Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт –

филиал НИЯУ МИФИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ

Резьбовые соединения

Волгодонск 2014

Методические указания предназначены для выполнения индивидуального задания по инженерной графики и включают в себя теоретический материал по обозначению и изображению резьбы на чертежах, а так же справочные данные для стандартных крепежных деталей.

Для индивидуальной работы студентов разработаны 100 вариантов заданий, каждое из которых включает выполнение болтового, шпилечного и трубного соединений. Все варианты заданий составлены в одном стиле, а так же входящие в них задачи равноценны по сложности.

Номер варианта определяется двумя последними цифрами номера зачетной книжки (студенческого билета).

Предлагаемые расчетные формулы облегчают работу над заданием и дают возможность самостоятельно определить геометрические параметры деталей, входящих в состав резьбовых соединений облегчают работу студентов.

Резьбовые соединения

Резьбовые соединения относятся к числу разъемных соединений и разделяются на крепежные и ходовые. Крепежные соединения используют для соединения деталей машин и приборов, ходовые резьбовые соединения применяют для передачи движения.

Цель задания

Изучить виды, обозначение и условное изображение резьбы и крепежных резьбовых изделий. Получить навыки в расчете геометрических параметров болтов, шпилек, гаек и шайб, подборе размеров водо- и газонапорных труб и их соединительных элементов, выполнении чертежей болтового, шпилечного и трубного соединений.

Содержание задания

Работа выполняется на листе формата А3 (297 x 420), оформляется рамкой основной надписью формы 1 (по ГОСТ 2.104 – 68^*). Соединения располагаются на листе, как показано на примере выполнения задания. Надписи, выполняемые на чертеже, аналогичны надписям в примере.

Ниже приведены условия задач и указания к выполнению задания. Варианты заданий представлены в таблице 1. Пример выполнения задания показан на рис. 3.

Задача 1. Болтовое соединение

По заданным размерам соединяемых деталей и параметрам резьбы рассчитать основные размеры и вычертить болтовое соединение.

Варианты числовых значений приведены в табл. 2. Дополнительные условия для выполнения задания приведены в табл. 3.

Основные теоретические положения и методические указания к расчету и построению соединения

Резьбы на чертежах изображаются условно по ГОСТ 2.311 – 68, независимо от профиля. Резьбу на стержне изображают сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями по внутреннему диаметру на всю длину, включая фаску. Проекция стержня с резьбой на плоскость перпендикулярную его оси по наружному диаметру имеет вид окружности, выполненной сплошной основной линией, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу тонкой линией, равную 3/4 окружности, и разомкнутую в любом месте. Линия границы резьбы на чертеже изображается в конце полного профиля резьбы (до начала сбега) сплошной основной линией и выполняется до линии наружного диаметра. При изображении резьбы как невидимой, ее границу проводят штриховой линией.

