Система допусков на резьбу должна обеспечивать как свинчиваемость, так и прочность резьбового соединения. Наиболее широко применяются соединения с зазорами, однако могут быть соединения с натягами и с переходными посадками.
Система допусков для посадок с зазором установлена ГОСТ 16093. Все отклонения и допуски отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы (см.рис.5.2).
По ГОСТ 16093 установлены степени точности на средний диаметр резьбы с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности. В качестве основного принят допуск 6-й степени точности. Резьбы 6-й степени могут быть получены фрезерованием, нарезанием резцом, гребенкой, метчиком, плашкой, при накатывании роликом. Более точные степени требуют после операций нарезания применять шлифование профиля резьбы. Степени 3,4,5 используются для коротких резьб с мелким шагом. Для резьб с крупным шагом, при увеличенной длине свинчивания, рекомендуется применять 7-ю или 8-ю степень точности.
В табл. 5.3 даны допуски среднего диаметра болта - Td 2 , а в табл.5.4 допуски среднего диаметра гайки - TD 2 . Кроме этого, для болта установлены допуски по наружному диаметру - Td (4, 6, 8 степени точности), а для гайки допуски по внутреннему диаметру - TD 1 (4, 5, 6, 7, 8 степени точности) (см. табл.5.5). По ГОСТ 16093 допуски на шаг резьбы и угол профиля не установлены, возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы и введения диаметральных компенсаций. Геометрически средний диаметр, шаг и угол профиля взаимосвязаны. Поэтому стандартный (табличный) допуск на средний диаметр является суммарным и определяется по формуле:
Td 2 (TD 2)=T’d 2 (T’D 2)+fp+fa,
где T’d 2 (T’D 2) – допуск на средний диаметр болта (гайки);
fp – диаметральная компенсация погрешностей по шагу;
fp=DPn* ctga/2 , при a=60° fp =1,732DPn ;
DPn - погрешность шага, в мкм, на всей длине свинчивания;
fa - диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля;
При a =60° fa =0,36Р Da/2
(угловые минуты);
Погрешность половины угла наклона боковой стороны профиля - Da/2 определяется как среднее арифметическое абсолютных величин отклонений правой и левой половин угла профиля резьбы.
Вводится понятие – приведенный средний диаметр – диаметр условной идеальной резьбы. Это значение измеренного среднего диаметра d 2 изм (D 2 изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля. d 2пр = d 2изм +(fp +fa ); D 2пр =D 2изм - (fр+fa ).
Для обеспечения свинчиваемости средний диаметр болта необходимо уменьшить, а средний диаметр гайки увеличить в процессе обработки. Оценка годности резьбы производится набором калибров. Проходная сторона которого,имеет полный профиль и проверяет приведенный средний диаметр d 2 пр (D 2пр ). (см. рис. 5.3). Непроходной калибр имеет укороченную длину профиля и срезанный виток, контролирует наименьший средний диаметр у болта или наибольший у гайки.
Условия годности резьбы по среднему диаметру: условие прочности и условие свинчиваемости:
для болта d 2 изм ³ d 2 min , d 2 пр £ d 2 max ;
для гайки D 2 изм £ D 2 max , D 2 пр ³ D 2 min ;
Положение полей допусков определяется значением основных отклонений. Для наружной резьбы предусмотрено пять верхних отклонений - еs - («в тело»), обозначаемых в порядке возрастания зазора буквами - h; g; f; e; d .
