются те же основные отклонения, что и при образовании посадок по боковым сторонам при центрировании по внутреннему диаметру. Допуски для ширины шлицев приняты по 7—9 квалитетам.

Во всех рекомендуемых посадках обычно квалитет вала на один меньше, чем квалитет отверстия, а в некоторых случаях разница больше, чем на один квалитет. Такое соотношение рекомендуется для гладких сопряжений.

Если тщательно проанализировать рекомендуемые посадки, то оказывается, что количество рекомендуемых посадок значительно меньше суммы посадок, приведенных выше при центрировании по разным поверхностям вала и втулки. Так, посадки, рекомендуемые по боковым сторонам шлицев при центрировании по наружному диаметру и по боковым сторонам, почти полностью совпадают с рекомендуемыми посадками по этим сторонам при центрировании по внутреннему диаметру. Таким образом, рекомендуемые посадки по боковым сторонам при центрировании по внутреннему диаметру содержат весь набор посадок при всех поверхностях центрирования.

Аналогично и с рекомендуемыми посадками при центрировании по наружному и внутреннему диаметрам для посадок по этим диаметрам. Эти рекомендации содержат шесть совпадающих посадок из восьми при центрировании по внутреннему диаметру и десять — по наружному.

Д. Условное обозначение прямобочных шлицевых соединений валов и втулок. При условном обозначении шлицевого соединения необходимо указать как основные конструктивные данные, так и точность изготовления размеров основных конструктивных поверхностей.

В обозначении указывается способ центрирования, число шлицев (зубьев), значение внутреннего диаметра и посадка по внутреннему диаметру, значение наружного диаметра и посадка по этому диаметру, значение ширины шлицев и посадка по шлицам.

Это обозначение указывает, что шлицевое соединение должно быть образовано при центрировании по внутреннему диаметру (d), имеет число зубьев 8 (z), значение внутреннего диаметра d = 32 мм и

метра D = 40 мм и посадка по этому диаметру H12 , значение ши- d11

рины шлицев (зубьев) b = 7 мм и посадка по шлицам H 9 . f 9

При центрировании по наружному диаметру (D):

При центрировании по боковым сторонам шлицев (b):

Структура обозначения вала и втулки аналогична обозначению сопряжения, но с указанием полей допусков только для одного элемента соединения, например, при центрировании по внутреннему диаметру.

Для втулки: d—8х36Н7х40Н12х7Н9, Для вала: d—8х36f7х 40а11х7f9.

При условном обозначении шлицевого соединения разрешается не указывать посадку или поле допуска по нецентрирующим поверхностям, но для ширины шлицев поля допусков и посадки надо указывать обязательно, даже если они нецентрирующие:

Тема 14

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ. ПОНЯТИЕ О ПРЕДЕЛЬНОМ КОНТУРЕ РЕЗЬБЫ. ПОНЯТИЕ О ПРИВЕДЕННОМ СРЕДНЕМ ДИАМЕТРЕ РЕЗЬБЫ. ПОЛЯ ДОПУСКОВ ДЛЯ НОРМИРОВАНИЯ ТОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ. ПОСАДКИ РЕЗЬБОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗЬБЫ. ОБОЗНАЧЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ.

Резьбовые соединения, используемые в машиностроении

Резьбовым соединением называется соединение двух деталей с помощью резьбы, т.е. элементов деталей, имеющих один или несколько равномерно расположенных винтовых выступов резьбы постоянного сечения, образованных на боковой поверхности цилиндра или конуса.

Контур сечения канавок и выступов в плоскости, проходящей через ось резьбы, общий для наружной и внутренней резьбы, называется профилем резьбы.

В зависимости от профиля, т.е. от вида фигуры в сечении, резьба бывает треугольной (рис. 54, а), трапециедальной (рис. 54, б), пилообразной (рис. 54, в), круглой (рис. 54, г), прямоугольной

(рис. 54, г).