Рис. 1. Изображение и обозначение резьбы на стержне

Таблица 1

Номер варианта	Резьбовые соединения		Шпилечное соединение		Трубное соединение
	Номер числовых значений	Доп. условия	Номер числовых значений	Доп. условия	Номер числовых значений	Доп. условия
00	1	1.1, 2.1,3.2	1	1.1, 2.1,3.2	1	1
01	2	1.1, 2.1,3.2	2	1.1, 2.1,3.2	2	2
02	3	1.1, 2.1,3.2	3	1.1, 2.1,3.2	3	1
03	4	1.1, 2.1,3.2	4	1.1, 2.1,3.2	4	2
04	5	1.1, 2.1,3.2	5	1.1, 2.1,3.2	5	1
05	6	1.1, 2.1,3.2	6	1.1, 2.1,3.2	6	2
06	7	1.1, 2.1,3.2	7	1.1, 2.1,3.2	7	1
07	8	1.1, 2.1,3.2	8	1.1, 2.1,3.2	8	2
08	9	1.1, 2.1,3.2	9	1.1, 2.1,3.2	9	1
09	10	1.1, 2.1,3.2	10	1.1, 2.1,3.2	10	2
	11	1.1, 2.1,3.2	11	1.1, 2.1,3.2	11	1
	12	1.1, 2.1,3.2	12	1.1, 2.1,3.2	12	2
	13	1.1, 2.1,3.2	13	1.1, 2.1,3.2	13	1
	14	1.1, 2.1,3.2	14	1.1, 2.1,3.2	14	2
	15	1.1, 2.1,3.2	15	1.1, 2.1,3.2	15	1
	16	1.1, 2.1,3.2	16	1.1, 2.1,3.2	16	2
	17	1.1, 2.1,3.2	17	1.1, 2.1,3.2	17	1
	18	1.1, 2.1,3.2	18	1.1, 2.1,3.2	18	2
	19	1.1, 2.1,3.2	19	1.1, 2.1,3.2	19	1
	20	1.1, 2.1,3.2	20	1.1, 2.1,3.2	20	2
	21	1.1, 2.1,3.2	21	1.1, 2.1,3.2	21	1
	22	1.1, 2.1,3.2	22	1.1, 2.1,3.2	22	2
	23	1.1, 2.1,3.2	23	1.1, 2.1,3.2	23	1
	24	1.1, 2.1,3.2	24	1.1, 2.1,3.2	24	2
	25	1.1, 2.1,3.2	25	1.1, 2.1,3.2	25	1
	26	1.1, 2.1,3.2	26	1.1, 2.1,3.2	26	2
	27	1.1, 2.1,3.2	27	1.1, 2.1,3.2	27	1
	28	1.1, 2.1,3.2	28	1.1, 2.1,3.2	28	2
	29	1.1, 2.1,3.2	29	1.1, 2.1,3.2	29	1
	30	1.1, 2.1,3.2	30	1.1, 2.1,3.2	30	2
	31	1.1, 2.1,3.2	31	1.1, 2.1,3.2	31	1
	32	1.1, 2.1,3.2	32	1.1, 2.1,3.2	32	2
	33	1.1, 2.1,3.2	33	1.1, 2.1,3.2	33	1
	34	1.1, 2.1,3.2	34	1.1, 2.1,3.2	34	2
	35	1.1, 2.1,3.2	35	1.1, 2.1,3.2	35	1
	36	1.1, 2.1,3.2	36	1.1, 2.1,3.2	36	2
	37	1.1, 2.1,3.2	37	1.1, 2.1,3.2	37	1
	38	1.1, 2.1,3.2	38	1.1, 2.1,3.2	38	2
	39	1.1, 2.1,3.2	39	1.1, 2.1,3.2	39	1
	40	1.1, 2.1,3.2	40	1.1, 2.1,3.2	40	2
	1	1.2, 2.2,3.1	1	1.2, 2.2,3.1	1	1
	2	1.2, 2.2,3.1	2	1.2, 2.2,3.1	2	2
	3	1.2, 2.2,3.1	3	1.2, 2.2,3.1	3	1
	4	1.2, 2.2,3.1	4	1.2, 2.2,3.1	4	2
	5	1.2, 2.2,3.1	5	1.2, 2.2,3.1	5	1
	6	1.2, 2.2,3.1	6	1.2, 2.2,3.1	6	2
	7	1.2, 2.2,3.1	7	1.2, 2.2,3.1	7	1
	8	1.2, 2.2,3.1	8	1.2, 2.2,3.1	8	2
	9	1.2, 2.2,3.1	9	1.2, 2.2,3.1	9	1
	10	1.2, 2.2,3.1	10	1.2, 2.2,3.1	10	2
	11	1.2, 2.2,3.1	11	1.2, 2.2,3.1	11	1
	12	1.2, 2.2,3.1	12	1.2, 2.2,3.1	12	2
	13	1.2, 2.2,3.1	13	1.2, 2.2,3.1	13	1
	14	1.2, 2.2,3.1	14	1.2, 2.2,3.1	14	2
	15	1.2, 2.2,3.1	15	1.2, 2.2,3.1	15	1
	16	1.2, 2.2,3.1	16	1.2, 2.2,3.1	16	2
	17	1.2, 2.2,3.1	17	1.2, 2.2,3.1	17	1
	18	1.2, 2.2,3.1	18	1.2, 2.2,3.1	18	2
	19	1.2, 2.2,3.1	19	1.2, 2.2,3.1	19	1
	20	1.2, 2.2,3.1	20	1.2, 2.2,3.1	20	2
	21	1.2, 2.2,3.1	21	1.2, 2.2,3.1	21	1
	22	1.2, 2.2,3.1	22	1.2, 2.2,3.1	22	2
	23	1.2, 2.2,3.1	23	1.2, 2.2,3.1	23	1
	24	1.2, 2.2,3.1	24	1.2, 2.2,3.1	24	2
	25	1.2, 2.2,3.1	25	1.2, 2.2,3.1	25	1
	26	1.2, 2.2,3.1	26	1.2, 2.2,3.1	26	2
	27	1.2, 2.2,3.1	27	1.2, 2.2,3.1	27	1
	28	1.2, 2.2,3.1	28	1.2, 2.2,3.1	28	2
	29	1.2, 2.2,3.1	29	1.2, 2.2,3.1	29	1
	30	1.2, 2.2,3.1	30	1.2, 2.2,3.1	30	2
	31	1.2, 2.2,3.1	31	1.2, 2.2,3.1	31	1
	32	1.2, 2.2,3.1	32	1.2, 2.2,3.1	32	2
	33	1.2, 2.2,3.1	33	1.2, 2.2,3.1	33	1
	34	1.2, 2.2,3.1	34	1.2, 2.2,3.1	34	2
	35	1.2, 2.2,3.1	35	1.2, 2.2,3.1	35	1
	36	1.2, 2.2,3.1	36	1.2, 2.2,3.1	36	2
	37	1.2, 2.2,3.1	37	1.2, 2.2,3.1	37	1
	38	1.2, 2.2,3.1	38	1.2, 2.2,3.1	38	2
	39	1.2, 2.2,3.1	39	1.2, 2.2,3.1	39	1
	40	1.2, 2.2,3.1	40	1.2, 2.2,3.1	40	2
	1	1.1, 2.3,3.3	1	1.1, 2.3,3.3	1	1
	2	1.1, 2.3,3.3	2	1.1, 2.3,3.3	2	2
	3	1.1, 2.3,3.3	3	1.1, 2.3,3.3	3	1
	4	1.1, 2.3,3.3	4	1.1, 2.3,3.3	4	2
	5	1.1, 2.3,3.3	5	1.1, 2.3,3.3	5	1
	6	1.1, 2.3,3.3	6	1.1, 2.3,3.3	6	2
	7	1.1, 2.3,3.3	7	1.1, 2.3,3.3	7	1
	8	1.1, 2.3,3.3	8	1.1, 2.3,3.3	8	2
	9	1.1, 2.3,3.3	9	1.1, 2.3,3.3	9	1
	10	1.1, 2.3,3.3	10	1.1, 2.3,3.3	10	2
	11	1.1, 2.3,3.3	11	1.1, 2.3,3.3	11	1
	12	1.1, 2.3,3.3	12	1.1, 2.3,3.3	12	2
	13	1.1, 2.3,3.3	13	1.1, 2.3,3.3	13	1
	14	1.1, 2.3,3.3	14	1.1, 2.3,3.3	14	2
	15	1.1, 2.3,3.3	15	1.1, 2.3,3.3	15	1
	16	1.1, 2.3,3.3	16	1.1, 2.3,3.3	16	2
	17	1.1, 2.3,3.3	17	1.1, 2.3,3.3	17	1
	18	1.1, 2.3,3.3	18	1.1, 2.3,3.3	18	2
	19	1.1, 2.3,3.3	19	1.1, 2.3,3.3	19	1
	20	1.1, 2.3,3.3	20	1.1, 2.3,3.3	20	2

Резьбу в отверстии изображают сплошными основными линиями по внутреннему диаметру резьбы и сплошными тонкими по наружному, то есть по сравнению с изображением резьбы на стержне, типы линий как бы меняются местами. Проекция резьбового отверстия на плоскость, перпендикулярную его оси, по внутреннему диаметру имеет вид окружности, выполненной сплошной основной линией, а по наружному – дуги, равной ¾ окружности и разомкнутую в любом мести, вычерченную сплошными тонкими линиями. Если отверстие с резьбой изображается как невидимое, то резьбу показывают параллельными штриховыми линиями одной толщины по наружному и внутреннему диаметрам. Линия границы резьбы вычерчивается сплошной основной линией и проводится до линии наружного диаметра. В разрезе штриховку доводят до линии, соответствующей внутреннему диаметру резьбы.

