Вивчення основних параметрів різьбового з’єднання та їх впливу на взаємозамінність

Мета: ознайомитись з основними поняттями різьбових з’єднань; набути практичних навичок з визначення основних парамет­рів деталей різьбового з’єднання та встановлення їх придат­ності.

Обладнання та матеріали: таблиці допусків різьбових елементів ГОСТ 16093-70; індивідуальні картки-завдання.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Основні параметри різьбового з’єднання та їх вплив на взаємозамінність

Номінальним розміром різьби, однаковим для зовнішньої (болта, гвинта, шпильки та ін.) і внутрішньої (гайки, різьбового отвору і т. д.) різьби, є зовнішній діаметр (рис. 13.1).

Зовнішній діаметр різьби d (D) − діаметр уявного циліндра, описаного по дотичній до вершин зовнішньої різьби або впадин внутрішньої різьби.

Внутрішній діаметр різьби d₁ (D₁) − діаметр уявного циліндра, вписаного по дотичній до западин зовнішньої різьби або вершин внутрішнього різьби. Він відіграє головну роль в забезпе­ченні міцності різьбового з’єд­нання, оскільки визначає небез­печний переріз болта.

Середній діаметр різьби d₂ (D₂) − діаметр уявного співвісного з різьбою циліндра, твірна якого

Рис. 13.1. Профіль та основні параметри метричної різьби

перетинає профіль різьби в точках, де ширина канавки дорівнює половині номінального кроку різьби.

Цей діаметр визначає згвинчуваність різьбового з’єднання і є основним параметром в забезпеченні взаємозамінності різьб.

Висота Н − висота вихідного трикутника, отриманого продовженням бічних сторін профілю до їх перетину. Робоча висота профілю Н₁ − висота дотикання сторін профілю зовнішньої і внутрішньої різьби в напрямку, перпендикулярному до осі різьби.

Крок різьби Р − відстань між сусідніми однойменними сторонами профілю, виміряна в напрямку, паралельному осі різьби на відстані від цієї осі, рівному половині середнього діаметра.

Кут профілю різьби − кут між боковими сторонами профілю в осьовій площині. Половина кута профілю − кут між бічною стороною профілю і перпендикуляром, проведеним з вершини вихідного профілю симетричної різьби на вісь різьби.

Вимірюючи ліве і праве, можна встановити не тільки значення , але і перекіс профілю різьби.

Кут підйому різьби − кут, утворений дотичною до гвинтової лінії в точці, яка лежить на середньому діаметрі різьби, і площиною, перпендикулярною до осі різьби. Кут підйому визначається за формулою: .

Коли кут менше приведеного коефіцієнта тертя, різьба є самогальмуючою. Метрична різьби має великий запас самогальму­вання при статичних навантаженнях, але потребує спеціальних стопорних пристроїв при вібраційних навантаженнях.

На роботу різьбового з’єднання найбільше впливають відхи­лення кроку, кута профілю і середнього діаметра, оскільки вони визначають характер контакту різьбового з’єднання, його міцність, точність поступового переміщення та інші експлуатаційні якості.

З трьох перерахованих параметрів простіше всього вимірювати середній діаметр. Оскільки між відхиленнями кроку, кута профілю і середнього діаметру існує геометрична залежність, необхідно, щоб допуск на середній діаметр передбачав також компенсацію відхилень кроку і кута профілю. Через похибку кроку (рис. 13.2,а) профіль різьби по середньому діаметру зміститься з точки a в точку b. Щоб компенсувати цю похибку кроку і забезпечити згвинчуваність, необхідно зменшити середній діаметр на , тоді профіль зовнішньої різьби по середньому діаметру зміститься в точку с і згвинчуваність буде забезпечена. З рис. 13.2,а видно, що діаметральна компенсація похибки кроку буде рівна для метричного різьби: .

Визначати діаметральну компенсацію необхідно виходячи з найбільшого значення відхилення .

Рис. 13.2. Залежність між параметрами метричної різьби:

а − діаметральна компенсація похибок кроку;
б − діаметральна компенсація похибок кута.

Залежність між відхиленням половини кута профілю різьби і діаметральною компенсацією відхилення кута профілю можна встановити, користуючись рисунком 13.2, б. Через похибку кута профілю профіль зовнішньої різьби не може зайти в профіль внутрішнього різьби. Заштриховані трикутні ділянки заважатимуть згвинчуванню. Щоб компенсувати цю похибку профілю, треба зменшити середній діаметр на , тоді профіль зовнішньої різьби по середньому діаметру зміститься з точки е в точку f і дотикання профілів зовнішньої і внутрішньої різьб відбудеться в точці g, що забезпечить згвинчуваність різьби.