| |
Т а б л и ц а 5.1
Диаметры и шаги по ГОСТ 8724
| Номинальный диаметр d | Шаг резьбы Р | Номинальный диаметр d | Шаг резьбы Р | ||||||
| 1-й ряд | 2-й ряд | 3-й ряд | Крупный | Мелкий | 1-й ряд | 2-й ряд | 3-й ряд | Крупный | Мелкий |
| 0,8 | 0,5 | ||||||||
| 0,75; 0,5 | 5,5 | 4 и др. | |||||||
| 1,25 | 1; 0,75 | - | 2; 1,5 | ||||||
| 1,5 | 1,25 и др. | - | 2; 1,5 | ||||||
| 1,75 | 1,5 и др. | 4 и др. | |||||||
| 1,5 и др. | - | 2; 1,5 | |||||||
| 18; 22 | 2,5 | 2 и др. | 72;80 | - | 6 и др. | ||||
| 2 и др. | - | 2; 1,5 | |||||||
| - | 2 и др. | - | 6 и др. | ||||||
| 3,5 | 2 и др. | - | 6 и др. | ||||||
| - | 1,5 | - | 6 и др. | ||||||
| 3 и др. | - | 6 и др. | |||||||
| - | 1,5 | - | 6 и др. | ||||||
| 4,5 | 3 и др. | - | 6 и др. | ||||||
| 3 и др. | - | 6 и др. | |||||||
| - | 1,5 | - | 6 и др. | ||||||
| 3 и др. | - | 6 и др. | |||||||
| - | 2; 1,5 | - | 6 и др. |
Т а б л и ц а 5.2
Размеры диаметров метрической резьбы по ГОСТ 24705
| Шаг резьбы, мм | Диаметр резьбы | Внутренний диаметр болта по дну впадин d 3 | |
| Средний диаметр d 2 (D 2) | Внутренний диаметр d 1 (D 1) | ||
| 0,5 | d - 1+0,675 | d - 1+0,459 | d - 1+0,386 |
| 0,75 | d - 1+0,513 | d - 1+0,188 | d - 1+0,080 |
| 0,8 | d - 1+0,480 | d - 1+0,134 | d - 1+0,018 |
| d - 1+0,350 | d - 2+0,917 | d - 2+0,773 | |
| 1,25 | d - 1+0,188 | d - 2+0,647 | d - 2+0,466 |
| 1,5 | d - 1+0,026 | d - 2+0,376 | d - 2+0,160 |
| 1,75 | d - 2+0,863 | d - 2+0,106 | d - 3+0,853 |
| d - 2+0,701 | d - 3+0,835 | d - 3+0,546 | |
| 2,5 | d - 2+0,376 | d - 4+0,294 | d - 4+0,933 |
| d - 2+0,051 | d - 4+0,752 | d - 4+0,319 | |
| 3,5 | d - 3+0,727 | d - 4+0,211 | d - 5+0,706 |
| d - 3+0,402 | d - 5+0,670 | d - 5+0,093 | |
| 4,5 | d - 3+0,077 | d - 5+0,129 | d - 6+0,479 |
| d - 4+0,752 | d - 5+0,587 | d - 7+0,866 | |
| 5,5 | d - 4+0,428 | d - 6+0,046 | d - 7+0,252 |
| d - 4+0,103 | d - 7+0,505 | d - 8+0,639 |
. Рис.5.2. Расположение полей допусков по профилю резьбы болта
Т а б л и ц а 5.3
Допуск среднего диаметра болта Тd 2 , мкм, по ГОСТ 16093
| Номинальный диаметр резьбы d , мм | Шаг Р , мм | Степень точности | |||||||
| Свыше 5,6 до 11,2 | 0,5 | (132) | - | - | |||||
| 0,75 | (160) | - | - | ||||||
| 1,25 | |||||||||
| 1,5 | |||||||||
| Свыше 11,2 до 22,4 | 0,5 | (140) | - | - | |||||
| 0,75 | (170) | - | - | ||||||
| 1,25 | |||||||||
| 1,5 | |||||||||
| 1,75 | |||||||||
| 2,5 | |||||||||
| Свыше 22,4 до 45 | 0,5 | - | - | - | |||||
| 0,75 | (180) | - | - | ||||||
| 1,5 | |||||||||
| 3,5 | |||||||||
| 4,5 | |||||||||
| Свыше 45 до 90 | 0,5 | - | - | - | |||||
| 0,75 | - | - | - | ||||||
| 1,5 | |||||||||
| 5,5 | |||||||||
| Свыше 90 до 180 | - | - | - | ||||||
| 1,5 | |||||||||
Примечания: 1. Значения, указанные в скобках, по возможности не применять.
2. Для деталей из пластмасс использовать 10-ю степень точности.