Если на стержне с резьбой или в отверстии с резьбой сделаны фаски, не имеющие специального конструктивного назначения, то в проекции на плоскость, перпендикулярную оси стержня или отверстия, они не изображаются.

Рис. 2. Изображение и обозначение резьбы в отверстии

При изображении резьбы сплошную тонкую линию наносят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии, но не более шага резьбы и сплошными тонкими по наружному, то есть по сравнению с изображением резьбы на стержне, типы линий как бы меняются местами. Проекция резьбового отверстия на плоскость, перпендикулярную его оси, по внутреннему диаметру имеет вид окружности, выполненной сплошной основной линией, а по наружному – дуги, равной ¾ окружности и разомкнутую в любом мести, вычерченную сплошными тонкими линиями. Если отверстие с резьбой изображается как невидимое, то резьбу показывают параллельными штриховыми линиями одной толщины по наружному и внутреннему диаметрам. Линия границы резьбы вычерчивается сплошной основной линией и проводится до линии наружного диаметра. В разрезе штриховку доводят до линии, соответствующей внутреннему диаметру резьбы.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные. К резьбам общего применения относят: крепежные (метрическая и дюймовая), кинематические (трапецеидальная, прямоугольная, упорная и др.), трубные и арматурные (трубные цилиндрическая и коническая, метрическая коническая). Примеры условных обозначений некоторых видов резьбы приведены на рис 3 и 4.

Рис. 3. Изображение и условные обозначения некоторых видов резьбы

Рис. 4. Изображение и условные обозначения некоторых видов резьбы

Рис. 5. Пример выполнения задания

Таблица 2

Номер числовых значений	Диаметр d, мм	Шаг P, мм	Число заходов	Направление резьбы	Толщина деталей		Ширина деталей a, мм
					H1, мм	H2, мм
1.	10	1,5	1	правая	12	18	54
2.	12	1,5	1		15	15	66
3.	14	1,5	2		18	16	36
4.	16	1,0	2		22	18	76
5.	18	2,5	1		15	25	68
6.	20	2,0	1	левая	30	25	65
7.	22	1,0	2		20	35	48
8.	24	1,5	2		40	20	68
9.	27	2,0	3		25	35	54
10.	30	3,0	3		45	25	72
11.	33	2,0	2	правая	35	35	76
12.	36	3,0	2		20	60	80
13.	10	0,5	2		15	35	34
14.	12	1,25	1		18	38	36
15.	14	2,0	1		20	35	40
16.	16	1,5	2	левая	25	35	38
17.	18	0,5	2		30	25	52
18.	20	1,5	1		15	30	56
19.	22	0,75	1		35	30	45
20.	24	1,0	2		35	20	44
21.	27	1,5	2	правая	15	45	60
22.	30	2,0	2		20	30	68
23.	33	3,0	3		40	35	70
24.	36	2,0	3		50	35	74
25.	10	0,75	2		10	15	48
26.	12	1,0	2	левая	15	10	60
27.	14	0,5	1		12	10	44
28.	16	0,75	1		18	12	54
29.	18	0,75	1		15	20	50
30.	20	1,0	1		25	20	60
31.	22	0,5	1	правая	15	25	56
32.	24	0,75	1		28	22	65
33.	27	0,75	1		30	25	62
34.	30	1,5	2		20	40	60
35.	33	1,0	2		25	20	64
36.	36	1,5	2	левая	40	25	58
37.	10	1,0	2		8	15	56
38.	12	1,75	2		32	18	54
39.	14	0,75	2		15	25	62
40.	16	2,0	2		12	18	52

Таблица 3

№	Дополнительные условия
1.1	Болт с шестигранной головкой исполнения 1 по ГОСТ 7798 – 70
1.2	Болт с уменьшенной шестигранной головкой исполнения 1 по ГОСТ 7796 – 70
2.1	Гайка шестигранная исполнения 1
2.2	Гайка шестигранная исполнения 2
2.3	Гайка шестигранная исполнения 3
3.1	Гайка низкая
3.2	Гайка нормальной высоты
3.3	Гайка высокая

а б

а)

б)

а)

б)

Рис. 6. Условное изображение резьбы на стержне

в г

На рис. 6 показаны изображения метрической резьбы на стержнях: без указания сбега (рис. 6, а), с указанием сбега (рис. 6, 7), с указанием недореза (рис. 6, в, г).

На рис. 7 показаны изображения метрической резьбы в отверстиях: без указания сбега (рис. 7, а), с указанием сбега (рис. 7, б), с указанием недореза (рис. 7, в, г).

а)

б)

в)

г)

Рис.7. Условное изображение резьбы в отверстии

Метрическая резьба является основным видом крепежной резьбы, используемым в машиностроении. Применяется метрическая резьба для неподвижного разъемного соединения деталей машин и элементов инженерных конструкций. Профиль резьбы устанавливает ГОСТ 9150 – 81 (СТ СЭВ 180 – 75), номинальные значения наружного, среднего и внутреннего диаметра – ГОСТ 24705 – 81 (СТ СЭВ 182 – 75), значения диаметров и шагов – ГОСТ 8724 – 81.