Для зручності контролю різьб і розрахунку допусків введено поняття "Приведений середній діаметр" різьби, який знаходиться з рівнянь:

для зовнішньої різьби − ;

для внутрішньої різьби − .

Приведений середній діаметр − це середній діаметр теоретичної різьби, яка згвинчується з дійсною різьбою без зазору і без натягу.

Допустимі відхилення кроку і кута профілю не нормують, а встановлюють тільки сумарний допуск на середній діаметр зовнішньої різьби і внутрішньої − , який включає допустиме відхилення власне середнього діаметру і діаметральні компенсації відхилень кроку і кута профілю і визначається за формулою:

Ці загальні принципи покладені в основу розроблених стандартів на допуски і посадки метричних різьб.

На кресленнях деталей позначення поля допуску різьби здійснюють за позначенням номінального розміру різьби відповідно ГОСТ 8724-81. Наприклад, для різьби з основним (великим) кроком:

− болт М12-6g: М – різьба метрична; d = 12 мм − номінальний (зовнішній) діаметр різьби; 6 − ступінь точності діаметрів d, d₂ і d₁ різьби; g − умовне позначення основного відхилення діаметрів d, d₂ і d₁ різьби; 6 g − поле допуску для діаметрів d, d₂, і d₁ різьби;

− гайка М12−6H: М − різьба метрична; D = 12 мм − номінальний (зовнішній) діаметр різьби; 6 − ступінь точності діаметрів D, D₂ і D₁ різьби; D − умовне позначення основного відхилення діаметрів D, D₂ і D₁ різьби; 6H − поле допуску для діаметрів D₁ і D₂ різьби.

Оскільки точність різьби визначається величиною допуску за середнім d₂ і зовнішнім d діаметрами зовнішньої різьби і за середнім D₂ та внутрішнім D ₁, діаметрами внутрішньої різьби, позначення точності різьби складається з позначення поля допуску середнього (d₂, D₂) діаметра, розташованого на першому місці і позначення поля допуску зовнішнього d діаметра для зовнішньої різьби чи внутрішнього D₁ діаметра для внутрішньої різьби, розташованого на другому місці.

Наприклад, для різьби болта (зовнішньої різьби): М12−5g6g − поле допуску на середній діаметр 5g, а на зовнішній − 6g. Для різьби гайки (внутрішньої різьби): М12−5Н6Н − поле допуску на середній діаметр 5H, а на внутрішній – 6H.

Якщо поля допусків на ці діаметри однакові, то в позначеннях різьби їх не повторюють, наприклад, для різьби болта: М12−6g − поле допуску на середній і зовнішній діаметри 6g; для гайки М12−6Н − поле допуску на середній і внутрішній діаметри 6H.

Якщо в позначенні різьби її крок не вказаний, то це означає, що різьба є з основним (великим) кроком і її крок визна­чається за табл. залежно від номінального (зовнішнього) діаметра. Наприклад, для різьби М12 крок Р − 1,75 мм.

У позначенні різьби з дрібним кроком, крок різьби позначається, наприклад, М12×1,5 − 6g, крок Р = 1,5 мм.

Посадки різьбових з’єднань позначаються у вигляді дробу, в чисельнику якого вказують поле допуску гайки, а в знаменнику − поле допуску болта. Наприклад, з’єднання болта М12−6g з гайкою М12−6H записується так: М12−6H/6g або М12×1,5 − 6Н/6g− для різьби з кроком Р = 1,5 мм. Якщо довжина згвинчування відріз­няється від нормальної (N), то її вказують у позначенні різьби, наприклад М12−6g−25, де 25 мм − довжина загвинчування. Нормальна довжина згвинчування для даної різьби становить від 6 до 18 мм для кроку Р = 1,75 мм.

Позначення лівої різьби доповнюється літерами LH, наприклад болт М12LH − 6g; гайка М12LH − 6H.

На кресленнях різьби з перехідними посадками та посад­ками з натягом позначаються аналогічно різьбовим з’єднанням із зазором, наприклад М12−4Н6Н/4j. Поле допуску зовнішнього діаметра зовнішньої різьби в позначенні не вказується.