Т а б л и ц а 5.4
Допуски среднего диаметра гайки Тd 2 , мкм, по ГОСТ 16093
| Номинальный диаметр резьбы d , мм | Шаг Р , мм | Степень точности | ||||
| Свыше 5,6 до 11,2 | 0,5 | - | ||||
| 0,75 | - | |||||
| 1,25 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| Свыше 11,2 до 22,4 | 0,5 | - | ||||
| 0,75 | - | |||||
| 1,25 | ||||||
| 1,5 | ||||||
| 1,75 | ||||||
| 2,5 | ||||||
| Свыше 22,4 до 45 | 0,5 | - | - | |||
| 0,75 | - | |||||
| 1,5 | ||||||
| 3,5 | ||||||
| 4,5 | ||||||
| Свыше 45 до 90 | 0,5 | - | - | |||
| 0,75 | - | - | ||||
| 1,5 | ||||||
| 5,5 | ||||||
| Свыше 90 до 180 | - | |||||
| 1,5 | ||||||
Т а б л и ц а 5.5
Допуски диаметров d и D 1 , мкм
| Шаг Р , мм | Степень точности | |||||||
| Наружная резьба Тd | Внутренняя резьба TD 1 | |||||||
| 0,5 | - | - | ||||||
| 0,75 | - | - | ||||||
| 0,8 | ||||||||
| 1,25 | ||||||||
| 1,5 | ||||||||
| 1,75 | ||||||||
| 2,5 | ||||||||
| 3,5 | ||||||||
| 4,5 | ||||||||
| 5,5 | ||||||||
Примечаниe: Другие степени точности для диаметров d и D 1 не применяются.
Т а б л и ц а 5.6
Числовые значения основных отклонений диаметров наружной и внутренней резьбы, мкм, по ГОСТ 16093
| Шаг резьбы Р , мм | Наружная резьба, es для d и d 2 | Внутренняя резьба, EI для D и D 1 | |||||
| d | e | f | g | E | F | G | |
| 0,5 | - | -50 | -36 | -20 | +50 | +36 | +20 |
| 0,75 | - | -56 | -38 | -22 | +56 | +38 | +22 |
| 0,8 | - | -60 | -38 | -24 | +60 | +38 | +24 |
| -90 | -60 | -40 | -26 | +60 | +40 | +26 | |
| 1,25 | -95 | -63 | -42 | -28 | +63 | +42 | +28 |
| 1,5 | -95 | -67 | -45 | -32 | +67 | +45 | +32 |
| 1,75 | -100 | -71 | -48 | -34 | +71 | +48 | +34 |
| -100 | -71 | -52 | -38 | +71 | +52 | +38 | |
| 2,5 | -106 | -80 | -58 | -42 | +80 | - | +42 |
| -112 | -85 | -63 | -48 | +85 | - | +48 | |
| 3,5 | -118 | -90 | - | -53 | +90 | - | +53 |
| -125 | -95 | - | -60 | +95 | - | +60 | |
| 4,5 | -132 | -100 | - | -63 | +100 | - | +63 |
| -132 | -106 | - | -71 | +106 | - | +71 | |
| 5,5 | -140 | -112 | - | -75 | +112 | - | +75 |
| -140 | -118 | - | -80 | +118 | - | +80 |
Примечаниe: Основные отклонения для h и Н равны 0.
Т а б л и ц а 5.7
Длины свинчивания для групп S; N; L по ГОСТ 16093
| Номинальный диаметр резьбы d , мм | Шаг Р , мм | Длина свинчивания, мм | |||
| S | N | L | |||
| До | Свыше | До | Свыше | ||
| Свыше 5,6 до 11,2 | 0,5 | 1,6 | 1,6 | 4,7 | 4,7 |
| 0,75 | 2,4 | 2,4 | 7,1 | 7,1 | |
| 1,25 | |||||
| 1,5 | |||||
| Свыше 11,2 до 22,4 | 0,5 | 1,8 | 1,8 | 5,5 | 5,5 |
| 0,75 | 2,8 | 2,8 | 8,3 | 8,3 | |
| 3,8 | 3,8 | ||||
| 1,25 | 4,5 | 4,5 | |||
| 1,5 | 5,6 | 5,6 | |||
| 1,75 | |||||
| 2,5 | |||||
| Свыше 22,4 до 45 | 0,5 | 2,1 | 2,1 | 6,3 | 6,3 |
| 0,75 | 3,1 | 3,1 | 9,5 | 9,5 | |
| 1,5 | 6,3 | 6,3 | |||
| 8,5 | 8,5 | ||||
| 3,5 | |||||
| 4,5 | |||||
| Свыше 45 до 90 | 4,8 | 4,8 | |||
| 1,5 | 7,5 | 7,5 | |||
| 9,5 | 9,5 | ||||
| 5,5 | |||||
| Свыше 90 до 180 | 1,5 | 8,3 | 8,3 | ||
Примечаниe: Номинальные диаметры в указанных пределах выбирать по табл. 5.1.
|
 |
|
|
|
а - болта, б - гайки
Поле допуска метрической резьбы состоит из обозначения поля допуска среднего диаметра (d 2 или D 2), указанного на первом месте, и обозначения поля допуска наружного диаметра для болта d и поля допуска внутреннего диаметра для гайки D 1: Например: 7g 6g ; 5H 6H .