Профиль резьбы представляет собой равнобедренный треугольник с углом при вершине 60°; при этом вершины профиля срезаны, а впадины – притуплены (рис. 8).

Рис. 8. Профиль метрической резьбы

Сбегом называют участок неполноценной резьбы при переходе от поверхности с резьбой полного профиля к гладкой части стержня (отверстия), наличие которого обусловлено технологическими особенностями резьбонарезного инструмента. Сбег резьбы изображают тонкими линиями, проводимыми под углом 30° к оси. При выполнении резьбы на поверхности детали, конструкция которой не позволяет доводить резьбонарезной инструмент до упора к ней, образуется недовод резьбы. Сбег и недовод вместе образуют недорез резьбы.

Метрические резьбы изготавливают с крупным и несколькими мелкими шагами (см. табл. П.1 приложения); однозаходные и многозаходные; правые и левые. Шагом резьбы называется расстояние между одноименными точками соседних профилей витков резьбы. Ходом резьбы называется расстояние, на которое переместится резьбовое изделие (винт, если гайка неподвижна, или гайка, если винт неподвижен) за один оборот. Ход резьбы определяется по формуле:

,

где Р – шаг резьбы; n – число заходов резьбы. У однозаходных резьб ход равен шагу.

В условное обозначение однозаходной резьбы входит: обозначение вида резьбы; номинальный диаметр; численное значение шага (для мелкой резьбы); обозначение левой резьбы; в случае необходимости указывается поле допуска. Например, М24 – резьба метрическая с номинальным диаметром 24 мм, однозаходная, с крупным шагом, правая; М60 ×3LH – резьба метрическая с номинальным диаметром 60 мм, однозаходная, с мелким шагом 3 мм, левая.

В условное обозначение многозаходной резьбы входит: обозначение вида резьбы; номинальный диаметр в миллиметрах; значение хода; численное значение шага; обозначение левой резьбы; в случае необходимости указывается поле допуска. Например, М48 × 6 (Р2) LH – резьба метрическая с номинальным диаметром 48 мм, трехзаходная, ход резьбы 6 мм, с мелким шагом 2 мм, левая.

На рис. 7 показаны примеры обозначения метрической резьбы на чертежах.

Справочные данные о геометрических размерах профиля резьбы приведены в справочнике [1, т.1., табл. 85, стр. 427].

Болтовое соединение состоит из болта, гайки, шайбы и соединяемых деталей. Болтом называется крепежное резьбовое изделие, представляющее собой цилиндрический стержень, на одном конце которого нарезана резьба для навинчивания гайки, а на другом имеется головка. Различают болты с шестигранной головкой, полукруглой головкой и квадратным подголовником, потайной головкой, фундаментные болты и др. Наибольшее распространение получили болты с шестигранной головкой, выпускаемые в нескольких исполнениях, с нормальной или уменьшенной головкой, трех классов точности.

На рис. 8 показаны некоторые виды болтов: с шестигранной головкой по ГОСТ 7798 – 70 исполнения 1 (рис. 8, а) и с уменьшенной шестигранной головкой по ГОСТ 7796 – 70 исполнения 1 (рис. 8, б).

Пример условного обозначения болта исполнения 1 с диаметром резьбы d=14мм, с мелким шагом 1,25мм, полем допуска 8g, длиной l=50мм, класса прочности 5,8, из стали 25 с покрытием 01 толщиной 8мкм:

Болт 2М16х1,25 – 8gх50. 5.8. 20. 018 ГОСТ…

а)

б)

Рис. 9. Некоторые виды болтов

Гайка представляет собой деталь, имеющую отверстие с резьбой для навинчивания на болт или шпильку. Различают гайки шестигранные, шестигранные прорезные и корончатые, гайки-барашки и др. Наибольшее распространение получили гайки шестигранные, выпускаемые в одном, двух и трех исполнениях, нормальной высоты, низкие, высокие и особо высокие, трех классов точности.

Пример условного обозначения гайки исполнения 1(исполнение1 не указывается), с диаметром резьбы 16мм, с крупным шагом (не указывается),с полем допуска 6H, класса прочности 5, без покрытия :

Гайка М16 -6H.5 ГОСТ…

На рис. 10 показаны исполнения шестигранных гаек: исполнение 1 – с двумя коническими фасками (рис. 10, а); исполнение – 2 с одной конической фаской (рис. 10, б); исполнение 3 – без фасок с выступом с одного торца (рис. 10, в).

а б в

Рис. 10. Различные исполнения шестигранных гаек

На рис. 11 изображены различные по высоте гайки: низкие (рис. 11, а); нормальной высоты (рис. 11, б); высокие (рис. 11, в); особо высокие (рис. 11, г).

Рис. 11. Различные виды гаек по высоте

Шайба представляет собой стальное кольцо небольшой толщины, подкладываемое под гайки. Различают шайбы круглые, стопорные, пружинные и др.

Пример условного обозначения шайбы исполнения 2, класса А, для крепежной детали диаметром 16мм, толщиной 4мм, из стали марки 65Г, без покрытия:

Шайба A. 2. 16.0.4.65Г ТОСТ…

Конструкция и размеры крепежных резьбовых изделий устанавливаются стандартами. Например: болты с шестигранной головкой класса точности А изготавливают по ГОСТ 7805 – 70 (СТ СЭВ 4727 – 84); болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности А – по ГОСТ 7808 – 70; болты с шестигранной головкой класса точности В – по ГОСТ 7798 – 70 (СТ СЭВ 4728 – 84); болты с шестигранной уменьшенной головкой класса точности В – по ГОСТ 7796 – 70; гайки шестигранные нормальной высоты – по ГОСТ 5915 – 70 и ГОСТ 5927 – 70; гайки шестигранные низкие – по ГОСТ 5916 – 70 и ГОСТ 5929 – 70; гайки шестигранные высокие – по ГОСТ 15524 – 70; шайбы круглые – по ГОСТ 11371 – 78; шайбы пружинные – по ГОСТ 6402 – 70. Подробнее о различных видах и исполнениях крепежных резьбовых изделий и их размерах можно узнать в [2, т.1, табл. 5 – 62, стр. 512 – 581].

