11.3. Общие принципы нормирования точности цилиндрических резьб

Реальные резьбовые поверхности по сравнению с теоретическими идеальными имеют отклонения профиля и размеров. Нормирование точности любых цилиндрических резьб с прямолинейными боковыми сторонами (метрической, трапецеидальной, упорной и др.) построено по единым принципам.

Для обеспечения взаимозаменяемости болта и гайки на длине свинчивания устанавливают предельные контуры резьбы свинчиваемых деталей. Предельные контуры резьбового соединения при посадке с зазором показаны на рис. 9.2.

Рис. 9.2 Предельные контуры резьбового соединения при посадке с зазором.

Действительные контуры свинчиваемых деталей определяются действительными размерами наружных d(D), среднихd₂(D₂) и внутреннихd₁(D₁) диаметров, шага Р и угла профиляa. Таким образом, резьбовое соединение будет надежным, если действительные размеры резьбы болта и гайки не будут выходить за предельные контуры резьбы на длине свинчивания.

Учитывая, что у большинства резьб (рис. 9.2) по наружному и внутреннему диаметру предусмотрены зазоры, а поля допусков болта и гайки расположены в их «тело», то свинчиваемость резьб зависит только от шага, угла профиля и точности средних диаметров. Между погрешностями среднего диаметра резьбы, шага и угла профиля установлена математическая связь. Поэтому погрешности шага и угла профиля на длине свинчивания можно скомпенсировать соответствующим изменением среднего действительного диаметра резьбы.

Отклонение шага резьбы и его диаметральная компенсация. Отклонение шага резьбы DР– это разность действительных и номинальных расстояний между одноименными сторонами профиля, измеренных в осевом направлении на расстоянии, равном половине среднего диаметра от оси резьбы, в пределах длины свинчивания или заданной длины. Отклонения шага могут быть местными периодически повторяющимися или прогрессивно возрастающими, пропорциональными числу витков резьбы на длине свинчивания. Прогрессирующие погрешности шага обычно превышают погрешности других видов. На отклонения шага влияет технология изготовления резьбы, точность оборудования, инструмента и другие факторы. Причинами прогрессирующих погрешностей являются: погрешности шага или износ резьбы по всей длине ходового винта и кинематические погрешности станка, деформации этого винта или заготовки под действием температурных и силовых факторов процесса резания и др. На местные погрешности оказывают влияние местный износ ходового винта, погрешности шага многопрофильных инструментов (метчиков, плашек, фрез и др.) и другие причины.

Лекция № 20

9.4 Нормирование точности метрических резьб при посадках с зазором

Для наиболее распространенных метрических резьб с зазором с диаметрами от 1 до 600 мм (ГОСТ 16093-2004) установлены следующие степени точности и основные отклонения (табл. 9.3).

Таблица 9.3

Степени точности и основные отклонения метрических резьб

Нормируемый параметр в мм	Степени точности	Основные отклонения
Диаметр болта: наружный d средний d2 Диаметр гайки: внутренний D1 средний D2	4; 6; 8 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10* 4; 5; 6; 7; 8 4; 5; 6; 7; 8; 9*	d; е; f; q; h d; е; f; q; h Е; F; G; Н Е; F; G; Н

Расположение полей допусков по контурам профилей резьбы показано на рис. 9.2. Расположение основных отклонений диаметров метрической резьбы на схемах полей допусков относительно нулевой линии аналогично расположению соответствующих основных отклонений диаметров гладких соединений.

Основные отклонения ЕиFприменяются в специальных случаях, когда на резьбу наносятся защитные покрытия значительной толщины. Нулевыми линиями для отсчета отклонений перпендикулярно оси резьбы являются линии номинального профиля.

Основными отклонениями являются для наружной резьбы –еs, а для внутренней резьбы +EI, так как в посадках с зазором поле допуска направлено «в тело» резьбовой детали. Основные отклоненияh=H=0, как и для гладких соединений.

Длина свинчивания оказывает влияние на степень точности и допуск резьбы, поэтому установлено три группы длин свинчивания: N– нормальные,L– длинные иS– короткие.

Длина свинчивания, отличная от нормальной, может быть оговорена в обозначении резьбы или технических требованиях. Допуск резьбы при отсутствии оговорок может относиться ко всей длине резьбы, если она меньше нормальной. Если длины свинчивания меньше 2,24 ×Р×d^0,2, то они относятся к коротким, если длины свинчивания больше 6,7×Р×d^0,2(dиРв мм), то они относятся к длинным, а посередине этого интервала находятся нормальные длины свинчивания.

Для сравнительной оценки точности резьбы введено понятие классов точности: точный, средний, грубый. Для одного и того же класса точности при длине свинчиванияSдопуск среднего диаметра рекомендуется уменьшать, а при длине свинчиванияLувеличивать на одну степень точности по сравнению с нормальной длиной свинчивания (табл. 9.4). В каждый класс точности включены определенные поля допусков предпочтительного, обычного и ограниченного применения.

