4532

Нормы точности резьбовых деталей и соединений

Научная статья

Производство и промышленные технологии

Нормы точности резьбовых деталей и соединений Резьбовым соединением по ГОСТ 11708 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения называется соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную...

Русский

2012-11-22

165 KB

62 чел.

Нормы точности резьбовых деталей и соединений

Резьбовым соединением по ГОСТ 11708–82 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения» называется соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную резьбу, а другая – внутреннюю.

Резьбовые соединения являются одним из самых распространенных видов соединений. В машиностроении около 80 % деталей либо имеют резьбовые поверхности, либо их крепление осуществляется с помощью резьбовых изделий.

Основными достоинствами резьбовых соединений являются:

  •  сравнительно легкая сборка-разборка;
  •  высокий уровень взаимозаменяемости крепежных резьбовых изделий.

К недостаткам резьбовых соединений можно отнести относительную сложность конструкции и технологии (обработка резьбовых поверхностей требует применения специального оборудования и инструмента, усложняется контроль деталей).

В зависимости от формы профиля различают резьбы:

  •  метрические (с треугольным профилем, исходным для которого является равносторонний треугольник, с углом при вершине 600);
  •  дюймовые (с симметричным треугольным профилем и углом при вершине 550), применяемые обычно для труб («трубные»);
  •  прямоугольные (с прямоугольным профилем);
  •  трапецеидальные (с симметричным трапецеидальным профилем);
  •  упорные (с несимметричным трапецеидальным профилем);
  •  круглые (с профилем, образованным дугами).

Кроме того, разработаны резьбы, предназначенные для деталей из определенных материалов, например, для деталей из пластмасс, для керамических деталей, специальные резьбы для конкретных видов изделий, например, окулярные резьбы и др.

По функциональному назначению следует различать резьбовые соединения делительные («отсчетные») и силовые. Первые предназначены для обеспечения высокой точности линейных и угловых перемещений в измерительных приборах и технологическом оборудовании. Так в микрометрических приборах основной измерительный преобразователь – микрометрическая пара винт-гайка, в делительных машинах также основным механизмом является пара винт-гайка.

Силовые резьбовые соединения предназначены для создания значительных сил при перемещении деталей (винтовые прессы, домкраты) или для предотвращения взаимного перемещения соединенных деталей (соединения крышка-корпус, резьбовые соединения деталей трубопроводов, крепление втулки на валу и др.). Деление резьбовых соединений на «отсчетные» и силовые условно и осуществляется исходя из основной функции механизма, например, ходовой винт токарно-винторезного станка должен обеспечить высокую точность перемещения при значительных осевых нагрузках («отсчетное» соединение).

В зависимости от характера функционирования различают неподвижные (крепежные) и подвижные (кинематические) резьбовые соединения. Подвижные резьбовые соединения образуются благодаря применению посадок с зазором. В неподвижных соединениях можно использовать все виды посадок – с натягом, переходные и с зазором. Для того чтобы обеспечить неподвижность резьбового соединения при посадке с зазором, либо используют искусственные методы выборки зазоров (вплоть до создания натягов в соединении), либо применяют дополнительные конструктивные элементы, предохраняющие детали от самоотвинчивания (стопорные шайбы, контргайки, проволочные замки, герметики и др.). Из этого следует, что в неподвижных резьбовых соединениях, полученных применением посадки с зазором, после окончательной сборки возможны натяги по рабочим сторонам профиля резьбы при сохранении зазоров по противоположным сторонам профиля. В тех резьбовых соединениях, где применяют переходные посадки, также создают натяги с использованием специальных «элементов заклинивания» (плоский бурт или цилиндрическая цапфа на шпильке, либо заклинивание по не полностью нарезанному профилю резьбы).

В практической деятельности набольшее распространение получили метрические резьбы.

Профиль метрической резьбы регламентирован ГОСТ 9150–2002 (ИСО 68–1–98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль».

В основу профиля резьбы положен исходный треугольник резьбы (рисунок 12.1) с углом профиля 60, высотой исходного треугольника Н и заданным шагом Р.