а)

б)

в)

г)

Рис. 12. Болтовое соединение

Соединение болтом двух деталей с гладкими отверстиями показано на рис. 12. Болтовое соединение осуществляется в следующей последовательности: в скрепляемых деталях сверлят отверстия (рис. 12, а), затем в полученные отверстия вставляют болт (рис. 12, б), надевают шайбу (рис. 12, в) и навинчивают гайку (рис. 12, г). При изображении болтового и шпилечного соединения следует помнить, что резьба стержня закрывает резьбу отверстия. Смежные детали штрихуются с наклоном в разные стороны. Наклон штриховки одной и той же детали должен быть в одну и ту же сторону на всех изображениях.

На главном изображении головку болта и гайку показывают тремя гранями. При вычерчивании соединений болты, шпильки, гайки и шайбы в продольном разрезе изображают нерассеченными.

На чертеже болтового и шпилечного соединения проставляются следующие размеры: диаметр резьбы, длина болта и диаметр отверстия скрепляемых деталей.

Размеры крепежных деталей подбираются по таблицам соответствующих стандартов [2, т.1, табл. 5 – 10, 33 – 62, стр. 512 – 518, 545 – 581]. Геометрические параметры болтов, которые предлагается вычертить в задании, приведены в табл. П.2 приложения; длины нарезки резьбы на стержнях болтов – в табл. П.3; размеры гаек – в табл. П.4 – П.6; размеры шайб – в табл. П.7.

Кроме того, размеры крепежных изделий рассчитываются по примерным соотношениям в зависимости от номинального диаметра резьбы болта d:

диаметр отверстия под болт:

,

внутренний диаметр резьбы болта:

;

высота шляпки болта:

;

диаметр окружности, описанный вокруг нормальной головки болта и нормальной гайки:

;

диаметр окружности, описанной вокруг уменьшенной головки болта и уменьшенной гайки:

;

расстояние между параллельными гранями болта с нормальной головкой под ключ и нормальной гайки:

;

расстояние между параллельными гранями уменьшенной головки под ключ болта и уменьшенной гайки:

;

диаметр окружности фаски болта и гайки:

;

высота шестигранной низкой гайки:

;

высота шестигранной гайки нормальной высоты:

;

высота шестигранной высокой гайки:

;

высота выступа с одного торца у гайки исполнения 3:

;

диаметр выступа с одного торца у гайки исполнения 3:

радиусы скруглений:

; ; – определяется построением;

диаметр круглой шайбы:

;

толщина круглой шайбы:

;

выход болта за гайку:

;

высота фаски для резьбы с крупным шагом:

;

высота фаски для резьбы с мелким шагом:

;

длина болта (без головки):

.

Рассчитанная длина болта сопоставляется с рядом длин, предусмотренных стандартом на болты (35, 38, 40, 42, 45, 48, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 мм и т. д.) и принимается ближайшее стандартное значение длины болта. Длина резьбы, нарезанной на стержне болта, определяется по стандарту. При выполнении чертежа болтового соединения длина резьбы подбирается по табл. П.3 приложения или справочнику [2, т.1, табл. 8, стр. 515]; допускается изображать резьбу, нарезанной на длине

.

Пример

Рассчитать геометрические параметры болта с шестигранной головкой по ГОСТ 7798 – 70 и вычертить болтовое соединение двух деталей толщиной H₁ = 35 мм, H₂ = 25 мм, шириной а = 70 мм; номинальный диаметр резьбы болта d = 20 мм, шаг резьбы Р = 2,5 мм, резьба однозаходная, направление резьбы – правое; гайка шестигранная нормальной высоты исполнения 2.

1. Определяем диаметр отверстия, просверливаемого в деталях по формуле:

мм.

Принимаем диаметр отверстия, равным мм.

2. Определяем геометрические размеры крепежных деталей, входящих в состав болтового соединения.

Внутренний диаметр резьбы:

мм,

принимаем внутренний диаметр равным мм;

высота шляпки болта:

мм;

диаметр окружности, описанной вокруг головки болта и гайки:

мм;

расстояние между параллельными гранями головки болта:

мм;

высота гайки:

мм;

радиусы скруглений:

мм,

мм;

диаметр шайбы:

мм;

толщина шайбы:

мм;

запас резьбы на выходе из гайки:

мм;

высота фаски:

мм;

длина болта:

мм,

принимаем стандартную длину болта мм и длину резьбовой части мм, используя справочные материалы табл. П.3 приложения.

3. По рассчитанным размерам вычерчиваются крепежные детали болтового соединения, наносится штриховка на соединяемые детали, и проставляются необходимые размеры (см. рис. 1).

Задача 2. Шпилечное соединение

По заданным размерам и материалу соединяемых деталей, параметрам резьбы рассчитать основные размеры и вычертить шпилечное соединение.

Варианты заданий приведены в табл. 4. Дополнительные условия для выполнения задания приведены в табл. 5.

Основные теоретические положения и методические указания к расчету и построению соединения

Шпилечное соединение состоит из шпильки, гайки, шайбы и соединяемых деталей. Шпилькой называется крепежное резьбовое изделие, представляющее собой цилиндрический стержень, с нарезанной на обоих концах резьбой.

Конструкцию и размеры шпилек устанавливают ГОСТ 22032 – 76 – ГОСТ 22043 – 76. Шпильки изготавливают с метрической резьбой крупного и мелкого шага, с различной длиной посадочного конца, в двух исполнениях: исполнение 1 – диаметр гладкой части равен номинальному диаметру резьбы (рис. 13, а); исполнение 2 – диаметр гладкой части равен

а)

б)

Рис. 13. Различные исполнения шпилек

примерно среднему диаметру резьбы (рис. 13, б). Длиной шпильки считают величину l, на которую надевается скрепляемая деталь и навинчивается гайка.

