Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

От угла подъема резьбы зависит ее самоторможение. Резьба является самотормозящей тогда, когда угол гр меньше приве­ денного угла трения. Метрическая резьба при статическом дейст­ вии нагрузки имеет большой запас самоторможения. Однако при вибрационных нагрузках для предохранения резьбовых деталей от самоотвинчивания применяют специальные стопорные устрой­ ства.

Длина свинчивания резьбы (высота гайки) I — длина сопри­ косновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении. В зависимости от эксплуатацион­ ных требований высота гайки может быть меньше или больше диаметра резьбы.

§41. ХАРАКТЕРИСТИКА КРЕПЕЖНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЬБ

Внастоящее время применяют крепежные резьбы четырех

типов:

1)метрическую резьбу ISO с углом а — 60° (принята в Со­ ветском Союзе, ЧССР, ГДР, ФРГ, Франции и многих других странах; профиль и размеры метрической резьбы по ГОСТ 9150—59 и 9000—59 полностью соответствуют профилю и разме­ рам по ISO);

2)дюймовую резьбу с профилем Витворта с а = 55° (принята

вАнглии и Канаде; в СССР не применяется);

3)дюймовую резьбу с а = 60° (принята в США); эта резьба отличается от метрической несколько другим соотношением шагов

идиаметров;

4)унифицированную дюймовую резьбу UST (в США, Англии и Канаде): с крупными (UNC), мелкими (UNF) и особо мелкими (UNEF) шагами. Профиль этой резьбы аналогичен профилю резьбы по ISO, т. е. а = 60°, срезы вершин резьбы располо­ жены на расстоянии #74 у гайки и II/8 у болта. Эта резьба при­ нята в качестве дюймовой резьбы ISO.

Профиль и основные параметры метрической резьбы ISO, введенной в СССР в 1960 г., показаны на рис. 111. Утолщенной линией дан номинальный профиль, общий для болта и гайки, от которого отсчитываются отклонения диаметров (в направлении, перпендикулярном к оси резьбы). Профиль предусматривает срезы

вершин резьбы, равные у гайки # /4 и у болта II/8. В отличие от ГОСТ шаг резьбы по ISO обозначается буквой Р.

Опыты, проведенные в СССР и за рубежом, показали, что резь­ бовые соединения с профилем ISO отличаются повышенной проч­ ностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы. При про­ филе ISO также облегчается образование наружной резьбы нака­ тыванием и внутренней резьбы нарезанием.

Форма впадины резьбы болта не регламентируется и может выполняться как плоскосрезапной, так и закругленной. При не­ оговоренной форме впадины резьбы болта по ГОСТ 16093—70 реко-

273

мендуется, чтобы впадина не выходила за линию плоского среза на расстоянии /7/8 от вершины остроугольного профиля и нахо­ дилась в зоне 2 (рис. 112, а). При оговоренной на чертеже закруг­ ленной впадине резьбы болта радиус впадины ни в одной из точек не должен быть менее 0,1Р (рис. 112, б), а ее профиль должен находиться между верхним и нижним предельными профилями.

Рис. 112. Формы впадин резьбы болта:

а — неоговаривасмая; б — закругленная: 1 — номи­ нальный профиль; 2 — зона, в которой рекомен­ дуется располагать впа­ дину болта при неоговорен­ ной форме;' 3 — верхний предельный профиль; 4 —

нижний предельный про­ филь

Форма впадины профиля влияет на циклическую прочность болта. Наименьшую циклическую прочность имеют болты с пло­ ской впадиной профиля, наибольшую (рис. ИЗ) — с впадиной,

очерченной радиусом R3 = ~ = 0,216Р (при закругленной впа­

дине резьбы значительно уменьшается концентрация напряже­ ний). Радиус R3 применяют при больших переменных нагрузках.

Рнс. 113. Зависимость предель­ ной амплитуды оа цикла напря­ жений от величины . радиуса R закругления впадин резьбы бол­ тов М12 X 1,5:

1 — из стали 40ХНМА (среднее на­ пряжение цикла ас = 250 МН/м2);

2 — из стали 45 (о„'„ер = 150 МН/м2)

Статическая прочность болтов с закругленной впадиной не на­ много выше, чем у болтов с плоским срезом впадины профиля (разница только благодаря увеличению dx болта).

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. Уста­ новлено три ряда диаметров метрической резьбы (ГОСТ 8724—58), и каждый диаметр имеет крупный и мелкие шаги, с тем чтобы при выборе резьб первый ряд предпочитать второму, второй — тре­ тьему.

274

У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый по зависимости

(124)

У резьбы с мелкими шагами (которая включает с 1-ц по 4-ю ранее существовавшие мелкие резьбы) одному и тому же наруж­ ному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостен­ ных деталей, ограниченной длине свинчивания, а также в тех слу­ чаях, когда требуется повышенная прочность соединения, осо­ бенно при переменных нагрузках.

Для приборов точной механики (в том числе для приборов времени) стандартизована метрическая резьба для диаметров от 0,25 до 0,9 мм (ГОСТ 9000—59). Ее профиль аналогичен резьбам для диаметров свыше 1 мм. Радиус закругления впадины винта можно увеличивать до Rmах = ОДР. Для этой резьбы установлен один класс точности. Предполагается ввести новый ГОСТ и уста­ новить следующие поля допусков: для винтов — 5/г.З и 5/г5, для гаек — 4/75, 47/6 и 3G6.

