2.Степени точности, классы точности, длины свинчивания резьб. Приведенный средний диаметр резьбы.

Класс точности резьб

Согласно ГОСТу 9253-59 для всех метрических резьб установлены три класса точности, и как исключение 2а (только для резьбы с мелким шагом).

Наиболее точная резьба 1-го класса. В тракторах и автомобилях применяются резьбы 2 и 3-го классов. На чертежах класс резьбы проставляется после шага. Например: М10х1 – кл. 3; М18 – кл. 2, что означает: резьба метрическая 10, шаг 1, класс точности резьбы – 3; резьба метрическая 18 (крупная), класс точности резьбы – 2-й.

По отмеченным стандартам метрической резьбы для мелких резьб были установлены шесть степеней точности, которые обозначаются буквами:

с; d; e; f; h; k – для наружных резьб;

C;D; E; F; H; K – для внутренних резьб.

Степени точности с; d ( C; D) примерно соответствуют 1 классу; e; f (E; F) – 2 классу; h; k (H; K) – 3 классу.

Для трубной цилиндрической резьбы установлены 2 класса точности 2 и 3-й. Отклонения размеров трубной цилиндрической резьбы даны в ГОСТе 6357 – 52.

Для дюймовой резьбы с углом профиля 55 также установлены два класса точности: 2 и 3-й (ОСТ/НКТП 1261 и 1262).

Измерение классов точности резьбы производится предельными резьбовыми калибрами, имеющими две стороны:

- Проходную (обозначается «ПР»);

- Непроходную (обозначается «НЕ»).

Проходная сторона для всех классов точности резьбы одинакова. Непроходная сторона соответствует определённому классу точности резьбы, о чём имеется соответствующее клеймо на торце калибра.

Степени точности диаметров резьб гост 16093-81

 

Вид резьбы	Диаметр резьбы	Степень точности
Болт	наружный d	4,6,8
	средний d2	3, 4. 5, 6, 7, 8, 9, 10
Гайка	средний D2	4, 5, 6, 7, 8, 9*
	внутренний D1	4, 5, 6, 7, 8
* Только для резьб на деталях из пластмасс

Длины свинчивания по ГОСТ 16093-81

Шаг резьбы Р, мм	Номинальный диаметр резьбы d по ГОСТ 8724-81, мм	ДЛИНА СВИНЧИВАНИЯ, мм
		S (малые)	N (нормальные)	L (большие)
0,5	Св. 2,8 до 5,6 Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4	До 1,5 До 1,6 До 1,8	Св. 1,5 до 4,5 Св. 1,6 до 4,7 Св. 1,8 до 5,5	Св. 4,5 Св. 4,7 Св. 5,5
0,75	Св. 2,8 до 5,6 Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0	До 2,2 До 2,4 До 2,8 До 3,1	Св. 2,2 до 6,7 Св. 2,4 до 7,1 Св. 2,8 до 8,3 Св. 3,1 до 9,5	Св. 6,7 Св. 7,1 Св. 8,3 Св. 9,5
1,0	Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0	До 3,0 До 3,8 До 4,0 До 4,8	Св. 3,0 до 9,0 Св. 3.8 до 11,0 Св. 4,0 до 12,0 Св. 4,8 до 14,0	Св. 9,0 Св. 11,0 Св. 12,0 Св. 14,0
1,25	Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4	До 4,0 До 4,5	Св. 4,0 до 12,0 Св. 4,5 до 13,0	Св. 12,0 Св. 13,0
1,5	Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0	До 5,0 До 5,6 До 6,3 До 7,5	Св. 5,0 до 15,0 Св. 5,6 до 16,0 Св. 6,3 до 19,0 Св. 7,5 до 22,0	Св. 15,0 Св. 16,0 Св. 19,0 Св. 22,0
1,75	Св. 11,2 до 22,4	До 6,0	Св. 6,0 до 18,0	Св. 18,0
2	Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0	До 8,0 До 8,5 До 9,5	Св. 8,0 до 24,0 Св. 8,5 до 25,0 Св. 9,5 до 28,0	Св. 24,0 Св. 25,0 Св. 28,0
2,5	Св. 11,2 до 22,4	До 10,0	Св. 10,0 до 30,0	Св. 30,0
3,00	Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0 Св. 90,0 до 180,0 Св. 180 до 355,0	До 12,0 До 15,0 До 18,0 До 20,0	Св. 12,0 до 36,0 Св. 15,0 до 45,0 Св. 18,0 до 53,0 Св. 20,0 до 60,0	Св. 36,0 Св. 45,0 Св. 53,0 Св. 60,0

Понятие о приведенном среднем диаметре резьбы

Приведенным средним диаметром резьбы называется средний диаметр воображаемой идеальной резьбы, которая имеет те же шаг и угол наклона боковых сторон, что и основной или номинальный профиль резьбы, и длину, равную заданной длине свинчивания, и которая плотно (без взаимного смещения или натяга) соприкасается с реальной резьбой по боковым сторонам резьбы.