Таблица 4

Номер числовых значений	Диаметр d, мм	Шаг P, мм	Толщина деталей		Ширина деталей a, мм	Материал
			H1, мм	H2, мм
1.	30	2,0	65	40	60	сталь
2.	27	3,5	55	50	54
3.	24	3,0	45	35	45
4.	18	2,5	40	35	50
5.	20	2,5	40	45	45
6.	16	1,5	35	40	50	серый чугун
7.	14	1,5	30	35	60
8.	12	1,25	35	30	60
9.	10	1,5	50	35	60
10.	10	1,25	36	30	65
11.	12	1,75	30	28	50	латунь
12.	14	2,0	35	22	52
13.	16	2,0	45	26	45
14.	18	1,5	40	25	60
15.	20	2,5	46	20	60
16.	22	3,0	45	32	48	ковкий чугун
17.	24	3,0	58	36	52
18.	27	2,0	65	30	55
19.	30	3,5	65	46	62
20.	20	2,5	54	38	46
21.	22	2,0	52	36	56	бронза
22.	24	2,0	40	50	48
23.	27	3,5	65	45	58
24.	30	3,5	65	35	52
25.	10	1,25	52	20	54
26.	12	1,25	30	28	62	легкие сплавы
27.	14	1,5	35	30	60
28.	16	2,0	35	32	52
29.	18	1,5	40	30	65
30.	10	1,25	40	25	68
31.	12	1,25	30	35	50	сталь
32.	14	1,25	34	28	54
33.	16	0,5	36	28	46
34.	18	1,5	40	26	50
35.	20	2,5	50	30	45
36.	22	1,5	55	38	52	серый чугун
37.	22	1,5	58	40	54
38.	24	2,0	56	44	56
39.	27	2,0	60	46	64
40.	30	3,5	65	40	60

Таблица 5

№	Дополнительные условия
1.1	Шпилька исполнения 1
1.2	Шпилька исполнения 2
2.1	Гайка шестигранная с двумя коническими фасками
2.2	Гайка шестигранная с одной конической фаской
2.3	Гайка шестигранная без фасок с выступом с одного торца
3.1	Гайка низкая
3.2	Гайка нормальной высоты
3.3	Гайка высокая

Пример условного обозначения шпильки диаметром резьбы 16мм, исполнения 1, с крупным шагом, полем допуска 6g, длиной 120мм, класса прочности 5.8, без покрытия :

Шпилька М16 – 6gх120.5.8 ГОСТ…

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 14. Шпилечное соединение

Последовательность выполнения отверстия с резьбой под шпильку и соединение шпилькой (исполнения 1) изображено на рис. 14. В детали 1 сверлят глухое отверстие, которое называется гнездом (рис. 14, а). Конечная часть гнезда имеет коническую форму с углом при вершине 120°. Наличие такого угла обусловлено конической заточкой сверла, применяемого для получения такого отверстия. В гнезде нарезают резьбу (рис. 14, б) и завинчивают в него шпильку резьбовым концом l₁ (рис. 14, в). В детали 2 сверлят отверстие диаметром, несколько большим номинального диаметра резьбы шпильки и надевают ее на шпильку (рис. 14, г). Затем на шпильку надевают шайбу и навинчивают гайку (рис. 14, д).

При вычерчивании шпилечного соединения рекомендуется или использовать справочные материалы [2, т.1, табл. 31 – 37, стр. 542 – 555]. Размеры шпилек, которые предлагается вычертить при выполнении расчетно-графического задания приведены в табл. П.8 приложения.

Кроме того, шпилечное соединение можно вычертить, используя примерные соотношения размеров соединения, в зависимости от номинального диаметра резьбы шпильки d:

диаметр гнезда в детали 1:

,

глубина гнезда:

,

длина нарезки резьбы в гнезде:

;

диаметр отверстия в детали 2:

,

длина резьбового конца шпильки:

мм;

диаметр гладкой части для шпилек исполнения 1:

;

диаметр гладкой части для шпилек исполнения 2:

;

длина шпильки:

.

Рассчитанную длину шпильки сопоставляют с рядом длин, предусмотренных стандартами на шпильки (аналогичен ряду стандартных длин болтов), и принимают ближайшее стандартное значение.

Диаметр окружности, описанной вокруг гайки, высота гайки, радиусы скруглений, диаметр и толщина шайбы, запас резьбы на выходе из гайки, высота фаски на конце шпильки определяются по формулам, приведенным для болтового соединения.

Длина посадочной части шпильки зависит от материала, в который ввинчивается шпилька. Для резьбовых отверстий в стальных, бронзовых, латунных деталях:

;

для деталей из ковкого и серого чугуна:

;

для деталей из легких сплавов:

.

Пример

Рассчитать геометрические параметры шпильки исполнения 2 и вычертить шпилечное соединение двух деталей изготовленных из ковкого чугуна толщиной H₁ = 50 мм, H₂ = 45 мм, шириной а = 75 мм; диаметр резьбы шпильки d = 22 мм, шаг резьбы Р = 2,5 мм; гайка исполнения 2, нормальной высоты.

1. Определяем параметры отверстия, просверливаемого в детали 1:

диаметр отверстия:

мм,

длина посадочной части шпильки для соединения деталей из ковкого чугуна:

мм;

глубина отверстия:

мм;

длина нарезки резьбы:

мм.

2. Определяем диаметр отверстия, просверливаемого в детали 2 по формуле:

мм.

3. Определяем геометрические параметры крепежных деталей соединения:

длина резьбового конца шпильки:

мм;

диаметр гладкой части шпильки:

мм;

диаметр окружности, описанной вокруг гайки:

мм;

высота гайки:

мм;

радиусы скруглений:

мм,

мм;

диаметр шайбы:

мм;

толщина шайбы:

мм;

минимальный запас резьбы на выходе из гайки:

мм;

высота фаски:

мм;

длина шпильки:

мм;

принимаем длину шпильки, равной мм.

