7. Основные эксплуатационные

ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗЬБОВЫМ СОЕДИНЕНИЯМ

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении (в большинстве современных машин свыше 60 % всех деталей имеют резьбы). По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей а) крепежные (метрическая, дюймовая), применяемые для разъемного соединения деталей машин, основное их назначение - обеспечение прочности соединений и сохранение плотности (нераскрытия) стыка в процессе длительной эксплуатации;

б) кинематические (трапецеидальная и прямоугольная), применяемые для ходовых винтов, винтов суппортов станка и столов измерительных приборов и т. п., основное их назначение - обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а также (упор­ная) для преобразования вращательного движения в прямолинейное в прессах и домкратах, основное их назначение - обеспечение плавности вращения и высокой нагрузочной способности (для точных микрометрических пар применяют метрическую резьбу повы­шенной точности);

в) трубные и арматурные (трубные цилиндрическая и коническая, метрическая коническая), применяемые для трубопроводов и арматуры, основное их назначение – обеспечение герметичности соединений. Основные размеры, профиль и допуски трубной кониче­ской резьбы регламентированы ГОСТ 6211 –81 (СТ СЭВ 1159 –78). Эксплуатационные требования к резьбам зависят от назначения резьбовых соединений. Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений.

7.1. Основные параметры и краткая характеристика крепёжных цилиндрических резьб

Параметры цилиндрической резьбы (рис. 7.1): средний d₂ (D₂). наружный d (D) и внутренний d₁ (D₁) диаметры наружной (внутренней) резьбы; шаг Р (для многозаходной резьбы ход P_h = Рп, где n – число заходов); угол профиля α; высота исходного треугольника H угол наклона сторон профиля β и γ, угол подъема резьбы ψ, а также длина свинчивания l рабочая высота профиля H_i и номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R. Профиль, номинальные размеры диаметров, а также параметры Р, α и Н₁ являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта и др.). так и внутренней (гайки, гнезда и др.) резьб. Профиль метри­ческой резьбы для диаметров от 0,25 до 600 мм и размеры его элементов (H = 0.8660254Р; Н₁ = (5/8) P = 0,541265877 Р; R = H/6 = 0,144337567P) регламентированы ГОСТ 9150 –81 (СТ СЭВ 180 –75), который предусматривает срезы вершин резьбы, равныеH/4 у гайки и H/8 у болта. Резьбовые соединения с таким профилем отличаются повышенной прочностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы; облегчается образование наружной резьбы накатыванием и внутренней резьбы нарезанием. Метрическая резьба при статических нагрузках имеет запас самоторможения.

Реальный профиль впадин наружной резьбы, отличающийся от номинального, ни в одной точке не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии H/4 от вершины исходного треуголь­ника, а реальный профиль внутренней резьбы – за линию плоского среза на расстоянии Н/8 от вершины исходного треугольника (рис. 7.2). Впадины наружной резьбы выполняют плоскосрезанными или закругленными. При плоскосрезанной форме реальный профиль впадины должен быть расположен между линиями плоского среза на расстоянии H/4 и H/8 от вершины исходного треугольника, т. е. в зоне / (рис.7.2, а). При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее 0,1 Р

(рис.7.2, б), а ее профиль должен находиться в зоне //. При высоких требованиях к прочности резьбы форма впадины резьбы гайки не регламентируется. Форма впадины резьбы влияет на циклическую долговечность болтов. Наименьшую циклическую долговечность имеют болты с плоской впадиной профиля, наибольшую – со впадиной, очерчен­ной радиусом R = H/4 ≈ 0,216Р (при закругленной впадине резьбы значительно уменьшается концентрация напряжений). Указанная зависимость подтверждена результатами экспериментальных иссле­дований резьбовых соединений с натягом, изготовленных из титана и жаропрочных материалов.

Статическая прочность болтов с закругленной впадиной незначительно превышает прочность бол­тов с плоским срезом впадины (разница обусловлена лишь увеличе­нием диаметра d₁ болта).

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8724 –81 (СТ СЭВ 181 –75) устанавливает три ряда диаметров метрической резьбы, в каждом из которых предусмотрены крупный и мелкие шаги. При выборе диаметров резьб первый ряд следует пред­почитать второму, второй - третьему. У резьбы с крупным шагом каждому наружному

Рис. 7.1. Профиль и предельные контуры резь­бового соединения с ме­трической резьбой при по­садке Н/h. Основные па­раметры резьб.

.

Рис. 7.2. Формы впадин резьбы болта:

а – плоскосрезанная; б – закругленная (1 – номи­нальный

профиль; 2 , 3 – верхний и нижний предель­ные профили)допускается устанавливать с R_min = 0.125Р.

диаметру соответствует шаг, определяемый зависимостью d (D) ≈ 6Р^1,3. У резьбы с мелкими шагами одному наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метриче­ские резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостен­ных деталей, ограниченной длине свинчивания, а также в случаях, когда требуется повышенная прочность соединения (особенно при переменных нагрузках).

Для приборов точной механики (в том числе приборов времени) стандартизована метрическая резьба для диаметров от 0,25 до 0,9 мм – ГОСТ 9000 –81 (СТ СЭВ 837 –78). Для приборостроительной про­мышленности стандартизована метрическая резьба с более мелкой градацией диаметров от 3,5 до 400 мм и особо мелкими шагами – ГОСТ 24706 –81 (СТ СЭВ 184 –75). Размеры и допуски метрической резьбы для деталей из пластмасс диаметром от 1 до 180 мм уста­новлены ГОСТ 11709 –81 (СТ СЭВ 1158 –78).