Нормирование точности метрической резьбы

Теоретическая часть к практическому занятию 4.3

Резьбовые соединения широко применяются в машиностроении и приборостроении (около 60% всех деталей имеют резьбу).Они предназначены обеспечивать взаимозаменяемость и свинчиваемость соединения, т.е. соединение гайки и болта без ощутимого люфта (зазора).

1. По назначению резьбы делятся на:

- общие ,предназначенные для применения в любых отраслях промышленности. К ним относятся резьбы крепежные для скрепления деталей, для преобразования движений в различных регулировочных механизмах, трубные и арматурные (для герметичного соединения труб и арматуры);

- специальные , применяемые только в определённых изделиях некоторых отраслей промышленности (резьба в цоколях и патронах электроламп накаливания, в окулярах оптических приборов и др.).

2.По профилю витков резьбы подразделяют натреугольные , трапецеидальные, упорные (пилообразные), прямоугольные, круглые.

3. По числу заходов (n )– на однозаходные и многозаходные .

4. По направлению вращения контура осевого сечения – на правые (не обозначаются) и левые (LH ).

5. По принятой единице измерения линейных размеров – наметрические (М ) и дюймовые .

6. По виду поверхности , на которую нанесена резьба – нацилиндрические и конические .

7. По длине свинчивания (l ) резьба может бытьнормальной (N ), длинной (L ) или короткой (S ).

Рис.4.13. Профиль метрической резьбы:

H- высота исходного треугольника, H = 0,866P , H 1 = 0,541P ; 3/8H= 0,325P;

H/8=0,108P; H /4=0,216P

Назначение и размеры метрической резьбы

Метрическая резьба является универсальной, и получила наиболее широкое распространение . Профиль метрической резьбы и основные параметры установлены по ГОСТ 9150 (рис.3.9).

Основные параметры метрической резьбы болта (гайки):

Номинальный наружный диаметр d (D ), указывается в условном обозначении резьбы;

Номинальный внутренний диаметр d 1 (D 1);

Номинальный средний диаметр d 2 (D 2) - это диаметр воображаемого, соосного с резьбой цилиндра, который делит профиль резьбы так, что толщина витка равна ширине впадины и равна половине шага Р /2 (ГОСТ 11708);

-шаг резьбы Р ; метрическая резьба cd< 68 мм имееткрупный и мелкие шаги,cd> 68 мм только мелкие шаги. Зависимость шага от диаметра резьбы и ряды предпочтительного применения установлены в ГОСТ8724 (табл. Д.4).

- ход (Ph ) - это величина осевого перемещения болта или гайки за один полный оборот. В однозаходной резьбе ход равен шагу, а в многозаходной – Ph =P ·n .

-угол профиля a=60°- угол между смежными боковыми сторонами резьбы в осевой плоскости; контролируется половина угла профиля;

- длина свинчивания l - длина участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьб в осевом направлении. Длина свинчивания резьбы не менее 2,24 Pd 0,2 и не более 6,7Pd 0,2 относятся к группе нормальных (N ) длин, длина свинчивания менее 2,24 Pd 0,2 относится к группе коротких длин S ,длина свинчивания более 6,7Pd 0,2 относится к группе длинных (L ). Точные значения длин свинчивания установлены ГОСТ 16093-2004.

– угол подъема витка Ψ – обеспечивает самоторможение резьбы.

- высота исходного треугольника витка Н ; рабочая высота витка Н 1 .

Таблица 4.3

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
	d - 1+0,350	d - 2+0,917	d - 2+0,773
1,5	d - 1+0,026	d - 2+0,376	d - 2+0,160
	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

Форма впадины у наружной резьбы может быть плоскосрезанной (по диаметру d 1) или радиусной (по диаметру d 3). Во втором случае резьба более прочная. Расчетные значения диаметров резьбы (d 1 , d 2 , d 3) могут быть определены по формулам табл. 4.3.

Резьбы с мелким шагом отличается от резьбы с крупным шагом меньшей высотой профиля и поэтому они более надежны против самоотвиничивания. В связи с этим резьба с мелким шагом назначается для соединений, подвергающихся переменной нагрузке, толчкам и вибрациям, а также для соединений с малой длиной свинчивания, при тонкостенных деталях, при конструировании различных регулировочных устройств. Резьба с крупным шагом применяется для резьбовых соединений, не подвергающихся переменной нагрузке, сотрясениям, толчкам и вибрации.