Рисунок 12.1 – Номинальный профиль метрической резьбы

К основным элементам метрической резьбы относятся:

d, Dнаружный диаметр наружной резьбы (винта), наружный диаметр внутренней резьбы (гайки);

d2, D2средний диаметр наружной резьбы (винта), средний диаметр внутренний резьбы (гайки);

d1, D1внутренний диаметр наружной резьбы (винта), внутренний диаметр внутренней резьбы (гайки);

d3внутренний диаметр винта по дну впадины;

Р – шаг резьбы;

Н – высота исходного треугольника;

α – угол профиля резьбы;

Rноминальный радиус закругления впадины винта;

Н1 = 5/8 Н – рабочая высота профиля.

Для метрических резьб кроме профиля резьбы стандартизованы также номинальные диаметры и шаги и нормы точности.

ГОСТ 8724–2002 (ИСО 261–98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги» устанавливает диаметры метрической резьбы от 0,25 мм до 600 мм и шаги резьбы, начиная от 0,075 мм и до 6 мм. Стандартом установлено 3 ряда диаметров резьбы (предпочтение отдается первому ряду). Номинальные значения диаметров метрической резьбы регламентированы стандартом ГОСТ 24705-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры». Для каждого номинального диаметра резьбы установлены шаги, которые могут включать крупный шаг и один или несколько мелких шагов.

Стандартизованы резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные, которые определяют характер соединения по боковым сторонам резьбового профиля.

Для получения резьбовых посадок с зазором (ГОСТ 16093–81) нормируют допуски диаметров резьбы по степеням точности от 3 до 10. Для нормирования положения полей допусков внутренней резьбы (гайки) предусмотрены четыре основных отклонения – Н, G, F, E (рисунок 12.2), а для наружной резьбы (болта) пять основных отклонений – h, g, f, e, d (рисунок 12.3).

Для наружной и внутренней резьбы кроме степеней точности установлены также три класса точности, условно названные точный, средний и грубый, в которые входят допуски определенных стандартом степеней точности.

Резьбы точного класса рекомендуется применять для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений. Средний класс точности рекомендуется для резьб общего назначения. Для неответственных резьбовых соединений можно применять грубый класс точности. Наружные резьбы такого класса нарезают на горячекатаных заготовках, внутренние нарезают в длинных глухих отверстиях. Резьбы грубого класса точности получают также методами пластического деформирования и с помощью других технологических процессов.

а      б

Рисунок 12.2 – Схемы полей допусков внутренней резьбы:

а – с основными отклонениями E, F, G; б – с основным отклонением Н

а      б

Рисунок 12.3 – Схемы полей допусков наружной резьбы:

а – с основными отклонениями d, e, f, g, б – с основным отклонением h

ГОСТ 16093 устанавливает также три группы длин свинчивания: короткие S, нормальные N и длинные L.

При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра резьбы при длине свинчивания L рекомендуется увеличивать, а при длине свинчивания S уменьшать на одну степень точности по сравнению с допусками, установленными для длины свинчивания N.

Соответствие полей допусков наружной и внутренней резьбы классам точности и длинам свинчивания приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Kлассы точности резьбовых поверхностей

Класс точности

Длина свинчивания наружной резьбы

Длина свинчивания внутренней резьбы

S

N

L

S

N

L

Точный

(3h4h)

4g; 4h

(5h4h)

4Н5Н; 5Н

Средний

5g6g

(5h6h)

6d; 6e; 6f; 6g; 6h

(7е6е); 7g6g; (7h6h)

(5G); 5Н

6G;

(7G); 7Н

Грубый

8g (8h)*

(9g8g)

7G; 7Н

8G; 8Н

Примечания:

  1.  Выделенные подчеркиванием поля допусков предпочтительны.
  2.  Применение полей допусков, заключенных в скобки, следует по возможности ограничить.
  3.  При длинах свинчивания S и L допускаются поля допусков, установленные при длинах свинчивания N.

