6

Рис. 7.1. Нормируемые параметры метрической резьбы

Основными параметрами профиля и резьбы являются следующие:

1)наружный диаметр гайки D и болта d проставляется в условном обозначении резьбы;

2)средний D2 (d2) – это воображаемый диаметр профиля резьбы, на котором толщина зуба равна ширине впадины;

3)внутренний диаметр D1 (d1);

4)шаг резьбы P соответствует расстоянию между двумя соседними одноименными боковыми сторонами профиля;

5)угол профиля или угол наклона его боковых сторон /2. У метрической резьбы гайка и болт соединяются между собой

только по боковым сторонам профиля. Поэтому основным параметром, определяющим точность и характер (или посадку) резьбо-

вого соединения, является средний диаметр резьбы и допуск на

его изготовление.

Метрическая резьба с наружным диаметром от 1 до 68 мм и крупным шагом является крепежной, а диаметром 1…600 мм с мелким шагом – регулировочной.

По сравнению с другими резьбами метрическая имеет наиболее высокий приведенный коэффициент трения fп, что объясняет ее использование в качестве крепежной.

Регулировочные применяются для соединения тонкостенных деталей при ограниченной длине свинчивания (топливная аппаратура двигателя), а также в узлах, где требуется повышенная проч111

ность, особенно при переменных нагрузках (болты крепления карданного вала и шаровых пальцев передней подвески автомобиля).

Для приборов точной механики стандартизована метрическая резьба для размеров от 0,25 до 0,9 мм, которую условно относят к резьбе с крупным шагом.

У крепежной резьбы каждому наружному диаметру соответствует один определенный шаг, который приведен в справочнике

[6, С. 141].

Регулировочные резьбы при одном наружном диаметре могут иметь разные шаги [6, С. 142…143].

Номинальные средний и внутренний диаметры резьбы вычисляются по формулам из [6, С. 144].

Для лучшего усвоения приведенных данных смотри

[1, С. 275…277; 2, С. 140…143].

7.2.Погрешности шага и половины угла профиля резьбы

иих диаметральные компенсации

При изготовлении резьбовых деталей неизбежны отклонения их профиля и размеров, которые нарушают свинчиваемость и качество соединения.

Погрешностью шага резьбы Р называется разность между его действительным и номинальным значениями.

Если у гайки и болта шаг не совпадает, то Р определяется по следующей формуле (рис. 7.2):

Р = n (РБ – РГ),

где n – число витков резьбы; РБ, РГ – действительный шаг резьбы болта и гайки.

Величина Р складывается из прогрессивных погрешностей шага, пропорциональных числу витков резьбы, и местных отклонений, не зависящих от длины свинчивания.

Прогрессивные погрешности превышают местные и возни-

кают из-за кинематической неточности станка, износа, температурных и силовых деформаций его ходового винта и т.д.

112

Рис. 7.2. Погрешность шага резьбы Р и его диаметральная компенсация fP

Местные отклонения шага являются следствием ограниченного износа части ходового винта станка, неточности изготовления шага резьбонарезного инструмента, неоднородности материала в партии заготовок и других причин.

Свинчивание резьбовых деталей, имеющих погрешность Р, возможно только в том случае, если между их средними диаметрами имеется дополнительный зазор fP, который называется диаметральной компенсацией погрешности шага резьбы: fP=D2 – d2.

Для метрической резьбы величина fP равна fP 1,732 P. При анализе погрешностей обычно измеряют не весь угол

профиля , а его половину /2, что позволяет также определить перекос резьбы.

Для резьб с симметричным профилем отклонением половины его угла /2 называется разность между действительным и номинальным значениями /2.

В случае несовпадения угла при вершине гайки и болта /2 рассчитывается по следующей зависимости (рис. 7.3):

/2 Б /2 Г /2 ,

где Б , Г – действительный угол при вершине болта и гайки. Погрешность /2 может быть вызвана некачественным изго-

товлением профиля резьборезного инструмента, неточностью его установки, перекосом оси детали и т.п.