4. По рассчитанным размерам вычерчиваются крепежные детали шпилечного соединения, наносится штриховка на соединяемые детали, и проставляются необходимые размеры (см. рис. 3).

Задача 3. Трубное соединение

По заданным условному проходу трубы и виду фасонного соединительного элемента с помощью справочного материала подобрать размеры трубы и соединительной части и вычертить трубное соединение.

Варианты заданий приведены в табл. 6. Дополнительные условия для выполнения задания приведены в табл. 7.

Основные теоретические положения и методические указания к расчету и построению соединения

Для соединения труб в трубопроводах осуществляется трубными резьбами. Различают резьбу трубную цилиндрическую по ГОСТ 6357 – 81 (СТ СЭВ 1157 – 78), которая применяется в цилиндрических резьбовых соединениях, и резьбу трубную коническую по ГОСТ 6211 – 81 (СТ СЭВ 1159 – 78), которая применяется в конических резьбовых соединениях. Поскольку эти резьбы имеют одинаковый профиль, а отличаются лишь видом поверхности, на которой нарезана резьба, возможно соединение деталей, имеющих трубную цилиндрическую резьбу с деталями, имеющими трубную коническую резьбу.

Профиль трубной резьбы представляет собой равнобедренный треугольник с углом при вершине 55°, вершины и впадины резьбы притуплены и скруглены. На рис. 15 показан профиль трубной цилиндрической резьбы.

В условное обозначение трубной резьбы входит: обозначение вида резьбы; условный проход трубы в дюймах; направление резьбы (для левых резьб); класс точности среднего диаметра (А или В). Например, G – A – резьба трубная цилиндрическая, условный проход трубы , класс точности среднего диаметра А; G LН – В – резьба трубная цилиндрическая, левая, условный проход трубы , класс точности среднего диаметра В; R LH – В – резьба трубная коническая наружная, левая, условный проход трубы , класс точности среднего диаметра В; R_C – А – резьба трубная коническая, условный проход трубы , класс точности среднего диаметра А.

Рис. 15. Профиль трубной цилиндрической резьбы

Таблица 6

Номер Числовых значений	Условный проход трубы DУ, мм	Направление резьбы	Вид трубы	Соединительная часть
1.	8	правая	легкая	Муфта прямая короткая по ГОСТ 8954 – 75
2.	10
3.	15
4.	20
5.	25		обыкновенная
6.	32			Угольник прямой по ГОСТ 8946 – 75
7.	40
8.	50
9.	8	левая	усиленная
10.	10
11.	15			Муфта прямая длинная по ГОСТ 8955 – 75
12.	20
13.	25		легкая
14.	32
15.	40
16.	50			Тройник прямой по ГОСТ 8948 – 75
17.	8	правая	обыкновенная
18.	10
19.	15
20.	20
21.	25		усиленная	Крест прямой по ГОСТ 8951 – 75
22.	32
23.	40
24.	50
25.	8	левая	легкая
26.	10			Муфта компенсирующая по ГОСТ 8956 – 75
27.	15
28.	20
29.	25		обыкновенная
30.	32
31.	40			Ниппель двойной по ГОСТ 8958 – 75
32.	50
33.	8	правая	усиленная
34.	10
35.	15
36.	20			Тройник прямой по ГОСТ 8948 – 75
37.	25		обыкновенная
38.	32
39.	40
40.	50

Таблица 7

№	Дополнительные условия
1	Класс точности резьбы по среднему диаметру А
2	Класс точности резьбы по среднему диаметру В

Посадка в соединении с одним видом резьбы обозначается дробью, в числителе которой указывается обозначение класса точности внутренней резьбы, а в знаменателе – обозначение класса точности наружной резьбы.

Например, G LН – А/В – соединение трубной цилиндрической резьбой, левой с условныс проходом трубы , внутрення резьба класса точности А, наружная – В.

Рис. 16. Обозначение трубное резьбы

В случае соединения деталей, имеющих трубные резьбы различных типов, соединение так же обозначается дробью, в числителе которой обозначение вида внутренней резьбы, а в знаменателе – наружной. Понятно, что в этом случае условный проход, направление и класс точности резьбы должны совпадать. Например, G/R – А – соединение внутренней трубной цилиндрической резьбы с наружной трубной конической резьбой с условным проходом , класса точности среднего диаметра А.

На рис. 16 показано условное изображение и обозначение трубной резьбы: цилиндрической (рис. 16, а), конической наружной (рис. 16, б), конической внутренней (рис. 16, в).

Большую группу резьбовых изделий составляют соединительные части трубопроводов (фитинги). К ним относятся, например (рис. 17), муфты, угольники, тройники, кресты, предназначенные для соединения труб с наружной трубной цилиндрической резьбой, ниппели, предназначенные для соединения труб с внутренней трубной цилиндрической резьбой, и др.

Рис. 17. Соединительные части из ковкого чугуна для трубопроводов

Резьбовая участок соединительных частей трубопроводов может быть выполнен с конструктивными размерами по двум вариантам. На рис. 19 показаны резьбовые участки и обозначены конструктивные размеры соединительных частей: для соединения с трубой, имеющей наружную трубную цилиндрическую резьбу, вариант 1 (рис. 19, а); для соединения с трубой, имеющей наружную трубную цилиндрическую резьбу, вариант 2 (рис. 19, б); для соединения с трубой, имеющей внутреннюю трубную цилиндрическую резьбу (рис. 19, в). На рисунке 18 показаны некоторые соединительные части из ковкого чугуна: угольник прямой по ГОСТ 8946 –75 (рис. 18, а); тройник прямой по ГОСТ 8948 – 75 (рис. 18, б); муфта прямая длинная по ГОСТ 8955 – 75 (рис. 18, в); фрагмент трубы (рис 18, г); муфта