Допуски и посадки метрической резьбы с зазором

ГОСТ 16093 устанавливает систему допусков и посадок с зазором на метрическую резьбу.

Допуск назначается степенью точности на нормируемые диаметры болта (d и d 2) и гайки (D 2 и D 1).ГОСТ 16093 устанавливает допуски на нормируемые диаметры резьбы по степеням точности с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности.

На нормируемые диаметры резьбы устанавливаются допуски по следующим степеням точности:

- для болта

на d 2 – 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 (10 – для изделий из пластмасс) (табл. Д.6),

на d - 4, 6, 8 (табл. Д.8);

- для гайки

на D 2 - 4, 5, 6, 7, 8, 9 (9 – для изделий из пластмасс) (табл. Д.7);

на D 1 - 4, 5, 6, 7, 8 (табл. Д.8) .

Допуски для внутреннего диаметра болта d 1 и наружного диаметра гайкиDне устанавливаются (т.е. диаметры не нормируются ).

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.

В соответствии со сложившейся ранее практикой степени точности условно сгруппированы в три класса точности: точный,средний , грубый и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания, так как чем длиннее резьба, тем больше накопленная погрешность по шагу и углу профиля.(табл. Д.10).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.

Точный класс применяется для резьбы в ответственных соединениях (авиа- и автостроение), где требуется малое колебание зазоров в посадках, для точной кинематической резьбы приборов и для резьбообразующего инструмента.

Средний класс получил наибольшее применение для резьбы общего назначения в машино- и приборостроении, при котором обеспечивается достаточная статическая и циклическая прочность, например для крепежной резьбы.

Грубый класс назначают при нарезании резьбы на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях, в случаях, когда нет необходимости в особой точности.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости свинчиваемых изделий устанавливают предельные контуры резьбы болта и гайки. Номинальный контур метрической резьбы (посадка с нулевым гарантированным зазоромH/h ) является наибольшим предельным контуром резьбы болта и наименьшим предельным контуром резьбы гайки. Свинчиваемость резьбы и качество соединения обеспечивается, если действительные контуры болта и гайки не будут выходить за соответствующие предельные контуры на всей длине свинчивания .

Для образования резьбовых соединений с зазором ГОСТ 16093 предусматривает пять основных (верхних)отклонений для болтовh ,g , f , e , d и четыре основных (нижних)отклоненияh ,g , f , e для гайки (рис. 4.15).

Основные отклонения и допуски отсчитывают от номинального профиля резьбы в «тело » в направлении, перпендикулярном оси резьбы (рис. 4.14).

Одноименные основные отклонения резьбы болта и гайки равны по величине и противоположны по знаку (EI = -es ).

Рис. 4.14. Основные отклонения метрической резьбы с зазором:

а – для наружной; б – для внутренней

Значения основных отклонений, определяющих положение полей допусков относительно номинального профиля, зависят только от шага резьбы (кроме h и H ) и задаются для всех трех диаметров резьбы одинаковыми (табл.Д.9), т.е. распространяются и на диаметры d 1 иD .

Второе предельное отклонение для диаметров d 2 , d , D 2 ,D 1 находят по основному отклонению и допуску принятой степени точности.

Допуск и основное отклонение образуют поле допуска диаметра резьбы.

Поля допусков резьбовых деталей с основными отклонениями H и h образуют посадку с наименьшим зазором, равным нулю, которая может использоваться для отсчетных перемещений. Основные отклонения H для гайки и основные отклонения gfed , а также GEF c основными отклонениями hgfed образуют посадки с гарантированным зазором. Посадка 6H /6g предпочтительна для крепежной резьбы. Основные отклонения E иF установлены только для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия. Посадки с большим гарантированным зазором применяют, когда резьбовые детали работают при высокой температуре (для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разборки деталей без повреждения, введения в зазор смазочного материала). А также, когда необходима быстрая и легкая свинчиваемость при наличии повреждения резьбы или когда на резьбовые детали наносят антикоррозионные покрытия значительной толщины.

Для образования посадок допускаются любые сочетания полей допусков внутренней и наружной резьб. Однако предпочтительно использовать в посадках поля допусков одного класса точности (табл.Д.10).

Предельные зазоры в резьбовых посадках рассчитываются по предельным отклонениям или предельным размерам средних диаметров болта и гайки аналогично расчету предельных зазоров в гладких соединениях.

