Приведенный средний диаметр резьбы.

Содержание

Введение. 2

1. Типы резьб и общие требования к их взаимозаменяемости. 3

2. Основные размеры резьбового соединения и их влияние на взаимозаменяемость 4

3. Степени точности, классы точности, длины свинчивания резьб. Приведенный средний диаметр резьбы.. 9

4. Система допусков и посадок метрических резьб с зазором. 12

5. Система допусков и посадок метрических резьб с переходными посадками. 13

6. Система допусков и посадок метрических резьб с натягом. 14

7. Примеры изображения других типов резьб на чертежах. 15

8. Методы и средства контроля метрических резьб. 16

Заключение. 18

Литература. 19

Введение

Взаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или заменять их без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе узла, агрегата и конструкции в целом. Указанные свойства изделий возникают в результате осуществления научно-технических мероприятий, объединяемых понятием "принцип взаимозаменяемости".

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних — в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части.

1. Типы резьб и общие требования к их взаимозаменяемости

Резьбовые соединения благодаря их простоте, компактности и высоким эксплуатационным свойствам получили весьма широкое распространение во всех отраслях машиностроения.

Разнообразные условия использования резьбы привели к мно­гообразию их типов по конструктивным признакам и назначению.

В зависимости от формы поверхности, на которой образуются резьбы, различают:

- цилиндрические резьбы;

- конические резьбы.

По рас­положению на поверхности резьбы подразделяют на:

- наружные (для краткости называемые болтом);

- внутренние (называемые гай­кой).

По профилю сечения резьбы подразделяют на:

- треугольные;

- трапецеидальные;

- упорные;

- прямоугольные;

- круглые.

По числу заходов:

- однозаходные;

- многозаходные;

По направлению витков:

- правые;

- левые;

По единице измерения линейных величин:

- метрические;

- дюймовые.

По назначению резьбы делят на:

- резьбы общего назначения;

- специальные.

К резьбам общего назначения относят крепежные, кинематические, трубные и арматурные.

Крепежные резьбы применяют для разъемных неподвижных соединений деталей машин. Основное их назначение - обеспече­ние прочности соединений и сохранение плотности (нераскры­тия) стыка в процессе эксплуатации.

Кинематические резьбы применяют для подвижных соедине­ний в передачах типа винт-гайка (ходовые винты и винты суп­портов металлорежущих станков, винты измерительных приборов; винты прессов, домкратов и т.д.). В кинематическихрезьбах используют трапецеидальные, упорные и прямоугольные профили.

Прямоугольные резьбы имеют наименьшие потери на трение, но не стандартизированы и не рекомендуются из-за нетехнологичности в изготовлении и сложности получения соединений без осевого люфта.

Упорные резьбы предназначены для восприятия односторон­них больших нагрузок.

Трубные и арматурные резьбы, имеющие треугольный профиль, применяют для трубопроводов и арматуры с основным назначе­нием обеспечения герметичности соединений.

К резьбам специального назначения относятся такие, которые применяют только в определенных изделиях некоторых отраслей промышленности (например, резьба для цоколей и патронов элек­трических ламп, беззазорная резьба в ходовых винтах координатно-расточных станков и т.д.).

Общими требованиями являются полная взаимозаменяемость, т.е. обеспечение безусловной свинчиваемости деталей, образующих резьбовое соединение при их независимом изготовлении без под­гонки или подбора, и надежное выполнение предписанных эксплуа­тационных функций.

Несмотря на существенные различия типов резьб основные принципы достижения взаимозаменяемости, а также системы допусков и посадок резьбовых соединений являются еди­ными. Поэтому в дальнейшем проблемы взаимозаменяемости резь­бовых соединений рассмотрим применительно к крепежным мет­рическим резьбам.