* Только для резьбы с шагом Р ≥ 0,8 мм

Для крепежных резьб иногда применяют резьбовые посадки с увеличенным гарантированным зазором, например, в следующих случаях:

  •  для соединений деталей, работающих при высокой температуре (для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разборки деталей без повреждения);
  •  при необходимости обеспечения быстрой и легкой свинчиваемости деталей (даже при наличии небольшого загрязнения или повреждения резьбы).

Обозначение поля допуска диаметра резьбы включает стоящее на первом месте цифровое обозначение степени точности и следующее за ним буквенное обозначение основного отклонения (например, 5Н, 6e).

Для внутренней резьбы (гайки) поля допусков задаются на средний D2 и внутренний D1 диаметры; для наружной резьбы (болта) – на средний d2 и наружный d диаметры. Например, в обозначении 5Н6Н указаны поле допуска внутренней резьбы по диаметру D2 () и поле допуска внутренней резьбы по диаметру D1 ().

Если обозначения полей допусков двух диаметров совпадают, то в общем обозначении они не повторяются. Например, 6e – поля допусков наружной резьбы (болта) по диаметрам d2 и d.

Обозначение резьбовой посадки или поля допуска резьбы пишут за обозначением размера резьбы, отделяя его знаком «тире». Посадка в резьбовом соединении обозначается дробью, в числителе которой указывается обозначение поля допуска внутренней резьбы, в знаменателе – наружной резьбы. Например: М12–6Н/6g, где М означает, что резьба метрическая, номинальный диаметр резьбы 12 мм; шаг крупный (в обозначении не указывается, в данном случае шаг Р равен 1,75 мм); – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему и внутреннему диаметрам; 6g – поле допуска наружной резьбы (болта) по среднему и наружному диаметрам.

Обозначение левой метрической резьбы с мелким шагом и длиной свинчивания, отличающейся от нормальной, имеет следующий вид: M12×1LH6H/6g – 30, где шаг резьбы мелкий (Р = 1 мм); LH – левая резьба; длина свинчивания – 30 мм. Нормальная длина свинчивания (N) в обозначении не указывается.

При обозначении многозаходной метрической резьбы указывается буква М, номинальный диаметр резьбы, буквы Ph и значение хода резьбы, буква Р и значение шага. Например, условное обозначение двухзаходной резьбы с номинальным диаметром 16 мм, ходом 3 мм и шагом 1,5 мм: М16×Ph3 Р1,5.

Резьбовые посадки с натягом (ГОСТ 4608–81) предусмотрены для метрических резьб с диаметрами от 5 мм до 45 мм и шагами от 0,8 мм до       3 мм. Эти посадки предназначены для сопряжений наружных резьбовых деталей (шпилек) из стали, с резьбовыми отверстиями в деталях из стали, высокопрочных и титановых сплавов, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов.

Для получения резьбовых посадок с натягом по среднему диаметру предусмотрены следующие поля допусков (рисунок 12.4): для внутренней резьбы (гайки) – , для наружной резьбы (винта) – 3n, 3p, 2r, для диаметров выступов внутренней резьбы – 4D, 5D, 4С, 5С, а для диаметров выступов наружной резьбы – 6e,6с.

Рисунок 12.4 – Поля допусков метрических резьб для соединений с натягом

Посадки с натягом по среднему диаметру резьбы предусмотрены только в системе основного отверстия.

Резьбовые посадки с натягом по среднему диаметру используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность или предотвратить самоотвинчивание шпилек под действием вибраций, переменных нагрузок и изменения рабочей температуры. Примером может служить посадка резьбы шпилек в корпуса двигателей, в ступицы колёс автомобилей и т.п.

При необходимости обеспечения более однородного натяга и повышения прочности соединений резьбовые детали сортируют по среднему диаметру на группы, а затем собирают соединения из одноименных групп (селективная сборка). Стандартом предусмотрена сортировка резьбовых деталей на две или три группы.

В резьбовых соединениях с натягом по наружному и внутреннему диаметрам предусмотрены гарантированные зазоры для исключения возможности заклинивания по этим диаметрам при свинчивании.