Если обозначение поля допуска диаметра выступов совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметра, то оно в обозначении поля допуска резьбы не повторяется: 6g ; 6H
Точность резьбы зависит от длины свинчивания, (длины участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении), так как чем длиннее резьба, тем больше накопленная погрешность шага. Три группы длин свинчивания устанавливает ГОСТ 16093: S - короткие; N - нормальные; L - длинные (см. табл.5.7). Для нормальной (N ) длины высота гайки равна 0,8d .
Нормальная длина свинчивания в обозначении резьбы не указывается, в остальных случаях необходимо указывать длину свинчивания, например:
М18 х 1,5-4Н 5Н -LH - гайка, шаг 1,5; D = 18; TD 2 по 4Н , TD 1 по 5Н , резьба левая; (завинчивают против часовой стрелки);
M18-6H - гайка с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности: с основным отклонением Н для среднего и внутреннего диаметров;
M18-6g -40 - болт с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности с основным отклонением g , для среднего и наружного диаметров, длина свинчивания 40 мм. В соответствии со сложившейся ранее практикой поля допусков условно сгруппированы в три класса точности и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания (см. табл. 5.8).
Рис. 5.4. Основные отклонения метрической резьбы с зазором:
а – для наружной; б – для внутренней
Т а б л и ц а 5.8
Поля допусков метрической резьбы с зазором по ГОСТ 16093
(ограниченный отбор)
Точный
|
|
Примечания: 1. В рамку заключены предпочтительные поля допусков.
2. Применение полей допусков, заключенных в скобки, не рекомендуется.
Точный класс применяется для резьбы с мелким шагом, для точной кинематической резьбы приборов и для резьбообразующего инструмента
Средний класс получил наибольшее применение. В машиностроении наиболее часто для резьбы с мелким шагом используют – для болтов поле допуска 5g6g, а для гайки – 5Н.
Грубый класс применяется для резьбы в длинных глухих отверстиях, при пониженных требованиях к точности.
Для метрической резьбы предусмотрены три класса точности
*Поля допусков предпочтительного применения.
Для трапецеидальной резьбы установлены два класса точности – средний и грубый, для упорной – кл.1 и кл.2, для трубной цилиндрической классы точности А и В.
Основные типы крепежных деталей.
Основными типами резьбовых крепежных деталей являются болты, винты, шпильки и гайки.
Для соединения деталей применяются болты, винты с гайками (П6а), винты (П6б), шпильки с гайками (П6в).
Болты и винты по форме головки разделяются на три группы:
с головкой, захватываемой инструментом снаружи;
с головкой, захватываемой инструментом с торца;
с головкой, препятствующей повороту болта.
Наибольшее распространение получили шестигранные головки (встречаются квадратные и др.), захватываемые ключом снаружи (П7а, б, в).
Головки с торцевым захватом изготавливаются с внутренним шестигранником или квадратом, шлицем под обычную отвертку (П7г) и с крестообразным шлицем.
Для фиксации положения деталей и предотвращения их взаимного сдвига применяют установочные винты (П7. 2Б). По характеру действия – это нажимные винты, работающие на сжатие, изготавливают их короткими с резьбой по всей длине.
К специальным болтам относятся:
Откидные (П7. 2в), болты с о станочным обработанным пазом (П7. 2а), конические (ГОСТ 15163 – 69), грузовые (П7. 3в рым-болт) и т.д.
Шпилькой называется цилиндрический стержень, снабженный резьбой на обоих концах (П7. 2г). Шпильки рекомендуется применять в тех случаях, когдасоединение подвергаетсячастой разборке и сборке, и резьба в детали в силу свойств материала (чугун, легкие сплавы и т.п.) не обладает прочностью и износостойкостью.