Посадки резьбовых соединений (для резьб общего назначения и большинства специальных резьб) определяются в основном характером соединения по боковым сторонам профиля, т.е. выполняются по среднему диаметру. Взаимное положение контактирующих боковых сторон профиля зависит от действительных значений или отклонений средних диаметров, шагов резьбы и углов наклона профиля. В связи с этим допуски шага и угла профиляустанавливать в отдельности для крепежной метрической резьбы нет необходимости . Они косвенно контролируются проходным и непроходным калибрами.Исключением могут быть резьбы резьбонарезных инструментов и резьбовых калибров , резьбы для микровинтов в измерительных приборах и других обоснованных случаев.

В общем случае устанавливают суммарный допуск на средний диаметр , включающий допустимую погрешность изготовления собственно среднего диаметраΔd 2 (ΔD 2) и диаметральные компенсации погрешности шагаfp и угла профиля f aрезьбы:

Для наружной резьбы Td 2 = Δd 2 +fp+f a,

Для внутренней резьбыTD 2 =ΔD 2 +fp+f a,

Рис. 4.15. Расположение полей допусков по профилю резьбы

болта с основным отклонением g (f; e; d) и гайки с основным отклонениемH

Распределение отдельных составляющих внутри суммарного допуска при изготовлении резьбы может колебаться в широком диапазоне и ничем не ограничивается.

Схемы расположения полей допусков наружной и внутренней резьбы, также резьбового соединения в посадках с зазором представлены на рис. 4.15.

Метрическая резьба – это винтовая нарезка на наружных или внутренних поверхностях изделий. Форма выступов и впадин, которые ее формируют, представляет собой равнобедренный треугольник. Метрической эту резьбу называют потому, что все ее геометрические параметры измеряются в миллиметрах. Она может наноситься на поверхности как цилиндрической, так и конической формы и использоваться для изготовления крепежных элементов различного назначения. Кроме того, в зависимости от направления подъема витков резьба метрического типа бывает правая или левая. Помимо метрической, как известно, есть и другие типы резьбы – дюймовая, питчевая и др. Отдельную категорию составляет модульная резьба, которую используют для изготовления элементов червячных передач.

Основные параметры и сферы применения

Наиболее распространенной является метрическая резьба, наносимая на наружные и внутренние поверхности цилиндрической формы. Именно она чаще всего используется при изготовлении крепежных элементов различного типа:

• анкерных и обычных болтов;
• гаек;
• шпилек;
• винтов и др.

Детали конической формы, на поверхность которых нанесена резьба метрического типа, требуются в тех случаях, когда создаваемому соединению необходимо придать высокую герметичность. Профиль метрической резьбы, нанесенной на конические поверхности, позволяет формировать плотные соединения даже без использования дополнительных уплотнительных элементов. Именно поэтому она успешно применяется при монтаже трубопроводов, по которым транспортируются различные среды, а также при изготовлении пробок для емкостей, содержащих жидкие и газообразные вещества. Следует иметь в виду, что профиль резьбы метрического типа один и тот же на цилиндрических и на конических поверхностях.

Виды резьб, относящихся к метрическому типу, выделяют по ряду параметров, к которым относятся:

• размеры (диаметр и шаг резьбы);
• направление подъема витков (левая или правая резьба);
• расположение на изделии (внутренняя или наружная резьба).

Есть и дополнительные параметры, в зависимости от которых метрические резьбы разделяются на различные виды.

Геометрические параметры

Рассмотрим геометрические параметры, которые характеризуют основные элементы резьбы метрического типа.

• Номинальный диаметр резьбы обозначается буквами D и d. При этом под буквой D понимают номинальный диаметр наружной резьбы, а под буквой d – аналогичный параметр внутренней.
• Средний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения обозначается буквами D2 и d2.
• Внутренний диаметр резьбы в зависимости от ее наружного или внутреннего расположения имеет обозначения D1 и d1.
• Внутренний диаметр болта используется для расчета напряжений, создаваемых в структуре такого крепежного изделия.
• Шаг резьбы характеризует расстояние между вершинами или впадинами соседних резьбовых витков. Для резьбового элемента одного и того же диаметра различают основной шаг, а также шаг резьбы с уменьшенными геометрическими параметрами. Для обозначения этой важной характеристики используют букву P.
• Ход резьбы представляет собой расстояние между вершинами или впадинами соседних витков, сформированных одной винтовой поверхностью. Ход резьбы, которая создана одной винтовой поверхностью (однозаходная), равен ее шагу. Кроме того, значение, которому соответствует ход резьбы, характеризует величину линейного перемещения резьбового элемента, совершаемого им за один оборот.
• Такой параметр, как высота треугольника, который формирует профиль резьбовых элементов, обозначается буквой H.