Для резьбовых поверхностей деталей, образующих соединения с натягом, стандартом нормированы предельные отклонения шага и угла наклона боковой стороны профиля. Кроме того, поскольку на качество резьбовых соединений с натягом влияют отклонения формы наружной и внутренней резьбы, они также нормируются. В стандарте нормировано предельное отклонение формы, определяемое разностью между наибольшим и наименьшим действительными средними диаметрами, которое не должно превышать 25 % допуска среднего диаметра. «Обратная конусность» не допускается.

Посадки с натягом стальных шпилек в корпус выбирают в зависимости от материала детали с внутренней резьбой и шага резьбы (таблица 12.2). В случае если проектируемое сопряжение отличается от рекомендуемого стандартом по материалам, шагу или длине свинчивания, следует проводить дополнительную проверку выбранной посадки.

Таблица 12.2 – Резьбовые посадки с натягом

Материал детали

с внутренней резьбой

Посадка при Р до 1,25 мм

Посадка при Р св. 1,25 мм

Дополнительные условия сборки

Чугун

и алюминиевые сплавы

2H5D/2r

2H5C/2r

Чугун, алюминиевые

и магниевые сплавы

2H5D(2)/3p(2)

2H5C(2)/3p(2)

Сортировка

на две группы

Сталь, высокопрочные

и титановые сплавы

2H4D(3)/3n(3)

2H4C(3)/3n(3)

Сортировка

на три группы

Пример обозначения резьбовой посадки с натягом (материал детали с внутренней резьбой – сталь, высокопрочные и титановые сплавы):

М16 –2Н4С(3)/3п(3).

М – резьба метрическая, номинальный диаметр резьбы 16 мм; шаг резьбы – крупный (в обозначении не указывается); – поле допуска внутренней резьбы по среднему диаметру, – поле допуска внутренней резьбы по внутреннему диаметру; 3п – поле допуска наружной резьбы по среднему диаметру; в скобках указано число сортировочных групп (3 группы).

Поля допусков наружной резьбы по наружному диаметру – (Р до 1,25 мм) или (Р св. 1,25 мм) в обозначении не указывают. 

Для образования переходных резьбовых посадок ГОСТ 24834–81 предусматривает следующие поля допусков (рисунок 12.5) для внутренней резьбы (гайки) – 3Н, 4Н, 5Н, 6Н, для наружной резьбы (винта) – 2m, 4jh, 4j, 4jk , 6g.

В переходных посадках дополнительно применяются элементы заклинивания шпилек: конический сбег резьбы, плоский бурт и цилиндрическая цапфа на конце (для шпилек, ввинчиваемых в глухие отверстия).

Варианты переходных резьбовых посадок в зависимости от номинального диаметра резьбы и материала детали с внутренней резьбой приведены в таблице 12.3.

Таблица 12.3 – Переходные резьбовые посадки

Номинальный диаметр резьбы, мм

Материал детали с внутренней резьбой

Посадки

От 5 до 16

Сталь

4H6H/4jk;3H6H/2m

Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4jk;3H6H/2m

От 18 до 30

Сталь

4H6H/4j; 3H6H/2m

Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4j; 3H6H/2m

От 30 до 45

Сталь, чугун, алюминиевые и магниевые сплавы

5H6H/4jh

Рисунок 12.5 – Поля допусков резьб для соединений с переходными посадками

Для резьбовых поверхностей деталей в переходных резьбовых посадках требования к точности шага, углов, отклонениям формы наружной и внутренней резьбы устанавливают аналогично требованиям к деталям для резьбовых соединений с натягом.

Пример условного обозначения резьбовой переходной посадки:

М164Н6Н/4jk.

М – резьба метрическая с номинальным диаметром резьбы 16 мм; шаг резьбы – крупный (в обозначении не указывается); – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему диаметру, – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по внутреннему диаметру; 4jk – поле допуска наружной резьбы (винта) по среднему диаметру. Поле допуска наружной резьбы (винта) по наружному диаметру – 6g (в обозначении не указывается).