Основным типом гаек являются шестигранные (П7. 4б, в, г).
Высота нормальных гаек Н=0,8d, при частом завинчивании и отвинчивании и больших силах применяют высокие гайки Н=(1,2…1,6)d.
Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, выполняют корончатыми или прорезными (П7. 4г) с увеличенной высотой.
Гайки, часто завинчиваемые и отвинчиваемые при малой силе затяжки, выполняют с накаткой (П7. 5б) или в виде барашка (П7. 5б) для завинчивания вручную.
Для предохранения крепёжных деталей от коррозии или улучшения внешнего вида их подвергают различным покрытиям.
Виды и условное обозначение покрытий болтов, винтов, шпилек и гаек.
Таблица 2
Обозначения
Виды покрытий
Без покрытия
Цинковое с хроматированием
Кадмиевое с хроматированием
Никелевое: многослойное – медь – никель
Многослойное – медь – никель – хром
Фосфатное с промасливанием
Оловянное
Цинковое
Окисное анодированное с хроматированием
Пассивное
Серебряное
Болты, винты, шпильки и гайки обозначаются по следующей схеме:
Болт 2М12 x 1,25.6 dx 60.58.С.029 ГОСТ.
Поле допуска 8q, 8H, крупный шаг резьбы, исполнение 1, вид покрытия 00 (без покрытия) в обозначении не указывается.
Классы прочности болтов и материалы резьбовых деталей.
Таблица 3
|
Класс прочности |
Временное
сопротивление
|
Предел текучести σ y , МПа не менее |
Марка стали |
||
|
наименьшее |
наибольшее | ||||
|
Ст.3кп;ст.3сп | |||||
|
10; 10кп; 20; |
|||||
|
35;35х;38ха;45Г | |||||
|
40Г2; 40Х; 16ХСН; 30ХГСА | |||||
|
40Х; 30ХГСА |
|||||
|
35ХГСА; 40ХН2МА |
|||||
σ u ,
МПаПримечание:
Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, определяет величину минимального предела прочности в МПа; второе число, умноженное на 10, - отношение σ y /σ u в %; произведение чисел, умноженное на 10, определяет величину предела текучести σ y в MПа.
Определение длины: (см. журнал лабораторных работ).
Болта l = ∑δ + S + H + a + c
Винта l = δ + l 1 + S
Шпильки l = δ + S + H + a + c
∑δ – суммарная толщина скрепляемых деталей;
δ – толщина детали;
l 1 – глубина завинчивания винта (шпильки);
S – толщина шайбы;
Н = 0,8d – высота гайки;
а – выход конца болта из гайки;
с – величина фаски.
Запас нарезки, глубина сверления и другие элементы резьбовых соединений для метрической резьбы:
|
Шаг резьбы р мм |
Запас глубины сверления L 1 мм |
Выход конца винта из гайки а мм |
Фаска с мм |
Шаг резьбы р мм |
Запас глубины сверления L ,мм |
Выход конца винта из гайки а мм |
Фаска с мм |
Глубину завинчивания винтов и шпилек принимают:
В стальном корпусе l 1 = (0,8 . . . 1,0)d
В чугунном корпусе l 1 = (1,3 . . . 1,4)d
В алюминиевый сплав l 1 = (2,0 . . . 2,5)d
где d – диаметр резьбы.
Определение глубины сверления для винта и шпильки
где L – глубина сверления;
l 1 – глубина завинчивания винта или шпильки;
L 1 – запас глубины сверления.
Примечание:
Необходимые величины l 1 ; L; S; H; a и с принимают по соответствующим стандартам. При отсутствии стандартов – по эмпирическим соотношениям и по приведённой таблице.
При скреплении деталей из мягких сплавов, например, алюминиевых, кроме пружинной шайбы необходимо учитывать толщину подкладной шайбы.