Таблица значений диаметров метрической резьбы (все параметры указаны в миллиметрах)

Значения диаметров метрической резьбы (мм)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004 (все параметры указаны в миллиметрах)

Полная таблица метрических резьб согласно ГОСТ 24705-2004

Основные параметры резьбы метрического типа оговариваются несколькими нормативными документами.

ГОСТ 8724

Этот стандарт содержит требования к параметрам шага резьбы и ее диаметра. ГОСТ 8724, действующая редакция которого вступила в силу в 2004 году, является аналогом международного стандарта ISO 261-98. Требования последнего распространяются на метрические резьбы диаметром от 1 до 300 мм. По сравнению с этим документом, ГОСТ 8724 действует для более широкого диапазона диаметров (0,25–600 мм). В настоящий момент актуальна редакция ГОСТа 8724 2002, вступившего в действие в 2004 году вместо ГОСТа 8724 81. Следует иметь в виду, что ГОСТ 8724 регламентирует отдельные параметры метрической резьбы, требования к которой оговаривают и другие стандарты резьб. Удобство использования ГОСТа 8724 2002 (как и других подобных документов) состоит в том, что вся информация в нем содержится в таблицах, в которые включены метрические резьбы с диаметрами, находящимися в вышеуказанном интервале. Требованиям данного стандарта должна соответствовать как левая, так и правая резьба метрического типа.

ГОСТ 24705 2004

Данный стандарт оговаривает, какие должна иметь резьба метрическая основные размеры. ГОСТ 24705 2004 распространяется на все резьбы, требования к которым регламентируются ГОСТом 8724 2002, а также ГОСТом 9150 2002.

ГОСТ 9150

Это нормативный документ, в котором оговорены требования к профилю метрической резьбы. ГОСТ 9150, в частности, содержит данные о том, каким геометрическим параметрам должен соответствовать основной резьбовой профиль различных типоразмеров. Требования ГОСТа 9150, разработанного в 2002 году, как и двух предыдущих стандартов, распространяются на метрические резьбы, витки которых поднимаются слева вверх (правого типа), и на те, винтовая линия которых поднимается влево (левого типа). Положения данного нормативного документа тесно перекликаются с требованиями, которые приводит ГОСТ 16093 (а также ГОСТы 24705 и 8724).

ГОСТ 16093

Данный стандарт оговаривает требования к допускам на метрическую резьбу. Кроме того, ГОСТ 16093 предписывает, как должно осуществляться обозначение резьбы метрического типа. ГОСТ 16093 в последней редакции, которая вступила в действие в 2005 году, включает в себя положения международных стандартов ISO 965-1 и ISO 965-3. Под требования такого нормативного документа, как ГОСТ 16093, подпадает как левая, так и правая резьба.

Стандартизируемым параметрам, указанным в таблицах резьб метрического типа, должны соответствовать размеры резьбы на чертеже будущего изделия. Выбор инструмента, при помощи которого будет выполняться ее нарезка, должен быть обусловлен данными параметрами.

Правила обозначения

Для обозначения поля допуска отдельного диаметра метрической резьбы используется сочетание цифры, которая указывает на класс точности резьбы, и буквы, определяющей основное отклонение. Поле допуска резьбы также должно обозначаться двумя буквенно-цифровыми элементами: на первом месте – поле допуска d2 (средний диаметр), на втором – поле допуска d (наружный диаметр). В том случае, если поля допусков наружного и среднего диаметров совпадают, то в обозначении они не повторяются.

По правилам первым проставляется обозначение резьбы, затем следует обозначение поля допуска. Следует иметь в виду, что шаг резьбы в маркировке не обозначается. Узнать данный параметр можно из специальных таблиц.

В обозначении резьбы также указывается, к какой группе по длине свинчивания она относится. Всего существует три таких группы:

• N – нормальная, которая не указывается в обозначении;
• S – короткая;
• L – длинная.