113

Рис. 7.3. Погрешность половины угла профиля резьбы /2 и ее диаметральная компенсация f

Свинчивание гайки и болта, имеющих отклонение /2, возможно только при наличии между их средними диаметрами дополнительного зазора f , который называется диаметральной компенсацией погрешности половины угла профиля резьбы: f = D2 – d2.

Для метрической резьбы она равна f = 0,36 Р /2.

На практике дополнительные зазоры fр и f получаются за счет увеличения среднего диаметра D2 (ширины впадины) гайки или уменьшения d2 (толщины зуба) у болта, что обеспечивается конструктивными особенностями резьбонарезного инструмента.

При наличии суммарных погрешностей Р и /2 резьбовые детали будут гарантированно свинчиваться только в том случае, если зазор между их средними диаметрами будет больше или равен сумме диаметральных компенсаций fр и f , т.е. D2 – d2 fр + f .

Для упрощения контроля и расчета допусков введено понятие приведенного среднего диаметра резьбы гайки D2 пр и болта d2 пр, которые равны

D2 пр = D2 изм – (fр + f ); d2 пр = d2 изм + (fр + f ),

где D2 изм и d2 изм - измеренные (действительные) диаметры гайки и болта.

Приведенный средний диаметр можно представить так же, как диаметр теоретической резьбы, не имеющей отклонений шага и половины угла профиля, которая свинчивается с действительной резьбой без зазора или натяга.

114

Средний диаметр, шаг и угол профиля являются основными параметрами резьбы.

Они определяют характер соединения, его прочность, точность, долговечность и другие эксплуатационные качества.

Эти величины тесно связаны друг с другом, поэтому отдельные допуски на их изготовление стандартом не предусмотрены.

Установлен единый допуск на приведенный средний диаметр гайки JTD2 и болта JTd2, который включает допускаемое отклонение измеренного среднего диаметра D2 изм и d2 изм и диаметральные компенсации погрешностей шага fр и половины угла профиля f :

JTD2 = D2 изм + fр + f ;

JTd2 = d2 изм + fр + f .

Он называется суммарным допуском приведенного среднего диаметра резьбы.

Кроме этого имеются допуски на наружный D(d) и внутренний D1 (d1) диаметры резьбы.

Дополнительный материал по рассматриваемому вопросу со-

держится в [1, С. 277…282; 2, С. 147…150].

7.3. Система допусков и посадок метрической резьбы

Резьбы общего назначения и большинство специальных свинчиваются только по боковым сторонам профиля.

Возможность контакта по вершинам и впадинам исключается соответствующим расположением полей допусков по D(d) и D1(d1).

В зависимости от характера сопряжения по боковым сторонам профиля, т.е. по среднему диаметру D2(d2), различают посадки с

зазором, натягом и переходные.

Посадку определяют не только действительные значения средних диаметров, но и отклонения шага и половины угла профиля резьбы сопрягаемых деталей, поэтому характер посадки резьбового соединения зависит от зазора или натяга, которые численно равны разности приведенных средних диаметров гайки и болта.

Система допусков и посадок для метрической резьбы основана на Международном стандарте МС ИСО 965/1-73 и Российских ГОСТ 16093-81 – посадки с зазором, ГОСТ 4608-81 – с натягом, ГОСТ 24834-81 – переходные посадки.

115

Для получения посадок резьбовых деталей с зазором предусмотрены четыре основных отклонений для гайки – E, F, G, H и пять для болта – d, e, f, g, h.

Эти отклонения одинаковы для всех диаметров D(d), D1(d1) и D2(d2).

Основные отклонения E и F являются специальными и применяются только при наличии слоя защитного покрытия на деталях.

Схемы полей допусков метрической резьбы с зазором диаметром от 1 до 600 мм показаны в [6, С. 153].

Предельные отклонения наружного, среднего и внутреннего диаметров болта приведены в справочнике [6, С. 153…161], гайки – там же, на с. 162…165.

Эти отклонения отсчитывают от номинального профиля, выделенного на схеме утолщенной линией, в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

Для нормирования величины допуска на изготовление диаметров резьбовых деталей установлены следующие степени точно-

сти: D1 и D2 – 4…8; d – 4, 6, 8; d2 – 3…9.