Методы и средства контроля резьб

Различают два метода контроля резьбовых поверхностей: комплексный и дифференцированный (поэлементный).

Дифференцированный контроль резьбовых поверхностей – контроль каждого из нормированных параметров с отдельным заключением о годности по каждому из них. Этот метод применяют в тех случаях, когда нормы точности заданы на каждый отдельно взятый параметр резьбы, например, заданы поля допусков диаметра выступов и собственно среднего диаметра, предельные отклонения диаметра впадин, шага и углов наклона каждой боковой стороны профиля. Такой метод используют при контроле поверхностей, предназначенных для резьбовых посадок с натягом, поверхностей резьбообразующего инструмента и резьбовых калибров.

Для дифференцированного контроля применяют такие универсальные средства измерений, как измерительные микроскопы, проекторы, трехкоординатные измерительные приборы или специализированные резьбоизмерительные средства, например, резьбовые микрометры, шагомеры для резьбы. Кроме того, для измерения среднего диаметра наружной резьбы однокоординатными универсальными средствами измерений можно использовать вспомогательные устройства – измерительные проволочки, которые обеспечивают доступ к боковой поверхности резьбы (так называемые методы «одной проволочки» «двух проволочек» и «трех проволочек»).

Для контроля параметров внутренних резьбовых поверхностей, доступ к которым значительно затруднен, можно использовать реплики (слепки или отпечатки части контролируемой поверхности) изготавливаемые из специальных малоусадочных материалов.

Дифференцированный контроль параметров резьбы требует сложных средств измерений, высокой квалификации оператора, он трудоемок и не обеспечивает высокой производительности труда. Однако информация о результатах контроля отдельных параметров позволяет вносить необходимые коррективы в технологический процесс получения резьбовой поверхности.

Комплексный метод обеспечивает одновременный контроль нескольких (или всех) параметров резьбы путем сравнения действительного контура резьбовой детали с предельными. Комплексный метод часто применяют для контроля резьбовых деталей, поле допуска среднего диаметра которых является «суммарным» и предназначено для нормирования отклонений собственно среднего диаметра и компенсации не нормируемых отдельно отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля.

Комплексный метод в частности реализуют при контроле резьбы проходным резьбовым калибром. Остальные калибры обеспечивают дифференцированный (поэлементный) контроль параметров резьбы.

Для контроля резьбовых деталей применяют комплект калибров, в который входят:

  •  резьбовые рабочие калибры (ПР и НЕ);
  •  гладкие предельные калибры.

Кроме того, в полный комплект могут входить еще контрольные резьбовые калибры и специальные установочные калибры.

Проходной резьбовой калибр контролирует возможность свинчиваемости. Он проверяет диаметры, углы наклона боковых сторон профиля, отклонения шага, включая его накопленное значение на длине свинчивания калибра с контролируемой поверхностью. В соответствии с принципом Тейлора (принцип подобия) рабочий проходной калибр должен иметь резьбовую поверхность полного профиля с длиной, равной длине свинчивания. Свинчиваемость калибра с проверяемой резьбой означает, что соблюдается обязательное условие годности детали, но другим обязательным условием являются положительные результаты контроля непроходными калибрами.

Непроходной резьбовой калибр проверяет только собственно средний диаметр. Для уменьшения влияния на свинчиваемость погрешностей угла наклона профиля и шага контролируемой резьбы непроходные калибры имеют укороченный профиль резьбы (для минимизации длины контакта боковых сторон профиля резьбы) и сокращенное число витков (для устранения влияния накопленной погрешности шага). При контроле длинных резьб допускается свинчивание калибра на первых двух витках проверяемой резьбы. Свинчивание непроходного резьбового калибра с короткими резьбами (до трех витков у болта и до четырех у гайки) не допускается.

Для проверки предела минимума материала по наружному диаметру болта используют предельные гладкие скобы, а по внутреннему диаметру гайки – предельные гладкие пробки.