2. Основные размеры резьбового соединения и их влияние на взаимозаменяемость

К крепежным резь­бам относят метрическую и дюймовую. Дюймовую резьбу в настоя­щее время в большинстве стран не применяют. Метрическая резь­ба в значительной степени является универсальной и использует­ся не только как крепежная. Метрическую резьбу повышенной точ­ности применяют для точных микрометрических пар измеритель­ных средств, когда необходимо получить малое перемещение в осевом направлении при большом передаточном отношении.

ГОСТ 9150-2002 распространяется на все разновидности мет­рических резьб и устанавливает единый для них номинальный про­филь. Номинальный профиль, общий для наружной и внутренней резьбы, образуется из исходного равностороннего тре­угольного островершинного профиля высотой Н срезом вершин витков по наружному диаметру на Н/8 и по внутреннему на Н/4. Исходная высота профиля Н= 0,5Рctga/2 =0,8660254Р. Форма впадины у внутренних резьб (гаек) не регламентируется.

Впадины наружной резьбы (болтов) выполняют плоскосрезан­ными или закругленными. Радиусная форма впадин у болтов явля­ется предпочтительной, поскольку при этом повышается цикли­ческая долговечность болтов и их статическая прочность. Величина Н} = 5/8 Я определяет максимально возможную рабочую высоту профиля.

Основными параметрами профиля и резьбы в целом, непос­редственно влияющими на прочность и свинчиваемость резьбового соединения и, таким образом, определяющими взаимозаменя­емость деталей резьбового соединения, являются следующие:на­ружный диаметр d (D), внутренний диаметр d₁ (D₁), средний диа­метр d₂ (D₂), шаг резьбы Р, угол профиля резьбы α, длина свинчива­ния I.

Наружный диаметр d (D) -диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы (болта) или по впа­динам внутренней резьбы (гайки). Этот диаметр является номи­нальным диаметром резьбового соединения.

Внутренний диаметр d₁ (D₁) - диаметр воображаемого цилин­дра, вписанного во впадины наружной резьбы (болта) или в вер­шины внутренней резьбы (гайки).

Средний диаметр d₂ (D₂) - диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль вит­ков в точках, где ширина канавки равна половине номинального шага.

Шаг резьбы Р-расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы. Для многозаходной резьбы ход резьбы Р_h=Р_n, где n- число заходов. Ход резьбы соответствует относительному продоль­ному перемещению за один оборот гайки (болта).

Угол профиля резьбы α- угол между смежными боковыми сто­ронами резьбы в плоскости осевого сечения; для метрической резь­бы α = 60°.

Длина свинчивания I-длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьб в осевом направлении. В зависимости от эксплуатационных требований длина свинчивания может быть меньше или больше диаметра резьбы.

Номинальные размеры по наружному, внутреннему и средне­му диаметрам, шаг и угол профиля одинаковы для наружной резьбы (болта) и внутренней резьбы (гайки).

ГОСТ 8724-2002 устанавливает три ряда диаметров в диапазо­не от 0,25 до 600 мм и шаги от 0,075 до 6 мм. При выборе диаметра резьбы следует предпочитать первый ряд второму, а второй - третьему.

Метрическая резьба разделяется на резьбу с крупным шагом диа­метром 1 ...68 мм и резьбу с мелким шагом диаметром 1... 600 мм. Резьба для диаметров от 0,25...0,9 мм не имеет такого разделе­ния, так как каждому диаметру соответствует только один шаг; условно эту резьбу относят к резьбе с крупным шагом. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, связанный с наружным диаметром зависимостью d (D) = 6Р^1.3. У резьбы с мелким шагом одному наружному диаметру соответ­ствует несколько различных шагов.

Резьбовые соединения с профилями JS0 отличаются повышенной прочностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы.

Реальный профиль впадин наружной резьбы ни в одной точке не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии Н/4 от вершины исходного треугольника, а внутренней резьбы за линию плоского среза на расстоянии Н/8 от величины исходного треугольника. Форма впадины наружной резьбы не рекомендуется и может выполняться как плоскосрезанной, так и закругленной.