Допуски на изготовление наружного диаметра гайки D и внутреннего диаметра болта d1 стандартом не предусмотрены.

Для резьбовых соединений установлены три группы длин свинчивания: S – короткие; N – нормальные и L – длинные, которые выбираются из [6, С. 149…150] в зависимости от номинального диаметра d и шага P.

Из условия прочности резьбы болта на срез и его тела на разрыв для метрической резьбы с крупным шагом нормальная длина свинчивания составляет N 0,8 d, которая принята в качестве высоты стандартной гайки.

Длина свинчивания N в условном обозначении резьбы не указывается.

Всоответствии со сложившейся практикой поля допусков гаек

иболтов условно сгруппированы в три класса: точный, средний и грубый [6, С. 148…151], которые на чертежах и калибрах не указываются.

Точный класс рекомендуется для ответственных статически нагруженных соединений, средний – для резьб общего применения

игрубый – для резьб, нарезаемых на горячекатанных заготовках и т.п.

116

Обозначение поля допуска диаметра резьбы состоит из цифры, показывающей степень точности, и буквы, указывающей основное отклонение, например: 6Н – для гайки и 6g – для болта.

Посадка резьбового соединения проставляется в виде дроби, где в числителе находится поле допуска резьбы гайки, а в знаменателе – болта.

Например, метрическая резьба среднего класса точности с D(d) = 16 мм, крупным шагом P = 2 мм и нормальной длиной свинчивания N = 12 мм (два последних значения не указываются):

М16 6Н , 6g 6d

где 6Н – поле допуска на D2 и D1 резьбы гайки; 6g и 6d – поля допусков соответственно на d2 и d болта.

Аналогичное сопряжение с мелким шагом обозначается следующим образом:

М16 1 LH 6H 30, 6g

где 1 - шаг резьбы, мм; LH – обозначение левосторонней резьбы; 6Н – поле допуска на D2 и D1 гайки; 6g – поле допуска на d2 и d болта; 30 – длина свинчивания (длинная), отличная от нормальной, мм.

Посадки с натягом по среднему диаметру применяются, например, для закрепления шпилек в корпусе двигателя, коробки передач, редуктора автомобиля и т.д.

При этом шпильки необходимо ввинчивать в корпус настолько туго, чтобы исключить их проворачиваемость при затяжке или отвинчивании гаек.

Посадки с натягом распространяются на метрические резьбы диаметром от 5 до 45 мм и шагом 0,8…3 мм.

Они обеспечивают необходимую прочность неподвижного соединения только за счет упругих деформаций материалов шпильки и гнезда по среднему диаметру, а при переходных посадках то же самое достигается при одновременном применении дополнительного элемента заклинивания (конический сбег резьбы, упор шпильки в плоский бурт или дно гнезда).

Более подробные сведения по этому подразделу отражены в

[1, С. 283…290; 2, С. 142…147].

117

7.4.Контроль цилиндрических резьб калибрами

Взависимости от способа задания допуска на параметры резьбовых деталей точность их изготовления можно контролировать комплексным или дифференцированным (поэлементным) методами.

Впроизводственных условиях резьбу, как правило, проверяют первым методом при помощи предельных калибров либо проекторов и шаблонов с предельными контурами.

Для цилиндрических резьб (метрической, трапецеидальной, трубной и упорной) разработана система из 37 видов калибров, в которую входят рабочие гладкие и резьбовые проходные ПР и непроходные НЕ калибры и контрольные резьбовые калибры (КПР-ПР, КПР-НЕ, КНЕ-ПР, КНЕ-НЕ, К-И, КИ-НЕ, У-ПР и У-НЕ) для проверки и регулирования (установки) рабочих скоб и резьбовых колец.

Внутренний диаметр гайки D1 и наружный болта d можно контролировать гладкими предельными калибрами: пробкой и скобой. Обычно ими проверяют резьбовые детали 3…5 степеней точности.

Контроль годности резьб по остальным элементам осуществляется проходным ПР и непроходным НЕ резьбовыми калибрами – кольцами для болтов и пробками для гаек.