Резьбу рабочих калибров-пробок контролируют универсальными средствами. Рабочие резьбовые калибры-кольца проверяют контрольными калибрами. Специальные контрольные калибры применяют для контроля уровня износа находящихся в эксплуатации колец. Калибры «износа» не должны свинчиваться с контролируемыми калибрами.

Для настройки регулируемых резьбовых калибров-скоб могут использоваться установочные пробки У-ПР и У-НЕ, которые в комплект калибров не входят и изготавливаются по специальному заказу.

маркировка калибра включает обозначения калибра, резьбы, степени ее точности (например, ПР, М12 – 6Н) и марку завода-изготовителя.


0

0

+

-

0

+

-

+

-

Наружная резьба

Внутренняя резьба

d

d2

3n

3р

2r

D2

2Н

D1

4D

5D

 0

+

-

0

+

-

0

+

-

Наружная резьба

Внутренняя резьба

6g

d

d2

4jh

4j

2m

D2

3Н

D1

6Н

4jk

4Н

5Н


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28990. Локальные компьютерные сети: типы, классификации, состав 30 KB
  Для создания сети компьютеры должны быть связаны линейными связями: витая пара оптиковолоконный кабель беспроводные радиоканалы WIFI. Применяемые технические средства и топологии сети определяет скорость передачи информации в такой сети. Работу сети организует системный администратор который назначает пользователю сетевой ресурс права доступа к нему а так же имя и пароль пользователю.
28991. Звезда шина 63.5 KB
  Топология – физическое расположение компьютеров узлом коммутации и линий связи в сети а также их организационное взаимодействие. Все ПК подключены к единому узлу коммутации.
28992. Кольцо 44.5 KB
  Кольцо. ПК подключены к повторителям кот соединены шиной данных в однонаправленное кольцо. Обмен: Кольцо бывает тактированное и маркерное.
28993. Глобальная сеть Интернет 84.5 KB
  Магистральный канал – основная часть сети Интернет является совокупностью марштрутизаторов и высокоскоростных каналов связи оптоволокно или спутниковый радиоканал 2. Серверы сети узлы сети содержащие информационные ресурсы сети. программ агентов извлекающих информацию и передающих ей в сети.
28994. Адресация в сети Интернет. Протоколы сети Интернет 32.5 KB
  Протоколы сети Интернет. Основные протоколы: Сетевой протокол – соглашение о способах и методах передачи данных между компьютерами. TCP IP набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке.
28995. Автоматизированное рабочее место (АРМ): понятие, требование к АРМ, классификация 27 KB
  АРМ это совокупность программнотехнических и организационнотехнических средств индивидуального и коллективного использование объединенных для выполнения определенных функций и задач работника в конкретной предметной области. Основные требования АРМ: 1. Максимальная ориентация на конечного пользователя достигаемая созданием инструментальных средств адаптации АРМ к уровню подготовки пользователя возможностей его обучения и самообучения.
28996. АРМ: назначение и виды обеспечения 26.5 KB
  АРМ это совокупность программнотехнических и организационнотехнических средств индивидуального и коллективного использование объединенных для выполнения определенных функций и задач работника в конкретной предметной области. Виды обеспечения: информационное обеспечение АРМ ориентируется на конкретную привычную для пользователя предметную область. технологическое обеспечение АРМ должно гарантировать высокую надежность технических средств организацию удобных для пользователя режимов работы способность обработать в заданное время...
28997. Типовая структура и принцип работы поисковых систем ( на примере поисковых машин Интернет) 33 KB
  Под поисковой системой обычно подразумевается сайт на котором размещен интерфейс системы. Программной частью поисковой системы является поисковая машина – это комплекс программ обеспечивающий функциональность поисковой системы и обычно это является коммерческой тайной компанииразработчика поисковой системы.
28998. Система электронного документооборота 26.5 KB
  документооборотом организация движения документов между организациями подразделениями пользователями при этом не их физ.1 Оперативный потоковый ввод документов из бумажных носителей путем сканирования и распознавания; 1.2 Ввод электронных документов из разных источников; 1.3 Индексирование документов.