Взаимозаменяемость резьбовых соединений

Основные типы резьб, их классификация и эксплуатационные требования к ним.

Соединения деталей с помощью резьбы являются одними из старейших и наиболее распространенных видов разъемных соединений. Более 60% всех деталей современных машин имеют резьбы. Сюда относятся соединения с помощью болтов, винтов, шпилек, винтовых стяжек и т.д.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные. К первой группе относятся:

а) крепежные (метрическая, круглая дюймовая), применяемые для разъемного соединения деталей машин. Такие резьбы должны обладать высокой прочностью и большим трением, предохраняющим детали от самоотвинчивания.

б) кинематические (прямоугольная, трапецеидальная, упорная). Применяется для ходовых винтов, винтов суппортов станков, столов измерительных приборов. Такие размеры должны обеспечивать точное применение при минимальном трении. Упорные резьбы обеспечивают преобразование вращательного движения в поступательное (домкраты, прессы).

в) трубные – для герметичного соединения труб и арматуры.

Общим для всех резьб требованием являются: долговечность и свинчиваемость.

Основные параметры и краткая характеристика метрической резьбы.

Рисунок – Характеристика метрической резьбы

ГОСТ 9150-81 регламентирует основные параметры метрической резьбы

- наружный диаметр d (D);

- внутренний диаметр d₁ (D₁);

- средний диаметр d₂ (D₂);

- шаг резьбы Р;

- угол профиля a;

- высота исходного треугольника Н;

- рабочая высота профиля Н₁;

- длина свинчивания l.

Геометрические размеры резьбы стандартизированы. ГОСТ 8724-81 –

Устанавливается три ряда диаметров метрической резьбы, первой из которых предпочтительнее. В пределах каждого ряда предусмотрены резьбы с крупным и мелким шагом.

Например. Для Æ 14 мм стандарт предусматривает крупную резьбу с шагом

Р = 2 мм, пять мелких резьб с шагами Р = 1, 5; 1, 25; 1; 0, 75; 0, 5 мм.

В общем машиностроении в основном применяются резьбы с крупным шагом, как менее чувствительные к ошибкам изготовления.

Отклонения шага и угла профиля резьбы

и их диаметральная компенсация.

Резьбовые соединения относят к сложным соединениям, т.к. на взаимозаменяемость влияет точность выполнения всех перечисленных выше параметров. При реальном выполнении резьбовых соединений основная посадка назначается по среднему диаметру (d₂; D₂), при этом независимо от этой посадки по наружному диаметру

(d; D) и внутреннему диаметру (d₁; D₁) предусмотрены гарантированные зазоры. По наружному диаметру за счет соответствующей посадки, а по внутреннему зазор определяется величиной (Н/4 – Н/6).

Погрешности шага и половины угла профиля компенсируются расширенными допусками на средний диаметр.

Рассмотрим несколько случаев.

Случай 1. Резьба гайки идеальная, болт имеет только накопленную погрешность шага.

При равенстве средних диаметров гайки и болта свинчиваемость невозможна из – за наложения металла в заштрихованной области.

Чтобы компенсировать погрешность шага DR_h необходимо обеспечить условие .

Условие свинчиваемости

Случай 2. Профиль резьбы гайки идеален, профиль болта имеет только погрешность угла профиля.

Чтобы компенсировать погрешность угла профиля необходимо обеспечить условие

Условие свинчиваемости:

Случай 3. Профиль резьбы гайки идеален. Болт имеет погрешность шага DR_h и погрешность угла профиля Da /2.

Условие свинчиваемости:

Случай 4. Реальный. DR¢ ¹ 0; - для болта

DR¢ ¢ ¹ 0; 0 – для гайки.

Условие взаимозаменяемости: D₂ – d₂ ³ (¦¢ _p+¦¢ ¢ _p)+(¦¢ _a+¦¢ ¢ _a).

Чтобы гарантировать взаимозаменяемость, было решено D₂ – ¦^{¢ ¢} _R-¦^{¢ ¢} _a³ d₂+¦^¢ _R+¦¢ _a

Это условие более жесткое, т.к. не учитывает возможную компенсацию погрешностей с одним знаком.

Величины (D₂-¦^{¢ ¢} _R-¦^{¢ ¢} _a) и (d₂+¦^¢ _R+¦^¢ _a) называются приведенными средними диаметрами резьбы гайки и болта.

При наличии погрешностей шага и угла профиля резьбы у обеих деталей получаемый в соединении зазор определяется разностью действительных значений приведенных средних диаметров:

S = D_{2 пр} – d_{2 пр.}

Система допусков и посадок метрических резьб.

Система допусков и посадок для метрических резьб диаметром 1…600 мм основана на международных стандартах ИСО и регламентирована следующими ГОСТами:

ГОСТ 16093-81 – посадки с зазором.

ГОСТ 4608-81 – посадки с натягом.

ГОСТ 24834-81 – переходные посадки.

Посадки с зазором.

Установлены ряды основных отклонений

Для диаметров наружной резьбы (болтов) – d; e; f; g; h.

Для диаметров внутренней резьбы (гаек) – E*; F*; G; H.

*E и F – для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия.

Установлены также следующие степени точности, определяющие величину допусков диаметров болтов и гаек:

Диаметр болта наружный d – 4; 5; 6.

Средний d₂ – 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10**

Гайки внутренний D₁ – 4; 5; 6; 7; 8.

Средний D₂ – 4; 5; 6; 7; 8; 9**

** - только для пластмассовых резьб.

Поле допуска диаметра резьбы образуется сочетанием основного отклонения (буква) с допуском по принятой степени точности (цифра): 6H, 6g, 6h.

Поле допуска резьбы образуется сочетанием поля допуска среднего диаметра с полем допуска внутреннего диаметра (для гаек) и наружного диаметра (для болтов): 5H6H; 7g6g.

Установлены 3 группы длин свинчивания:

S – малая (короткая);

N – нормальная;

L – большая (длинная).

Для образования посадок с зазором рекомендуются следующие поля допусков: если обозначение поля допуска среднего диаметра совпадает с полем допуска наружного или внутреннего диаметра принимают сокращенную запись: 6g6g = 6g, 6H6H = 6H.

На чертежах поле допуска резьбы указывают после обозначения размера резьбы (ГОСТ 8724-81):

Болт М24 – 6g; гайка М24 – 6H.(при длине свинчиваемости N)

Если длина свинчиваемости отличается от нормальной:

Болт М24 – 6g – 40.

На сборочных чертежах посадки резьбовых соединений обозначают дробью

М24 ; М12

Метрические резьбы с натягами и переходными посадками предназначены для резьбовых соединений, образованных ввертыванием стальных шпилек в резьбовые отверстия, т.е. для крепежных соединений, работающих в условиях сотрясений, вибраций, переменного температурного режима, а также для обеспечения неподвижности резьбовых соединений при эксплуатации или центрирования деталей по резьбе. Переходные посадки более технологичны, чем посадки с натягом для которых применяют селективную сборку.