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 | |
|
средний d 2 |
3, 4. 5, 6, 7, 8, 9, 10 |
|
|
Гайка |
средний D 2 |
4, 5, 6, 7, 8, 9* |
|
внутренний D 1 | ||
|
* Только для резьб на деталях из пластмасс |
||
Длины свинчивания по ГОСТ 16093-81
|
резьбы Р, мм |
Номинальный диаметр резьбы d по ГОСТ 8724-81, мм |
ДЛИНА СВИНЧИВАНИЯ, мм |
||
|
(малые) |
(нормальные) |
(большие) |
||
|
Св. 2,8 до 5,6 Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 |
Св. 1,5 до 4,5 Св. 1,6 до 4,7 Св. 1,8 до 5,5 | |||
|
Св. 2,8 до 5,6 Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 |
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. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0 |
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. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 |
Св. 4,0 до 12,0 Св. 4,5 до 13,0 | |||
|
Св. 5,6 до 11,2 Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0 |
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. 11,2 до 22,4 |
Св. 6,0 до 18,0 | |||
|
Св. 11,2 до 22,4 Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0 |
Св. 8,0 до 24,0 Св. 8,5 до 25,0 Св. 9,5 до 28,0 | |||
|
Св. 11,2 до 22,4 |
Св. 10,0 до 30,0 | |||
|
Св. 22,4 до 45,0 Св. 45,0 до 90,0 Св. 90,0 до 180,0 Св. 180 до 355,0 |
Св. 12,0 до 36,0 Св. 15,0 до 45,0 Св. 18,0 до 53,0 Св. 20,0 до 60,0 | |||
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. Td 2 (TD 2) = 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.
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.
Резьба должна сопрягаться только по сторонам резьбового профиля (исключение составляют паронепроницаемые резьбы), поэтому основным параметром, определяющим характер посадки резьбовой пары, является средний диаметр. Допуски на наружный и внутренний диаметры устанавливают таким образом, чтобы исключить возможность защемления по вершинам и впадинам резьбы.
В бывшем СССР стандартизованы посадки с зазором (ГОСТ 16093-81), переходные (ГОСТ 24834-81) и с натягом (ГОСТ 4608-81).
Наиболее распространена посадка с зазором, при которой номинальный средний диаметр равен наибольшему среднему диаметру резьбы гайки. Расположение полей допусков метрической резьбы в посадках с зазором показано на (рис. 1). Отклонения (ГОСТ 16093-81) отсчитываются от линии номинального профиля резьбы в направлении, перпендикулярном оси резьбы.
Рис. 1 - Схемы расположения полей допусков для посадок с зазором наружной (вверху) и внутренней (внизу) метрической резьбы с основными отклонениями d, e, f, g, (а); h (б); E, F, G, (в); H (г)Допуски для диаметров резьбы болтов и гаек определяются в зависимости от принятой степени точности, обозначаемой числами. Приняты следующие степени точности для диаметров болта и гайки: d =4, 6, 8; d 2 — 4, 6, 7, 8; D 1 — 5, 6, 7; D 2 — 4, 5, 6, 7. Допуски диаметров d 1 и D — не устанавливаются.
Установлены ряды основных отклонений - верхних es для наружной резьбы (болтов) и нижних EI для внутренней резьбы (гаек), которые определяют расположение полей допусков диаметров резьбы относительно номинального профиля.
Значения допусков диаметров зависят от степени точности и шага резьбы (допуск среднего диаметра зависит еще и от номинального диаметра резьбы). Стандартом регламентированы допуски среднего диаметра T d 2 , T D 2 , наружной и внутренней резьб , наружного диаметра T d наружной резьбы и внутреннего диаметра T D 2 , внутренней резьбы (см. рис. 2).
Допуски средних диаметров являются суммарными, включающими отклонения собственно среднего диаметра и диаметральные компенсации отклонений шага и половины угла профиля.
Поле допуска резьбы образуется сочетанием поля допуска среднего диаметра с полем допуска диаметра выступов (диаметра d для болтов и диаметра D 1 для гаек).
Обозначение поля допуска диаметра резьбы состоит из цифры, показывающей степень точности, и буквы, означающей основное отклонение.
Обозначение поля допуска резьбы включает в себя обозначение поля допуска среднего диаметра, помещаемого на первом месте, и обозначения поля допуска наружного диаметра для болтов (внутреннего диаметра для гаек).
Если обозначение поля допуска диаметра по вершинам резьбы совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметра, то его в обозначении поля допуска резьбы не повторяют.
Примеры обозначения полей допусков
резьбы с крупным шагом
:
- болт М10 - 6g;
- гайка М10 - 6Н;
- болт М10 X 1 - 6g;
- гайка М10 X 1 - 6Н.
Посадки резьбовых деталей обозначают дробью, в числителе которой указывают обозначение поля допуска гайки, а в знаменателе - обозначение поля допуска болта. Например: М10 - 6H/6g и М10×1 - 6H/6g.