Коротко говоря, приведенный средний диаметр резьбы - это средний диаметр идеального резьбового элемента, который соединяется с реальной резьбой. Когда говорят о приведенном среднем диаметре резьбы, не надо представлять себе его как расстояние между двумя точками. Это диаметр условной идеальной резьбы, которой нет в действительности как материального объекта и которая могла бы свернуться с реальным резьбовым элементом при всех погрешностях его параметров. Этот средний диаметр невозможно измерить непосредственно. Его можно проконтролировать, т.е. узнать, находится ли он в допускаемых пределах. А для того чтобы узнать числовое значение приведенного среднего диаметра, необходимо отдельно измерить значения параметров резьбы, препятствующие свинчиванию и рассчитать этот диаметр.

При изготовлении резьбы отклонения отдельных элементов резьбы зависят от погрешностей отдельных составляющих технологического Щроцесса. Так, погрешность шага резьбы, обработанной на резьбообра-батывающих станках, в основном, зависит от погрешности шага ходового винта станка, угол профиля - от неточности заправки угла инструмента и его установки относительно оси резьбы.

Необходимо помнить, что резьбовые поверхности болта и гайки никогда не соприкасаются по всей винтовой поверхности, а касаются только на отдельных участках. Основное требование, например, для крепежной резьбы заключается в том, чтобы было обеспечено свинчивание болта и гайки - в этом их основное служебное назначение. Поэтому и представляется возможным изменять средний диаметр у болта или гайки и добиваться свинчивания при ошибках шага и профиля, при этом контакт резьбы будет, но не по всей поверхности. По некоторым профилям (при ошибке шага) или на отдельных участках профиля (при ошибках профиля) в результате компенсации этих ошибок изменением среднего диаметра, будет зазор в нескольких местах сопряжения. Часто в контакте по резьбовым элементам находятся лишь 2 - 3 витка.

Компенсация ошибок шага 5Р. Погрешность шага у резьбы, обычно, «внутришаговой», и прогрессирующая погрешность, иногда называемая «растяжкой» шага. Компенсация погрешности осуществляется для прогрессирующей погрешности. Два осевых сечения болта и гайки наложены друг на друга. У этих резьбовых элементов на длине свинчивания не равны значения шагов, а следовательно, не может произойти свинчивание, хотя значение среднего диаметра у них одинаково. Для того чтобы обеспечить свинчивание, необходимо удалить часть материала (на рисунке заштрихованные участки), т.е. увеличить средний диаметр у гайки или уменьшить средний диаметр у болта. После этого свинчивание произойдет, хотя контакт будет происходить только на крайних профилях.

Таким образом, если имеется погрешность шага в 10 мкм, то для ее компенсации следует уменьшить средний диаметр у болта или увеличить средний диаметр у гайки на 17,32 мкм и тогда произойдет компенсация ошибок шага и будет обеспечено свинчивание резьбовых элементов деталей.

Компенсация погрешности угла профиля Sa/l. Погрешность угла профиля или угла наклона боковой стороны возникает, обычно, от погрешности профиля режущего инструмента или погрешности его установки на станке относительно оси заготовки. Компенсация погрешности профиля резьбы производится также изменением значения среднего диаметра, т.е. увеличением среднего диаметра у гайки или уменьшением среднего диаметра у болта. Если удалить часть материала, где профили перекрывают друг друга (увеличить средний диаметр гайки или уменьшить средний диаметр болта), то свинчивание произойдет, но контакт будет происходить на ограниченном участке боковой стороны профиля. Такого контакта достаточно для того, чтобы произошло свинчивание, т.е. скрепление двух деталей.Таким образом, требование к точности резьбы в отношении среднего диаметра нормируется суммарным допуском, который ограничивает как приведенный средний диаметр (диаметр идеальной резьбы, обеспечивающей свинчивание), так и средний диаметр резьбы (собственно средний диаметр). В стандарте только упоминается, что допуск на средний диаметр является суммарным, но нет расшифровки этого понятия. Для этого допуска можно дать следующие дополнительные толкования.