При плоскосрезанной форме впадины наружной резьбы реальны профиль впадины должен располагаться между линиями плоского среза на расстоянии Н/4 и Н/8 от вершины исходного треугольника и находится в заштрихованной зоне. При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее 0,1Р.

Форма впадины наружной резьбы влияет на циклическую прочность болта. Наименьшую циклическую прочность имеют болты с плоской впадиной, наибольшую - с впадиной, очерченной радиусом . Статическая прочность болтов с закрученной впадиной не намного выше, чем у болтов с плоским срезом впадины профиля.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. Установлено 3 ряда диаметров метрической резьбы, и каждый диаметр имеет крупный и мелкие шаги с тем, чтобы при выборе резьб первый ряд предпочитать второй. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый по зависимости

У резьбы с мелкими шагами одному и тому же наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания и т.д.

Общие принципы обеспечения взаимозаменяющихцилиндрическихрезьб

Предельные контуры резьбы. На длине свинчивания резьбовых деталей расположено несколько витков резьбы, образующих резьбовой контур.

Гайка

Для обеспечения свинчиваемости действительные контуры свинчиваемых деталей не должны выходить за предельные контуры по всей длине свинчивания.

Толстой линией показан номинальный контур резьбы со скользящей посадкой, определяющий наибольший предельный контур резьбы болта и наименьший – гайки. Он является контуром максимума материала на обработку. От номинального контура в направлении, перпендикулярном оси резьбы, отсчитывают отклонения и располагают в сторону оси поля допусков диаметров резьбы болта, в противоположную сторону - поля допусков диаметров резьбы гайки, определяющие наименьший предельный контур болта и наибольший – гайки.

При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности профиля резьбы и ее размеров, которые могут нарушить свинчиваемость и ухудшить качество соединений.

Свинчивание резьбовых деталей, не имеющих погрешность шага резьбы, возможно только при наличии разности f_p их средних диаметров, полученной за счет уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего диаметра резьбы .

Предположим, что гайка не имеет погрешностей шага, а болт имеет погрешность шага на длине свинчивания

При равенстве диаметров резьбы болта и гайки эти детали не свинчиваются, т.к. правые боковые стороны EF профиля резьбы болта и CD профиля резьбы гайки не совместятся. При уменьшении среднего диаметра резьбы болта на f_p профиль его резьбы сместится к оси в верхней части резьбы на 0,5f_p и в нижней части резьбы также на 0,5f_p и в нижней части резьбы также на 0,5f_p. Новое положение профиля резьбы болта показано пунктиром. Кроме того, весь болт может быть смещен влево на величину ab. Следовательно, при боковая сторона EF профиля резьбы болта может быть совмещена с боковой стороной CD профиля резьбы, т.е. свинчивание станет возможным.

При

Отклонением половины угла профиля резьбы болта или гайки называется разность между действительными и номинальными значениями .

Эта погрешность может быть вызвана погрешностью полного угла профиля, перекосом профиля относительно оси детали и сочетаем обоих факторов.

Величину при симметричном профиле резьбы находят как среднее арифметическое из абсолютных величин отклонений обеих половин угла профиля:

Приведенный средний диаметр резьбы.

Свинчиваемость будет обеспечена только в том случае, если разность средних диаметров резьб болта и гайки будет не меньше сумм диаметральных компенсаций погрешностей шага и половины угла профиля обеих деталей. Для упрощения контроля резьбы и расчета допусков введено понятие приведенного среднего диаметра резьбы, учитывающего влияние на свинчиваемость величин и .

Значение среднего диаметра резьбы, увеличенное для наружной резьбы или уменьшенное для внутренней резьбы на суммарную диаметральную компенсацию отклонений мала и угла наклона боковой стороны профиля называется приведенным средним диаметром.

Приведенный средний диаметр определяется по формулам.

