- •И технические измерения Утверждено Редакционно-издательским советом
- •Воронеж 2012
- •Содержание дисциплины
- •1.3. Единые принципы построения систем допусков и посадок для типовых соединений деталей машин и других изделий
- •1.6. Принципы, определяющие научную организацию
- •2. Метрология и технические измерения
- •2.1. Общие понятия
- •2.2. Эталоны
- •3. Взаимозаменяемость, методы
- •3.1. Основные эксплуатационные требования и система допусков и посадок гладких цилиндрических соединений
- •3.2. Обозначение предельных отклонений и посадок на чертежах
- •4. Расчет допусков размеров, входящих
- •4.2. Метод расчёта размерных цепей, обеспечивающий
- •Полную взаимозаменяемость
- •5. Нормирование, методы и средства
- •5.2. Система нормирования отклонений формы
- •5.3. Обозначение на чертежах допусков формы
- •5.4. Система нормирования и обозначения
- •6. Система допусков и посадок
- •7. Основные эксплуатационные
- •7.2. Общие принципы обеспечения взаимозаменяемости цилиндрических резьб
- •7.3. Система допусков и посадок метрических резьб
- •8.2. Допуски и посадки шлицевых соединений
- •1. Основные понятия о взаимозаменяе-
- •В авторской редакции
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
7. Основные эксплуатационные
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗЬБОВЫМ СОЕДИНЕНИЯМ
Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении (в большинстве современных машин свыше 60 % всех деталей имеют резьбы). По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей а) крепежные (метрическая, дюймовая), применяемые для разъемного соединения деталей машин, основное их назначение - обеспечение прочности соединений и сохранение плотности (нераскрытия) стыка в процессе длительной эксплуатации;
б) кинематические (трапецеидальная и прямоугольная), применяемые для ходовых винтов, винтов суппортов станка и столов измерительных приборов и т. п., основное их назначение - обеспечение точного перемещения при наименьшем трении, а также (упорная) для преобразования вращательного движения в прямолинейное в прессах и домкратах, основное их назначение - обеспечение плавности вращения и высокой нагрузочной способности (для точных микрометрических пар применяют метрическую резьбу повышенной точности);
в) трубные и арматурные (трубные цилиндрическая и коническая, метрическая коническая), применяемые для трубопроводов и арматуры, основное их назначение – обеспечение герметичности соединений. Основные размеры, профиль и допуски трубной конической резьбы регламентированы ГОСТ 6211 –81 (СТ СЭВ 1159 –78). Эксплуатационные требования к резьбам зависят от назначения резьбовых соединений. Общими для всех резьб являются требования долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений.
7.1. Основные параметры и краткая характеристика крепёжных цилиндрических резьб
Параметры цилиндрической резьбы (рис. 7.1): средний d2 (D2). наружный d (D) и внутренний d1 (D1) диаметры наружной (внутренней) резьбы; шаг Р (для многозаходной резьбы ход Ph = Рп, где n – число заходов); угол профиля α; высота исходного треугольника H угол наклона сторон профиля β и γ, угол подъема резьбы ψ, а также длина свинчивания l рабочая высота профиля Hi и номинальный радиус закругления впадины внутренней резьбы R. Профиль, номинальные размеры диаметров, а также параметры Р, α и Н1 являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта и др.). так и внутренней (гайки, гнезда и др.) резьб. Профиль метрической резьбы для диаметров от 0,25 до 600 мм и размеры его элементов (H = 0.8660254Р; Н1 = (5/8) P = 0,541265877 Р; R = H/6 = 0,144337567P) регламентированы ГОСТ 9150 –81 (СТ СЭВ 180 –75), который предусматривает срезы вершин резьбы, равныеH/4 у гайки и H/8 у болта. Резьбовые соединения с таким профилем отличаются повышенной прочностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы; облегчается образование наружной резьбы накатыванием и внутренней резьбы нарезанием. Метрическая резьба при статических нагрузках имеет запас самоторможения.
Реальный профиль впадин наружной резьбы, отличающийся от номинального, ни в одной точке не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии H/4 от вершины исходного треугольника, а реальный профиль внутренней резьбы – за линию плоского среза на расстоянии Н/8 от вершины исходного треугольника (рис. 7.2). Впадины наружной резьбы выполняют плоскосрезанными или закругленными. При плоскосрезанной форме реальный профиль впадины должен быть расположен между линиями плоского среза на расстоянии H/4 и H/8 от вершины исходного треугольника, т. е. в зоне / (рис.7.2, а). При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее 0,1 Р
(рис.7.2, б), а ее профиль должен находиться в зоне //. При высоких требованиях к прочности резьбы форма впадины резьбы гайки не регламентируется. Форма впадины резьбы влияет на циклическую долговечность болтов. Наименьшую циклическую долговечность имеют болты с плоской впадиной профиля, наибольшую – со впадиной, очерченной радиусом R = H/4 ≈ 0,216Р (при закругленной впадине резьбы значительно уменьшается концентрация напряжений). Указанная зависимость подтверждена результатами экспериментальных исследований резьбовых соединений с натягом, изготовленных из титана и жаропрочных материалов.
Статическая прочность болтов с закругленной впадиной незначительно превышает прочность болтов с плоским срезом впадины (разница обусловлена лишь увеличением диаметра d1 болта).
Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8724 –81 (СТ СЭВ 181 –75) устанавливает три ряда диаметров метрической резьбы, в каждом из которых предусмотрены крупный и мелкие шаги. При выборе диаметров резьб первый ряд следует предпочитать второму, второй - третьему. У резьбы с крупным шагом каждому наружному
Рис. 7.1. Профиль и предельные контуры резьбового соединения с метрической резьбой при посадке Н/h. Основные параметры резьб.
.
Рис. 7.2. Формы впадин резьбы болта:
а – плоскосрезанная; б – закругленная (1 – номинальный
профиль; 2 , 3 – верхний и нижний предельные профили)допускается устанавливать с Rmin = 0.125Р.
диаметру соответствует шаг, определяемый зависимостью d (D) ≈ 6Р1,3. У резьбы с мелкими шагами одному наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания, а также в случаях, когда требуется повышенная прочность соединения (особенно при переменных нагрузках).
Для приборов точной механики (в том числе приборов времени) стандартизована метрическая резьба для диаметров от 0,25 до 0,9 мм – ГОСТ 9000 –81 (СТ СЭВ 837 –78). Для приборостроительной промышленности стандартизована метрическая резьба с более мелкой градацией диаметров от 3,5 до 400 мм и особо мелкими шагами – ГОСТ 24706 –81 (СТ СЭВ 184 –75). Размеры и допуски метрической резьбы для деталей из пластмасс диаметром от 1 до 180 мм установлены ГОСТ 11709 –81 (СТ СЭВ 1158 –78).