ВВЕДЕНИЕ
Более 60% деталей машин имеют резьбы, поэтому для любого инженера, а тем более инженера-конструктора, знания в области резьбовых соединений просто необходимы.
Накопление осмысленных знаний, приобретение опыта это то, что лежит в основе интуиции, являющейся часто высшим уровнем человеческого мышления.
В учебном пособии «Резьбовые соединения» достаточно подробно рассмотрены вопросы, связанные с резьбами, резьбовыми соединениями и их деталями. Сообщается об инструментах, как используемых для изготовления, восстановления резьб, их расшифровки, так и для сборки и разборки резьбовых соединений. В конце книги приводятся варианты заданий графической работы: Резьбы. Крепежные детали. Соединения.
При изложении материала авторы, используя и личный опыт, стремились:
просто, «без формул», объяснить физический смысл явлений;
дать более глубокое представление о резьбах и о всем, что связано с ними;
рассмотреть вопрос со всех сторон, вплоть до безопасности машин в связи с резьбовыми соединениями;
показать современные достижения в сфере соединения деталей с использованием резьб;
приобщить к осмыслению конструктивных решений.
Данную книгу можно рассматривать и как полезное дополнение к известному изданию «Инженерная графика» тех же авторов. В связи с этим в учебном пособии «Резьбовые соединения» не рассматривается ряд вопросов чисто информационного характера, относящихся к резьбам и освещенных ранее. К примеру, не приводятся стандарты на редко применяемые резьбы.
Изучение пособия «Резьбовые соединения» подготавливает к изучению других дисциплин, составляющих основу инженерного образования.
1. Резьбы. Резьбовые соединения. Общие сведения
Резьбы это наружные (винт) и внутренние (гайка) винтовые поверхности. Большинство резьб треугольные, т.е. в основе образования их профилей лежат, так называемые, исходные треугольники.
У
цилиндрической метрической резьбы
(диаметры, шаги см. приложение 1) различают
основной (рис. 1а) и номинальный (рис. 1б)
профили. Исходный треугольник наружной
резьбы АВС показан на рис. 1а. Высота
треугольника – Н, основание АС=Р (шаг
резьбы, см. ниже), угол при вершине АВС
– α (угол профиля). Диаметры d
и D
(d
= D,
рис. 1) называются н
оминальными
(входят в обозначение резьбы).
Рис. 1. Профиль резьбы номинальный (а) и с зазорами (б):
d (D) – номинальный диаметр резьбы винта (гайки);
d1 (D1) – внутренний диаметр резьбы винта (гайки);
d2 (D2) – средний диаметр резьбы винта (гайки);
Р – шаг резьбы; – угол профиля;
h1(Н1) – рабочая высота профиля резьбы винта (гайки) ;
Н – высота исходного треугольника резьбы (АВС);
h3 (H4) – высота профиля винта (гайки);
ас – зазор (d1 – d3)1/2;
d3 (D4) – диаметр канавки винта (гайки)
Треугольник АВС равносторонний, профиль резьбы – симметричный. Треугольный симметричный профиль имеют не только цилиндрические метрические резьбы, но и трапецеидальные и ряд других резьб. Треугольный профиль может быть и несимметричным, при этом α = β + γ (метрическая резьба α=60˚, трапецеидальная α=30˚, упорная α = β + γ = 3˚ + 30˚ = 33˚).
Боковые поверхности витков резьбы – винтовые поверхности так, как эти поверхности можно представить как множество последовательных положений трапеции DEFG (рис. 1б), плоскость которой проходит через ось резьбы. Все точки боковых сторон DE и FG совершают винтовое движение, а сторона DG скользит по цилиндрической поверхности диаметра – d3.
Винтовая линия (траектория движения, перемещения точки) показана на рис. 2. Винтовые линии и соответственно резьбы бывают правые (наиболее широко распространены), движение (ввинчивание) – по часовой стрелке (рис. 2а) и левые, движение (ввинчивание) – против часовой стрелки (рис. 2б).
а)
б)
Левые резьбы применяются там, где на резьбовое соединение воздействует крутящий момент соответствующего направления (отворачивающий гайку, болт). Левую резьбу, например, имеют гайки ступиц передних правых колес заднеприводных автомобилей, на крепеже с левой резьбой наносятся специальные метки.
Шаг резьбы (Р), основание исходного треугольника (рис. 1а), это расстояние между одноименными (левыми и правыми) боковыми сторонами профиля резьбы, измеренное параллельно оси резьбы. При одном и том же номинальном диаметре резьбы шаги могут быть различными. Так соответствующим стандартом на метрические резьбы для номинального диаметра, например, 20 мм (d) шаги могут быть: 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5. Шаг 2 мм называют крупным (основным), все остальные – мелкими (см. приложения 1,2).
Обозначение резьбы с крупным шагом – М20 (шаг не указывается), резьба с мелким шагом (0,5 мм) обозначается – М20х0,5. Если по каким-то соображениям требуется шаг 1,25 мм (в стандарте для d = 20 мм не предусмотрен), тогда резьба считается специальной (Сn) и обозначается – СnМ20х1,25.
Резьбы бывают однозаходные, один исходный треугольник, одна трапеция DEFG (рис. 1а) и многозаходные (обычно заходов 2 или 3).
Расстояние вдоль оси резьбы, которое проходит точка за один оборот образующей цилиндра, принято называть ходом винтовой линии (Рh, рис. 2а). Нетрудно представить, что у однозаходной резьбы Рh = Р, а вот у многозаходной Рh = nР, где n – число заходов.
Обратим внимание и на следующее. На рис. 1б показано сечение резьбового соединения, у которого нет зазоров по боковым сторонам профилей винта и гайки.
Вообще же к резьбовым соединениям применимы общие понятия «посадка», «зазор» и «натяг», установленные для гладких соединений. При необходимости эти понятия могут быть раздельно применены для характеристики соединения по боковым сторонам резьбы (среднему диаметру резьбы), вершинам и впадинам резьбы (наружному и внутреннему диаметрам) (рис. 1б). Однако решающим для резьбового соединения в целом является характер соединения по боковым сторонам резьбы. В связи с этим для посадок резьбовых соединений даны специальные определения выше приведенных понятий (терминов).
Резьбы, в первую очередь, делятся по назначению: крепежные, кинематические (ходовые, передачи винт-гайка, гайка-винт) и присоединительные (резьбы на трубах; фитингах; штуцерах; сливных, заливных и пробках уровня).
Особо следует отметить конические присоединительные резьбы, которые являются самоуплотняющимися. Получение конической поверхности (один из способов) на обычном токарном станке показано на рис. 3.