§ 42. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЬБ

Система допусков, обеспечивающая взаимозаменяемость мет­ рической, трапецеидальной, упорной, трубной и других цилинд­ рических резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля, учитывает особенности конструкции резьбовых деталей и наличие взаимосвязи погрешностей отдельных параметров резьбы.

Предельные контуры резьбы. На длине свинчивания резьбовых деталей расположено несколько витков резьбы, образующих резьбовой контур. На рис. 114 толстой линией показан номиналь­ ный контур резьбы со скользящей посадкой, определяющий наи­ больший предельный контур резьбы болта и наименьший — гайки. Он является контуром максимума материала на обработку. От но­ минального контура в направлении, перпендикулярном к оси резьбы, отсчитывают отклонения и располагают 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, возможны неконцентричность диаметральных сечений и другие источники, которые могут нару­ шить свинчиваемость и ухудшить качество соединений. Для обес­ печения свинчиваемости и качества соединений действительные контуры свинчиваемых деталей, определяемые действительными значениями диаметров, угла и шага резьбы, не должны выходить за предельные контуры на всей длине свинчивания. Соблюдение номинального контура лучше всего проверяется проходными

275

калибрами (они должны свинчиваться с проверяемой резьбой). Наименьший предельный контур болта (d2umm и с?напм) и наиболь­ ший гайки (П2нгшо и£>1нацб) контролируют ненроходными резьбо­ выми калибрами (они не должны свинчиваться или проходить) или определяют эти диаметры универсальными измерительными средствами.

Отклонения шага и угла профиля резьбы н их диаметральная компенсация. У всех цилиндрических резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля отклонения шага и угла профиля для обеспечения свинчивания могут быть скомпенсированы соот-

Рпс. 114. Предельные контуры резьбового соединения с метрической резьбой при скользящей посадке

ветствуюгцим изменением действительного среднего диаметра резьбы.

Отклонением шага резьбы АР называется разность между дей­ ствительным и номинальным расстояниями в осевом направле­ нии между двумя точками любых одноименных боковых сторон профиля (расположенными на линии пересечения боковых поверх­ ностей резьбы с цилиндром среднего диаметра) в пределах длины свинчивания или заданной длины. Отклонение шага складывается из прогрессивных погрешностей шага, возрастающих пропорцио­ нально количеству витков резьбы на длине свинчивания I, перио­ дически изменяющихся по периодическому закону, и местных, не зависящих от количества витков резьбы на длине свинчи­ вания. Соотношение этих составляющих отклонения шага зависит от технологии изготовления резьбы, точности оборудования и резь­ бообразующего инструмента и других факторов. Обычно прогрес­ сивные погрешности шага превышают местные. Они возникают

276

вследствие кинематической погрешности станка и неточности шага его ходового винта, износа но всей длине резьбы этого винта, тем­ пературных и силовых деформаций винта станка и обрабатываемых деталей и т. д. Местные погрешности шага являются следствием местного износа резьбы ходовых винтов, погрешностей шага многопрофильных инструментов, неоднородности материала за­ готовки и других причин.

Наложим на осевое сечение резьбы гайки, имеющей номиналь­ ный профиль и размеры, осевое сечение резьбы болта, у которого шаг увеличен на длине свинчивания на ЛРп (рис. 115). При равен­ стве диаметров резьбы болта и гайки эти детали не свинчиваются. Если условно совместить левые боковые стороны АВ профилей резьбы болта и гайки, то свинчивание окажется невозможным вслед-

шагом резьбы и йг =Вг шагом резьбы и уменьшенным бг с'

Рис. 115. Зависимость между отклонением шага АРп и диаметральной ком­ пенсаций fp

ствие перекрытия правых сторон профилей резьбы. В этом слу­ чае правые боковые стороны EF профиля резьбы болта и CD про­ филя резьбы гайки не совместятся. Свинчивание резьбовых дета­ лей, имеющих погрешность шага резьбы, возможно только при наличии разности fp их средних диаметров, полученной за счет уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего диаметра резьбы гайки. При уменьшении среднего диаметра резьбы болта на fp профиль его резьбы сместится

профиля резьбы болта может быть совмещена с боковой сторо­ ной CD профиля резьбы гайки, т. е. свинчивание станет воз­

277

где ДРп л fp — в мкм.

Диаметральную компенсацию погрешностей шага необходимо определять исходя из абсолютной величины наибольшего откло-

и сочетанием обоих факторов. Погрешность половины угла профиля может явиться следствием ошибок профиля резьбообразующего ин­ струмента и неточности установки его, перекоса оси детали и т. п.

Величину А при симметричном профиле резьбы находят как

среднее арифметическое из абсолютных величин отклонений обеих половин угла профиля:

т

На рис. 116, а показано сечение резьбы гайки с номинальным профилем (толстой линией), на которое наложено сечение резьбы болта (тонкой линией), имеющего погрешность половины угла

профиля Д При равенстве диаметров резьбы болта и гайки эти

детали не будут свинчиваться вследствие перекрытия профилей резьбы (перекрытые участки заштрихованы). Свинчивание резьбо-

» а

вых детален, имеющих погрешность Д у, как и имеющих погреш­

ность шага, возможно только при наличии необходимого зазора между средними диаметрами их резьбы, т. е. диаметральной ком­ пенсации fa этой погрешности, которая может быть осуществлена за счет уменьшенного среднего диаметра резьбы болта или увели­ ченного среднего диаметра резьбы гайки.

Величину fa можно найти из треугольника DEF (рис. 116, б). Применяя теорему синусов, получаем

sm A 2"

равным значению угла Ду в рад.

Тогда уравнение (131) принимает вид

0,5/а COS.у

279