В зависимости от требований, предъявляемых к точности резьбового соединения, поля допусков резьбы болтов и гаек установлены в трех условных классах точности (знаком ∗ отмечены поля допусков предпочтительного применения):
Согласно ГОСТ 16093-81 допускаются любые сочетания полей допусков резьбы болтов и гаек, но сочетание полей допусков разных классов точности на средний и наружный (или внутренний для гаек) диаметры резьбы должно быть обосновано.
В соединениях шпилек с корпусами, а также при наличии специальных требований к резьбовым соединениям применяют переходные посадки, а также посадки с натягом. Неподвижность и прочность соединения обеспечиваются при посадках с натягом за счет натяга по среднему диаметру, при переходных посадках - за счет применения дополнительных элементов заклинивания: конического сбега, плоского бурта или цилиндрической цапфы.
Схема расположения полей допусков для посадок с натягом показана на (рис. 2, а). По наружному и внутреннему диаметрам предусмотрены зазоры, компенсирующие пластическое течение материала к вершинам резьбы. Для образования полей допусков в посадках с натягом установлены основные отклонения диаметров резьбы в зависимости от степени точности.
Рис. 2 - Схемы расположения полей допусков диаметров (а) и среднего диаметра (б) резьбы с натягом
При малых натягах не исключается вывинчивание шпилек в эксплуатации, а при чрезмерно больших натягах возможно скручивание шпилек и разрушение резьбы в корпусах при монтаже, поэтому на средние диаметры резьб деталей стандартом установлены более высокие степени точности: 3-я и 2-я - для шпилек, 2-я - для гнезд.
Для обеспечения более однородных натягов в партии соединений резьбовые детали сортируют на группы.
На (рис. 2, б) в качестве примера показаны схемы расположения полей допусков среднего диаметра резьбы М14×1,5 с натягом при сборке без сортировки на группы (случай А), а также с сортировкой на две (В) и три (С) группы. Номера сортировочных групп обозначены цифрами Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ.
Посадки с натягом предусмотрены только в системе отверстия, что обеспечивает технологические преимущества. Рекомендуемые поля допусков и посадки приведены в табл. (ГОСТ 4608-81).
Допуски метрических резьб с крупными и мелкими шагами для диаметров 1-600 мм регламентированы ГОСТ 16093-2004.
Резьба полностью определяется пятью параметрами: тремя диаметрами, шагом и углом наклона боковых сторон. Однако нормируются допусками лишь средний диаметр (для болта и гайки), наружный диаметр (1 (для наружных резьб - болта) и внутренний диаметр /), (для внутренних резьб - гаек).
Посадки с зазором
Стандарт регламентирует степени точности, определяющие значения допусков диаметров наружной и внутренней резьб (табл. 5.53), а также ряды основных отклонений (верхние для болтов и нижние для гаек) (табл. 5.54).
Основные отклонения, определяющие положение полей допусков относительно номинального профиля, зависят только от шага резьбы (кроме И и Н). Для резьб с данным шагом одноименные отклонения для всех диаметров (наружного, среднего, внутреннего) равны.
Все отклонения и допуски отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы (рис. 5.101). На схемах принято указывать половинные величины, полагая, что вторые половины расположены на диаметрально противоположных профилях.
Величины основных отклонений определяются по формулам:
Второе предельное отклонение определяют по принятой степени точности резьбы (еі = ех - /Ті/; еі = ех - /Ті/,; £5 = £/ + /ТО,; £5 = ЕІ + /ТТЛ). Сочетание основного отклонения, обозначаемое буквой, с допуском по принятой степени точности образует поле допуска.
В табл. 5.55 приведены поля допусков, предусмотренных ГОСТ 16093-81.
Посадки могут быть образованы сочетанием любых полей допусков, приведенных в табл. 5.55. Предпочтительно сочетать поля допусков одного класса точности.
Рис. 5.101.
Длины свинчивании. Для выбора степени точности в зависимости от длины свинчивания резьбы установлены три группы длин свинчивания: 5-малые (меньше 2,24Л/0-2), Л^- нормальные (2,24Л/02 < Ы< 6,74Л/Л2) и ^-большие (больше 6,74А/а2) УиР-в мм). Длина свинчивания зависит от шага и диаметра резьбы.