Резьбы точного класса применяют для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений, а также для получения посадок с малыми колебаниями характера соединения. Для резьбовых соединений общего назначения применяют резьбы среднего класса, а при пониженных требованиях к точности, например, в длинных глухих отверстиях применяют грубый класс точности.

Посадки с зазором образуются любым сочетанием полей допусков болтов и гаек из табл. 9.3, но предпочтение следует отдавать сочетаниям полей допусков одного класса точности. Причем в первую очередь необходимо применять поля допусков предпочтительного применения, которые позволяют получать посадки с наименьшими зазорами. Наименьшие зазоры, в свою очередь обеспечивают определенность характера соединения и облегчают свинчивание резьб.

Таблица 9.4

Поля допусков метрической резьбы для посадок с зазором

Класс Точности	Длины свинчивания
	S - короткая	N - нормальная	L – длинная
	Поля допусков болтов
Точный Средний Грубый	(3h4h) 5g6g; 5h6h;	4q; 4h 6 6q d; 6е; 6f; ; 6h 8q (8h)*	(5h4h) (7e6e);7q6q; (7h6h) (9q8q)
	Поля допусков гаек
Точный Средний Грубый	4Н 6G; 5Н -	4Н5Н; 5Н 6Н 6G; 7G; 7Н	6Н (7G); 7Н (8G); 8Н
Примечания: 1. Поля допусков, заключенные в рамки, являются предпочтительными и в круглые скобки – ограниченного применения. 2. При длинах свинчивания S и L можно применять поля допусков группы N. 3. Поля допусков для болтов и гаек отобраны из всех полей допусков, которые могут быть получены различным сочетанием степеней точности и основных отклонений (табл. 9.3). 4.* Только для резьб с шагом Р ³ 0,8 мм; для резьб с шагом Р < 0,8 мм применяют поле допуска 8h6h.

Основным рядом допусков для всех диаметров резьб является 6 степень точности. Ее рекомендуют для средней точности при нормальной длине свинчивания, и определяют по следующим формулам:

Допуски среднего диаметра болтов:

Допуски среднего диаметра гаек:

где Т – допуски, в мкм,

Pиd– в мм.

Допуски в остальных степенях точности определяются умножением допуска 6-й степени точности на следующие коэффициенты, изменяющиеся по ряду R10 предпочтительных чисел:

Коэффициент	0,5	0,63	0,8	1	1,25	1,6	2
Степень точности	3	4	5	6	7	8	9

При графическом изображении поля допусков болтов и гаек строят также, как и поля допусков гладких цилиндрических поверхностей и их соединений.

Поля допусков на наружный диаметр болта и внутренний диаметр гайки строят аналогично, только допуски на них TdиTD1соответсвенно. В обозначении поля допуска отдельного диаметра резьбы сначала указывается цифра, соответствующая степени точности, а затем буква, присвоенная основному отклонению, в отличие от обозначения поля допуска гладкого элемента, где номер квалитета стоит перед отклонением. Например, запись 7Нобозначает поле допуска на диаметр (внутренний или средний) гайки степени точности 7 с основным отклонениемН.

В обозначении поля допуска резьбы на первом месте стоит обозначение поля допуска среднего диаметра, а на втором – обозначение поля допуска диаметра выступов. Например, запись 7q6g означает, что приняты поля допусков 7qдляd₂и 6gдляd.

Посадки резьбовых соединений, также как и гладких, создаются сочетаниями полей допусков гаек и болтов, образующих необходимый характер сопряжения (с зазором, с натягом или переходные). Например, записьM12 – обозначает посадку с полем допуска гайки 6Нпо среднему и по внутреннему: 6g– поле допуска болта (одинаково) по среднему и наружному диаметру.

Примеры обозначения посадок метрических резьб показаны на рис. 9.6.

Примерусловного обозначения резьбового сопряжения с левой резьбой и мелким шагом Р = 1 мм:

М12 ´1LH – 6H/6g

Рис. 9.6. Примеры обозначения посадок метрических резьб

На рис. 9.6 показаны:

- рис. 9.6 а – резьбовое отверстие с наружным диаметром резьбы 12 мм, с крупным шагом Р = 1,75 мм, средний диаметр D₂выполнен с полем допуска 4Н, внутренний диаметрD₁выполнен с полем допуска 5Н;

- рис. 9.6 б – болт с наружным диаметром 12 мм, с мелким шагом Р = 1 мм, средний диаметр d₂выполнен с полем допуска 5g, наружный диаметрdвыполнен с полем допуска 6g;

- рис. 9.6 в – резьбовое соединение с наружным диаметром 12 мм; поле допуска среднего и внутреннего диаметров гайки выполнено по 6Н, поле допуска среднего и наружного диаметров болта выполнено по 6g;

- на рис. 9.6 г и д показаны отдельные элементы этого соединения, гайка и болт соответственно.