Буквы S и L, если они необходимы, идут за обозначением поля допуска и отделяются от него длинной горизонтальной чертой.

Обязательно указывается и такой важный параметр, как посадка резьбового соединения. Это дробь, формируемая следующим образом: в числителе проставляется обозначение внутренней резьбы, относящееся к полю ее допуска, а в знаменателе – обозначение поля допуска на резьбу наружного типа.

Поля допусков

Поля допусков на метрический резьбовой элемент могут относиться к одному из трех типов:

• точные (с такими полями допуска выполняется резьба, к точности которой предъявляются высокие требования);
• средние (группа полей допуска для резьбы общего назначения);
• грубые (с такими полями допуска выполняют резьбонарезание на горячекатаных прутках и в глубоких глухих отверстиях).

Поля допусков на резьбы выбираются из специальных таблиц, при этом надо придерживаться следующих рекомендаций:

• в первую очередь выбираются поля допусков, выделенные жирным шрифтом;
• во вторую – поля допусков, значения которых вписаны в таблицу светлым шрифтом;
• в третью – поля допусков, значения которых указаны в круглых скобках;
• в четвертую (для крепежных изделий коммерческого назначения) – поля допусков, значения которых содержатся в квадратных скобках.

В отдельных случаях разрешается использовать поля допусков, образованные отсутствующими в таблицах сочетаниями d2 и d. Допуски и предельные отклонения на резьбу, на которую впоследствии будет наноситься покрытие, учитываются по отношению к размерам резьбового изделия, пока еще не обработанного с помощью такого покрытия.

Резьбовым соединением по ГОСТ 11708-82 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения» называется соединение двух деталей с помощью резьбы, в которой одна из деталей имеет наружную резьбу, а другая – внутреннюю.

Резьбовые соединения являются одним из самых распространенных видов соединений. В машиностроении около 80 % деталей либо имеют резьбовые поверхности, либо их крепление осуществляется с помощью резьбовых изделий.

Основными достоинствами резьбовых соединений являются сравнительно легкая сборка-разборка и высокий уровень взаимозаменяемости изделий.

К недостаткам резьбовых соединений можно отнести усложнение конструкции и технологии (обработка резьбовых поверхностей требует применения специального оборудования и инструмента, усложняется контроль деталей).

В зависимости от формы профиля резьбы делятся на:

· метрические (с треугольным профилем, исходным для которого является равносторонний треугольник с углом при вершине 60°);

· дюймовые (с симметричным треугольным профилем и углом при вершине 55°), применяемые обычно для труб, трубные;

· прямоугольные (с прямоугольным профилем);

· трапецеидальные (с симметричным трапецеидальным про-филем);

· упорные (с несимметричным трапецеидальным профилем);

· круглые (с профилем, образованным дугами).

Кроме того, разработаны резьбы, предназначенные для деталей из определенных материалов, например, для деталей из пластмасс, для керамических деталей, специальные резьбы для конкретных видов изделий, например, окулярные резьбы и др.

По функциональному назначению следует различать резьбовые соединения делительные («отсчетные») и силовые . Пер-вые предназначены для обеспечения высокой точности линейных и угловых перемещений в измерительных приборах и технологическом оборудовании. Так, в микрометрических при-борах основной измерительный преобразователь – микрометрическая пара винт – гайка, в делительных машинах также основным механизмом является пара винт – гайка.

Силовые резьбовые соединения предназначены для создания значительных сил при перемещении деталей (винтовые прессы, домкраты) или для предотвращения взаимного перемещения соединенных деталей (соединения крышка – корпус, резьбовые соединения деталей трубопроводов, крепление втул-ки на валу и др.). Деление резьбовых соединений на «отсчетные» и силовые условно и осуществляется исходя из основной функции механизма.

В зависимости от характера функционирования различают неподвижные (крепежные) и подвижные (кинематические) резьбовые соединения. Подвижные резьбовые соединения образуются благодаря применению посадок с зазором. В неподвижных соединениях можно использовать все виды посадок – с натягом, переходные и с зазором. Для того чтобы обеспечить неподвижность резьбового соединения при посадке с зазором, используют искусственные методы его выборки (вплоть до создания натягов в соединении) либо применяют дополнительные конструктивные элементы, предохраняющие детали от самоотвинчивания (стопорные шайбы, контргайки, проволочные замки, герметики и др.). Из этого следует, что в неподвижных резьбовых соединениях, полученных применением посадки с зазором, после окончательной сборки возможны натяги по рабочим сторонам профиля резьбы при сохранении зазоров по противоположным сторонам профиля. В тех резьбовых соединениях, где применяют переходные посадки, натяги создают с использованием специальных «элементов заклинивания» (плоский бурт или цилиндрическая цапфа на шпильке либо заклинивание по не полностью нарезанному профилю резьбы).