Таблица 8	Нипели двойные, мм	h1		7	7	7	8	8	9	9	10	-
		L		36	38	44	47	53	57	59	68	-	-
		S		17	19	24	30	36	46	50	65	-	-
	Фаска с, мм			-	-	2,0	2,0	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
	Ребра и буртик, мм	Число ребер		-	-	2	2	4	4	4	6	6	6
		b2		-	-	4,0	4,0	4,5	5,0	5,0	6,0	6,5	7,0
		b1		-	-	2,0	2,0	2,5	2,5	3,0	3,0	3,5	4,0
		b		-	-	3,5	4,0	4,0	4,0	4,0	5,0	5,0	6,0
		h		-	-	2,0	2,5	2,5	3,0	3,0	3,5	3,5	4,0
	Длинна нарезки, мм	L2 на сгоне		-	-	50	54	62	68	75	86	98	106
		l1 на трубе	длин- ная	-	-	14	16	18	20	22	24	27	30
			короткая	-	-	9,0	10,5	11,0	13,0	15,0	17,0	19,5	22,0
		l		-	-	12,0	13,5	15,0	17,0	19,0	21,0	23,5	26,0
	Длинна L, мм	Муфты	длин- ные	-	-	28	31	35	39	43	47	53	59
			короткие	-	-	36	39	45	50	55	65	74	80
		Угольники, тройники и кресты		-	-	28	33	38	45	50	58	69	78
	Толщина стенок, мм	S2		-	-	2,8	2,8	3,2	3,2	3,5	3,5	4,0	4,0
		S1		-	-	4,2	4,4	5,2	5,4	5,8	6,4	6,4	6,5
		S		-	-	2,8	3,0	3,3	3,6	4,0	4,5	4,5	4,5
	Диаметры , мм	d2		-	-	21,5	27,0	34,0	42,5	48,5	60,5	76,0	89,0
		d1		-	-	18,632	24,119	30,292	38,954	44,847	56,659	72,230	84,930
		d		-	-	20,956	26,442	33,250	41,912	47,805	59,616	75,187	87,887
	Обозначение резьбы в дюймах			-	-	1\2	3\4	1	1 1\4	1 1\2	2	2 1\2	3
	Условный проход Dy, мм			-	-	15	20	25	32	40	50	65	80

компенсирующая по ГОСТ 8956 – 75 (рис. 18, д); муфта короткая по ГОСТ 8954-75 (рис. 18, е); ниппель двойной по ГОСТ 8958 – 75 (рис. 18, з); крест прямой по ГОСТ 8951-75 (рис. 18, ж). Конструктивные размеры соединительных частей приведены в табл. 8.

Рис. 19. Резьбовые участки соединительных частей трубопроводов

На рис. 20 приведены примеры изображения соединения труб с некоторыми соединительными элементами: тройником прямым (рис. 20, а), муфтой прямой короткой (рис. 20, б), угольником прямым (рис. 20, в). Соединение выполняется в двух изображениях: главное изображение представляет собой совмещение вида с частью простого фронтального разреза, а второе изображение – простой фронтальный разрез (или совмещение половины вида слева с простым фронтальным разрезом).

Для полностью завинченной трубы за торец соединительной части выходит только сбег резьбы, который изображается на чертеже тонкой наклонной линией под углом 30° к оси трубы. Чтобы можно было осуществлять демонтаж трубного соединения, например, при ремонтных работах, на конце одной из труб нарезают более длинную резьбу – сгон. Длина сгона определяется из такого расчета, чтобы была возможность свинтить контргайку, соединительную часть, и еще остался бы запас – 7 мм.

Трубное соединение выполняется без упрощений, то есть изображаются все конструктивные элементы деталей (буртики, фаски, ребра). Следует помнить, что резьба трубы перекрывает резьбу соединительной части.

На чертеже проставляются следующие размеры: обозначение трубной резьбы, длина L соединительной части трубопровода. Длина муфты компенсирующей постоянна для любого условного прохода D_У и равна 100 мм.

Пример условного обозначения тройника прямого, без покрытия с Dу=40мм: Тройник 40 ГОСТ…

а)

б)

в)

Рис. 20. Трубные соединения

В данном случае контргайка представляет собой изделие с трубной цилиндрической резьбой, предназначенное для предотвращения чрезмерного завинчивания трубы, имеющей сгон, в соединительную часть трубопровода. Контргайки применяются в том случае, когда соединение труб осуществляется муфтами, тройниками, крестами и др. При соединении труб угольником контргайки не применяются, поскольку чрезмерное ввинчивание трубы в соединительную часть невозможно в силу конструкции угольника. Контргайки изготавливают по ГОСТ 8961 – 75. Геометрические размеры контргайки подбираются в зависимости от условного прохода D_У по справочнику [2, т.3, табл. 54, стр. 261].

При выполнении задания необходимо вычертить соединение стальной водогазонапорной трубы с указанным фасонным соединительным элементом из ковкого чугуна. В работе допускается изображать соединение только одной трубы, имеющей сгон, с соединительной частью, а простой фронтальный разрез заменять сечением. Конструктивные размеры труб и соединительных элементов подбираются по ГОСТ 3262 – 75, ГОСТ 8946 – 75 – ГОСТ 8957 – 75 в табл. 7 и П.9 приложения соответственно или в справочнике [2, т.3, табл. 7, 51, стр. 229, 257].

Пример

Вычертить соединение усиленной трубы и муфты прямой длинной по ГОСТ 8955 – 75 с конструктивными размерами по варианту 2, условный проход трубы 25 мм; класс точности трубной резьбы по среднему диаметру А.

1. Определяем наружный диаметр и толщину стенки трубы по ее условному проходу: мм, мм, используя справочные материалы табл. П.9 приложения.

2. Определяем геометрические размеры муфты прямой длинной, используя справочные материалы табл. 7 приложения: мм, мм, мм, мм, резьба нарезана по всей длине муфты.

3. По найденным размерам вычерчиваются угольник и труба, наносится штриховка на соединяемые детали, и проставляются необходимые размеры (см. рис. 3).