Для наружной резьбы

;

Для внутренней резьбы:

3. Степени точности, классы точности, длины свинчивания резьб. Приведенный средний диаметр резьбы

Допуск среднего диаметра определяют в зависимости от принятой степени точности резьбы в соответствии с ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-77). Основным для всех диаметров принят допуск 6-й сте­пени точности, значение которого вычисляют по следующим формулам (1):

Допуски на эти параметры для остальных сте­пеней точности определяют путем умножения допуска 6-й степени точности, найденного по формулам, на следующие коэффициенты:

Допуски для различных степеней точности обра­зуют геометрическую прогрессию со знаменателем 1,25.

При одной и той же степени точности резьбы как это следует из формул (1), допуск TD₂на ¹/₃ больше допуска Td₂, так как точный размер внут­ренней резьбы технологически получить трудно.

В зависимости от длины свинчивания резьбовые соединения делят на три группы: S - малая длина свинчивания;N – нормальная;L - большая.

Для каждого шага в зависимости от диапазона диамет­ров резьбы предусмотрены два значения нормальной (N) длины свинчивания, равные 2,24Рd^0,2и 6,7Рd^0,2. При длине свинчивания Lдопуск рекомендуется уве­личивать, а при длине свинчивания S - уменьшать на одну степень точности.

В зависимости от эксплуатационных требований к степени подвижности для резьбовых соединений стан­дартами установлены поля допусков, образующие по­садки трех групп: с зазором, переходные, с натягом.

Свинчиваемость можно обеспечить лишь при ус­ловии, что разность средних диаметров наружной и внутренней резьб будет равна или больше суммы диаметральных компенсаций шага и половины угла профиля обеих деталей. Для удобства контроля резьби расчета допусков введено понятие «приведенный средний диаметр» резьбы, который находят из следую-ших уравнений:

Приведенный средний диаметр — это средний диа­метр теоретической резьбы, которая свинчивается с действительной резьбой без зазора и без натяга.

Допустимые отклонения шага и угла профиля не нормируют, а устанавливают только суммарный до­пуск на средний диаметр наружной резьбы Td₂и внутренней - TD₂, который включает допустимое от­клонение собственно среднего диаметра и диаметраль­ные компенсации отклонений шага и угла профиля. Суммарный допуск:

Эти общие принципы положены в основу разрабо­танных стандартов на допуски и посадки метриче­ских резьб. Поле допусков резьбы. Положение поля допуска диаметра резьб определяется основным отклонением (верхним es для наружной резьбы и нижним EJ для внутренней). Для получения посадок резьбовых деталей с зазором предусмотрено 5 основных отклонений для наружной и 4 для внутренней резьбы. Эти отклонения одинаковы для d; d₂ и D₁; D₂. Выбранная величина основного отклонения соблюдается единой по всему периметру профиля, т.е. распространяется и на ненормируемые d₁ и D.

Большие отклонения d, e, f, E, F, G преимущественно назначают для резьб с защитными покрытиями.

Отклонения отсчитываются от номинального профиля резьбы в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

Поле допуска диаметра резьбы образуется сочетанием допуска и основного отклонения.

Поле допуска резьбы образуется сочетанием поля допуска среднего диаметра с полем допуска диаметра выступов (наружного диаметра для наружной резьбы и внутреннего диаметра D₁ для внутренней резьбы).

Поля допусков резьбы устанавливаются в классах точности – точный, средний и грубый – в зависимости от длины свинчивания.

Длина свинчивания. Для выбора степени точности в зависимости от длины свинчивания установлены три группы свинчивания: S – короткие, N – нормальные и L - длинные.

К нормальной (N) длине свинчивания относятся длины свыше 2,24Pd^0,2 до 6,7Pd^0,2. Длины свинчивания меньше нормальной, относятся к группе S, а больше – к группе L.

Классы точности резьбы. В соответствии со сложившейся во многих странах практикой поля допусков сгруппированы в 3 классах точности: точном, среднем и грубом.

Понятие о классах точности условное (на чертежах указывают не классы, а поля допусков), оно используется для сравнительной оценки точности резьбы.

Точный класс – для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений.

Средний класс - для резьб общего применения.

Грубый класс – при нарезании резьбы в длинных глубоких отверстиях.