Рис. 54. Профили резьбовых соединений В зависимости от поверхности, на которой нанесена резьба,

она разделяется на цилиндрическую и коническую (конусную). Кроме того, резьбы разделяют на наружные, которые часто для краткости называют болтом, и внутренние — часто называют гайкой. В дальнейшем мы тоже будем пользоваться и этими краткими терминами.

По эксплуатационному признаку, т.е. по области применения, резьбы бывают следующих видов:

1.Крепежная резьба, используемая для обеспечения разъемного соединения. К этим резьбам предъявляются требования в отношении прочности соединения при длительной эксплуатации. Она обычно имеет треугольный профиль и наиболее распространена.

2.Кинематическая резьба, используемая для преобразования вращательных движений в поступательные в так называемых винтовых механизмах. Такие резьбы используются на ходовых винтах станков, домкратах, прессах и т.д. Эти резьбы обычно имеют трапециедальный или круглый профиль. Основное требование к этим резьбам — обеспечение точного и плавного перемещения. Во многих случаях они должны обладать способностью выдерживать большие нагрузки.

3.Трубные и арматурные резьбы — цилиндрические и конические, используемые для соединения труб в нефтеперерабатывающей промышленности, сантехническом оборудовании и т.д. Основное требование к этим резьбам — обеспечение герметичности и

прочности соединения.

По числу заходов (т.е. по числу винтовых выступов) резьбы бывают однозаходные и многозаходные.

Взависимости от используемых единиц измерения, в которых выражаются параметры, резьбы разделяются на метрические и дюймовые. Пожалуй, только в резьбовых соединениях еще широко используется во всем мире дюймовая система, которая в остальных разделах машиностроения постепенно заменяется даже в странах использующих эту систему (США, Англия).

Наибольшее распространение имеет резьба треугольная с углом профиля 60 °, нормирование точности которой будет рассмотрено в этой теме. Такая резьба известна во всем мире под названием "метрическая".

ВСША идет постепенный процесс замены дюймовой резьбы на метрическую. Было подсчитано, что для такого перехода потребуются затраты до 40 млрд. долларов, но при этом ожидается прибыль от 1 до 20 млрд. долларов в год.

Номинальный профиль метрической резьбы и ее основные параметры

Основным профилем резьбы является общий для наружной и внутренней резьбы профиль, который называется номинальным и размеры его линейных и угловых элементов служат основой для определения номинальных профилей для болта и гайки.

В основу профиля метрической резьбы положен треугольник (рис. 55), у которого срезаны вершины.

Для образования рабочей высоты профиля Н1 из общей высоты равнобедренного треугольника Н в профиле резьбы предусмотрен срез вершины острых углов у гайки Н/4 и у болта Н/8. Исходная высота профиля Н установлена в зависимости от шага резьбы и равна 0.8660254Р, где Р — шаг резьбы.

Рис. 55. Профиль метрической резьбы и ее основные параметры

Реальный профиль впадин у наружной резьбы (болта) не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии Н/4 от вершины исходного треугольника, а у внутренней резьбы (гайки) — на расстоянии Н/8.

Форма впадины у наружной резьбы (болта) не регламентируется и может быть плоскосрезанной или закругленной. При плоскосрезанной впадине у болта срез должен быть расположен на высоте от Н/4 до Н/8 от вершины исходного треугольника. При закругленной форме впадины радиус должен быть не менее 0.1 Р, а профиль располагается в зоне от Н/8 до 3Н/16.

Для гайки форма впадины резьбы вообще не регламентируется, но, в основном, делается закругленной и параметры ее определяются нормированием требований к резьбообрабатывающему инструменту, при изготовлении которого используются чаще всего указанные радиусы закругления.

Закругленная форма впадин является предпочтительной по прочностным соображениям. При такой форме облегчается процесс изготовления резьбы накатыванием, который часто применяется для резьбовых деталей крепления. И при нарезании впадин закругленной формы достигается большая стойкость режущего инструмента