Классы точности резьбы. Понятие о классах точности условное. На чертежах указываются только поля допусков, а классы точности используются для сравнительной оценки точности резьбы. Точный класс рекомендуют для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений; средний класс - для резьб общего применения и грубый класс - при нарезании резьб на горячекатанных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т. п.
Допуски резьбы. Оспошым рядом допусков для всех диаметров принят ряд по 6-й степени точности. Допуски диаметров резьбы для 6-й степени точности при нормальной длине свинчивания определяют по формулам:
Для среднего диаметра резьбы болта -
Для наружного диаметра болта
Для внутреннего диаметра гайки
Для среднего диаметра гайки
где /° берется в мм; й - среднее геометрическое крайних значений интервала номинальных диаметров; Г - в мкм.
Допуски остальных степеней точности определяют умножением допуска 6-й степени точности на следующие коэффициенты:
|
Степень точности |
|||||||
|
Коэффициент |
Допуски на внутренний диаметр
Посадки с натягом
Посадки с натягом по среднему диаметру используют в тех случаях, когда конструкция узла не допускает применения резьбового соединения типа болт-гайка из-за возможного самоотвинчивания в процессе работы под действием внешних факторов (вибраций, температур и т. п.).
Расположение полей допусков на диаметр резьбы с натягом показано на рис. 5.102.
Посадки с натягом предусмотрены только в системе отверстия.
Допуск среднего диаметра резьбы деталей, сортируемых на группы, является допуском на собственно средний диаметр (в отличие от резьб с зазором, где допуск на средний диаметр является суммарным), а не сортируемых на группы - суммарным.
Рис. 5.102.
Допуски на внутренний диаметр наружной резьбы не устанавливают. Он ограничен предельными отклонениями формы впадин резьбы.
Для образования полей допусков используются основные отклонения и степени точности. В резьбах с натягом установлены следующие основные отклонения, зависящие от шага резьбы и степени точности диаметров (табл. 5.56).
Поля допусков посадок с натягом приведены в табл. 5.57.
Для резьб с натягом устанавливаются также допустимые отклонения формы наружной и внутренней резьб, которые определяются разностью между наибольшим и наименьшим действительными значениями среднего диаметра. Их величина не должна превышать 25 % от допуска среднего диаметра.
Стандартом установлены также отклонения шага и угла наклона боковой стороны профиля, которые относятся к стандартным длинам свинчивания (табл. 5.58).
Отклонения формы резьбы, отклонения шага и угла наклона не подлежат обязательному контролю, если это особо не оговорено.
Переходные посадки
Допуски метрической резьбы для переходных посадок установлены для стальных деталей с наружной резьбой диаметрами от 5 до 45 мм, сопрягаемых с внутренней резьбой в деталях из стали при длине свинчивания / = (I...1,25)4 чугуна при / = (1,25...1,5)
Поля допусков и их сочетания для получения переходных посадок приведены в табл. 5.59, а схема расположения полей допусков на рис. 5.103.
Переходные посадки применяют при одновременном заклинивании резьбы (наиболее распространенный способ заклинивания - затяг резьбового стержня с упором в сбег резьбы в деталях с внутренней резьбой). Во избежание деформации резьбы в отверстии предусматривают коническую зенковку.
Числовые значения основных отклонений среднего диаметра наружной резьбы рассчитываются по формулам:
В формулы значение Р подставляется в мм, а значение е/ получается в мкм.
Рис. 5.103.
Расчетные значения округляются до ближайших предпочтительных чисел ряда Да40.
Допуски средних диаметров наружной и внутренней резьбы определяются по формулам:
где а1 - среднее геометрическое отдельных значений интервалов номинальных диаметров резьбы по ГОСТ 16093-2004 в мм, Р - в мм, Т - в мкм.
Для резьб в переходных посадках, как и в посадках с натягом, установлены допустимые отклонения формы наружной и внутренней резьб, определяемые разностью между наибольшим и наименьшим действительными значениями среднего диаметра. Они не должны превышать 25 % от допуска среднего диаметра. Стандартом установлены также отклонения шага и утла наклона боковой стороны профиля, которые относятся к стандартным длинам свинчивания (см. табл. 5.58).Отклонения формы резьбы, отклонения шага и утла наклона не подлежат обязательному контролю, если это особо не оговорено.