Свинчивание рабочего резьбового проходного калибра с резьбой означает, что ее приведенные диаметры D2 пр и d2 пр, наименьший внутренний d1 min у болта и наибольший наружный Dmax для гайки не выходят за проходные предельные значения.

Проходной калибр должен свободно свинчиваться с проверяемой деталью по всей длине резьбы.

Непроходными резьбовыми калибрами контролируют только действительные средние диаметры гайки D2 изм и болта d2 изм.

Вслучае годности резьбы непроходной калибр не должен свинчиваться с контролируемой деталью более чем на два оборота.

Всоответствии с принципом подобия Тейлора резьбовые ПР калибры имеют полный профиль и нормальную длину свинчивания.

Для уменьшения влияния погрешностей шага Р и половины угла профиля /2 при контроле непроходные калибры имеют укороченные длину (три витка) и высоту профиля.

118

Поэтому соприкосновение боковых сторон НЕ калибра и проверяемого изделия происходит лишь на узкой полосе около среднего диаметра резьбы.

Впроцессе изготовления резьбы рабочим необходимо пользоваться новыми проходными и частично изношенными непроходными калибрами.

Контролерам ОТК и представителям заказчика – частично изношенными проходными и новыми непроходными калибрами.

Резьбовые контрольные пробки КПР-ПР, КПР-НЕ, КНЕ-ПР и КНЕ-НЕ служат для проверки в процессе изготовления нерегулируемых резьбовых колец.

Вусловном обозначении после буквы К (контркалибр) указывается обозначение калибра (ПР или НЕ), для которого он предназначен, а затем назначение контркалибра (проходной или непроходной).

Причины отсутствия контрольных калибров износа для резьбовых пробок и целевое назначение контркалибров К-И и КИ-НЕ для проверки степени износа резьбовых колец в процессе их использования такие же, как и для гладких калибров.

Разрезные регулируемые резьбовые кольца удобнее и дешевле нерегулируемых. Их регулировку производят по специальным установочным контркалибрам У-ПР – для проходных и У-НЕ – непроходных резьбовых колец.

Регулируемое кольцо навинчивают на установочный контркалибр, стягивают специальным винтом до касания, после чего контркалибр вывинчивают, а стопорный винт опечатывает контро- лер-установщик.

Указанные контркалибры применяют также для установки размеров регулируемых ПР и НЕ калибров-скоб.

Для лучшего усвоения приведенных данных смотри

[1, С. 295…296; 2, С. 150…156].

7.5. Дифференцированный контроль параметров метрической резьбы

Если допуски заданы на каждый элемент отдельно, что имеет место при особо точных резьбах (микрометрические винты, резьбонарезной инструмент, резьбовые калибры и т.п.), то применяется дифференцированный (поэлементный) метод контроля.

119

Он заключается в измерении и проверке годности каждого параметра резьбы в отдельности: наружного D(d), среднего D2(d2) и внутреннего D1(d1) диаметров, шага Р и половины угла профиля резьбы /2 при помощи универсальных или специализированных СИ.

При этом контролируемый элемент измеряют многократно, что позволяет уменьшить влияние других параметров резьбы.

Полученные действительные размеры резьбовых деталей сравнивают затем с их предельными значениями.

В качестве примера построим схему допусков метрической резьбы с зазором M16 6H/6e и вычислим предельные размеры диаметров гайки и болта.

Схема полей допусков указанной резьбы, выбранная из справочника [6, С. 153], показана на рис. 7.4.

eid = -351

eid1 = -71

Рис. 7.4. Схема полей допусков метрической резьбы с зазором M16 6H/6e

Крупный шаг Р = 2 мм для наружного диаметра D(d) = 16 мм метрической крепежной резьбы находим из [6, С. 141].

Рассчитаем номинальные средний D2(d2) и внутренний D1(d1) диаметры по формулам в [6, С. 144] и нанесем полученные значения на схему полей допусков (рис. 7.4):

D2(d2) = d – 2 + 0,701 = 16 – 2 + 0,701 = 14,701 мм; D1(d1) = d – 3 + 0,835 = 16 – 3 + 0,835 = 13,835 мм.

120