В практической деятельности набольшее распространение получили метрические резьбы.

Для метрических резьб стандартизованы:

· профиль резьбы;

· номинальные диаметры и шаги;

· нормы точности.

Профиль метрической резьбы регламентирован
ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Профиль».

В основу профиля резьбы положен исходный треугольник резьбы (рис. 30) с углом профиля 60°, высотой исходного треугольника Н и заданным шагом Р .

Рис. 30. Номинальный профиль метрической резьбы

и основные размеры его элементов

К основным размерам элементов метрической резьбы относятся:

d, D – наружный диаметр наружной резьбы (болта), наружный диаметр внутренней резьбы (гайки);

d 2 , D 2 – средний диаметр наружной резьбы (болта), средний диаметр внутренний резьбы (гайки);

d 1 , D 1 – внутренний диаметр наружной резьбы (болта), внутренний диаметр внутренней резьбы (гайки);

d 3 – внутренний диаметр болта по дну впадины;

Р – шаг резьбы;

Н – высота исходного треугольника;

α – угол профиля резьбы;

R – номинальный радиус закругления впадины болта;

Н 1 = 5/8 Н – рабочая высота профиля.

ГОСТ 8724-2002 (ИСО 261-98) «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги» устанавливает диаметры метрической резьбы от 0,25 до 600 мм и шаги от 0,075 до 6мм.

Стандартом установлены 3 ряда диаметров резьбы (при выборе диаметра предпочтение отдается первому ряду). Для каждого номинального диаметра резьбы определены соответствующие шаги, которые могут включать крупный шаг и один или несколько мелких шагов.

Номинальные значения диаметров метрической резьбы регламентированы ГОСТ 24705-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры».

Стандартизованы резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные , которые определяют характер соединения по боковым сторонам резьбового профиля.

Система допусков и посадок метрической резьбы нормирована следующими стандартами:

ГОСТ 16093-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором»;

ГОСТ 4608-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Посадки с натягом»;

ГОСТ 24834-81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Переходные посадки».

Для получения резьбовых посадок с зазором нормируют допуски диаметров резьбы по степеням точности от 3 до 10. Для нормирования положения полей допусков внутренней резьбы (гайки) предусмотрены четыре основных отклонения – Н, G, F, E (рис. 31), а для наружной резьбы (болта) пять основных отклонений – h, g, f, e, d (рис. 32).

Рис. 31. Схемы полей допусков внутренней резьбы:

а – с основными отклонениями E , F, G ;б – с основным отклонением Н

Рис. 32. Схемы полей допусков наружной резьбы:

а – с основными отклонениями d , e, f, g, б – с основным отклонением h

Для наружной и внутренней резьбы кроме степеней точности установлены также три класса точности, условно названные точный, средний и грубый , в которые входят допуски определенных стандартом степеней точности.

Резьбы точного класса рекомендуется применять для ответственных статически нагруженных резьбовых соединений и при необходимости малых колебаний характера посадки. Средний класс точности рекомендуется для резьб общего назначения. Для резьб, нарезаемых на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т.д., предпочтение отдается грубому классу точности.

ГОСТ 16093 устанавливает также три группы длин свинчивания: короткие S , нормальные N и длинные L .

При одном и том же классе точности допуск на средний диаметр резьбы при длине свинчивания L рекомендуется увеличивать, а при длине свинчивания S – уменьшать на одну степень точности по сравнению с допусками, установленными для длины свинчивания N . Данные рекомендации позволяют выбирать точность резьбы в зависимости от конструктивных и технологических требований.

Соответствие полей допусков наружной и внутренней резьбы классам точности и длинам свинчивания приведено в табл. 23.

Таблица 23

Kлассы точности резьбовых поверхностей

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.

1. 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 σ u , МПа		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

Примечание:

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.

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;

резьбы с мелким шагом :

• 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).

Декларация по УСН