1. Для внутренней резьбы (гайки) приведенный средний диаметр не Должен быть меньше, чем размер, соответствующий пределу максимума материала (часто говорят - проходному пределу), а наибольший средний диаметр (собственно средний диаметр) не должен быть больше предела минимума материала (часто говорят - непроходной предел).Значение приведенного среднего диаметра для внутренней резьбы определяют по формуле.

2. Для наружной резьбы (болта) приведенный средний диаметр не должен быть больше предела максимума материала по среднему диаметру, а наименьший собственно средний диаметр в любом месте должен быть меньше, чем предел минимума материала.

Понятие идеальной резьбы, соприкасающейся с реальной, можно представить себе по аналогии с понятием о прилегающей поверхности и, в частности, прилегающего цилиндра, которые рассматривались при нормировании точности отклонений формы. Идеальную резьбу в исходном положении можно представить себе как резьбу соосную реальной резьбе, но для болта значительно больше по диаметру. Если теперь идеальная резьба будет постепенно сжиматься (уменьшаться средний диаметр) до плотного соприкосновения с реальной резьбой, тогда средний диаметр идеальной резьбы и будет приведенным средним диаметром реальной резьбы.

Допуски, которые даются в стандарте на средний диаметр болта (Tch) и гайки (TD2), фактически включают в себя допуски на собственно средний диаметр (Tch), (TD2) и значение возможной компенсации f_P + fa, т.е. Td₂(TD₂) = TdifJVi + f_P + fa.

Надо отметить, что при нормировании этого параметра надо понимать, что допуск на средний диаметр должен также учитывать и допускаемые отклонения шага и угла профиля. Возможно, что в дальнейшем этот комплексный допуск получит другое обозначение, а может быть новое название, что позволит отличать этот допуск от допуска только на средний диаметр.

При изготовлении резьбы технологу можно распределить суммарный допуск между тремя параметрами резьбы - средним диаметром, шагом, углом профиля. Часто допуск делят на три равные части, но при наличии запаса по точности у станков можно задать меньшие допуски на шаг и большие на угол и средний диаметр и т.д.

Измерять непосредственно приведенный средний диаметр нельзя, поскольку, как диаметр, т.е. расстояние между двумя точками, он не существует, а представляет собой как бы условный, действующий диаметр сопряженных резьбовых поверхностей. Поэтому для определения 198 значения приведенного среднего диаметра резьбы необходимо измерять отдельно средний диаметр, измерять отдельно шаг и половину угла профиля, по погрешностям этих элементов рассчитать диаметральные компенсации и потом расчетом определить значение приведенного среднего диаметра резьбы. Значение этого среднего диаметра и должно находиться в пределах допуска, установленного в стандарте.

3. Система допусков и посадок метрических резьб с зазором.

Наиболее распространенной, получившей наиболее широкое применение, является метрическая резьба с зазором для диапазона диаметров от 1 до 600 мм, система допусков и посадок которой представлена в ГОСТ 16093-81.

Основы этой системы допусков и посадок, включающие степени точности, классы точности резьб нормирование длин свинчивания, методики расчета допусков отдельных параметров резьбы, обозначение точности и посадок метрических резьб на чертежах, контроль метрических резьб и другие вопросы системы являются общими для всех разновидностей метрических резьб, хотя каждая из них имеет и свои особенности, иногда существенные, которые получили отражение в соответствующих ГОСТах.

Степени точности и классы точности резьбы. Метрическая резьба определяется пятью параметрами: средним, наружным и внутренним диаметрами, шагом и углом профиля резьбы.

Допуски назначаются только для двух параметров наружной резьбы (болта); среднего и наружного диаметров и для двух параметров внутренней резьбы (гайки); среднего и внутреннего диаметров. Для этих параметров для метрической резьбы установлены степени точности 3... 10.

В соответствии со сложившейся практикой степени точности сгруппированы в 3 класса точности: точный, средний и грубый. Понятие класса точности условное. При отнесении степеней точности к классу точности учитывают длину свинчивания, так как при изготовлении трудность обеспечения заданной точности резьбы зависит от имеющейся у нее длины свинчивания. Установлены три группы длин свинчивания: S - короткие, N - нормальные и L - длинные.

При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра при длине свинчивания L должен быть увеличен, а при длине свинчивания S - уменьшен на одну степень по сравнению с допуском, установленным для длины свинчивания N.

Приближенное соответствие классов точности и степеней точности следующее:  - точный класс соответствует 3-5-й степеням точности;  - средний класс соответствует 5-7-й степеням точности;  - грубый класс соответствует 7-9-й степеням точности.

Исходной степенью точности для расчета числовых значений допусков диаметров наружной и внутренней резьбы была принята 6-я степень точности при нормальной длине свинчивания.

Наиболее широко в машиностроении применяются цилиндрические зубчатые передачи. Термины, определения и обозначения цилиндрических зубчатых колес и передач регламентирует ГОСТ 16531-83. Цилиндрические зубчатые передачи по форме и расположению зубьев зубчатых колес разделяются на следующие виды: реечные, прямозубые, косозубые, шевронные, эвольвентные, циклоидные и др. В промышленности все шире начинают применять передачи Новикова, обладающие высокой несущей способностью. Профиль зубьев колес этих передач очерчен дугами окружностей.

По эксплуатационному назначению можно выделить четыре основные группы цилиндрических зубчатых передач: отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

К отсчетным относят зубчатые передачи измерительных приборов, делительных механизмов металлорежущих станков и делительных машин, следящих систем и т. п. В большинстве случаев колеса этих передач имеют малый модуль (до 1 мм), небольшую длину зуба и работают при малых нагрузках и скоростях. Основное эксплуатационное требование, предъявляемое к этим передачам - высокая точность и согласованность углов поворота ведомого и ведущего колес, т.е. высокая кинематическая точность. Для реверсивных отсчетных передач весьма существенное значение имеет боковой зазор в передаче и колебание этого зазора.

К скоростным относят зубчатые передачи турбинных редукторов, двигателей турбовинтовых самолетов, кинематических цепей различных коробок передач и др. Окружные скорости зубчатых колес таких передач достигают 90 м/с при сравнительно большой передаваемой мощности. В этих условиях главное требование к зубчатой передаче - плавность работы, т.е. бесшумность, отсутствие вибраций и циклических погрешностей, многократно повторяющихся за оборот колеса. С увеличением частоты вращения требования к плавности работы повышаются. Для тяжелонагру-женных скоростных передач имеет значение также полнота контакта зубьев. Колеса таких передач обычно имеют средние модули (от 1 до 10 мм).

К силовым относятся зубчатые передачи, передающие значительные крутящие моменты при малой частоте вращения. Это зубчатые передачи шестеренных клетей прокатных станов, механических вальцов, подъемно-транспортных механизмов, редукторы, коробки передач, задние мосты и т.д. Основное требование к ним - полнота контакта зубьев. Колеса для таких передач изготавливают с большим модулем (свыше 10 мм) и большой длиной зуба.

Отдельную группу образуют передачи общего назначения, к которым не предъявляют повышенные эксплуатационные требования по кинематической точности, плавности работы и контакту зубьев (например, буксировочные лебедки, неответственные колеса сельскохозяйственных машин и др.).

Погрешности, возникающие при нарезании зубчатых колес, можно свести к четырем видам: тангенциальные, радиальные, осевые погрешности обработки и погрешности производящей поверхности инструмента. Совместное проявление этих погрешностей при зубообработке вызывает неточности размеров, формы и расположения зубьев обрабатываемых зубчатых колес. При последующей работе зубчатого колеса в качестве элемента передачи эти неточности приводят к неравномерности его вращения, неполному прилеганию поверхностей зубьев, неравномерному распределению боковых зазоров, что вызывает дополнительные динамические нагрузки, нагрев, вибрации и шум в передаче.

Для обеспечения требуемого качества передачи необходимо ограничить, т.е. пронормировать погрешности изготовления и сборки зубчатых колес. С этой целью были созданы системы допусков, регламентирующие не только точность отдельного колеса, но и точность зубчатых передач исходя из их служебного назначения.

Системы допусков для различных видов зубчатых передач (цилиндрические, конические, червячные, реечные) имеют много общего, но есть и особенности, которые отражены в соответствующих стандартах. Наиболее распространенными являются цилиндрические зубчатые передачи, система допусков которых представлена в ГОСТ 1643-81.