Взаимозаменяемость резьбовых соединений

Классификация резьбовых соединений

Резьбовые соединения широко используются в конструкциях различных машин (свыше 60% всех деталей современных машин имеют резьбу). Резьбовая поверхность образуется при винтовом перемещении плоского контура определенной формы по цилиндрической или конической поверхности. В результате такого перемещения получается цилиндрическая или коническая резьба.

Резьба может быть получена как на наружных, так и на внутренних поверхностях.

По эксплуатационному признаку, т. е. по области применения, резьбы делят на резьбы общего назначения и специальные;

• — по профилю поперечного сечения их можно разделить на треугольные, трапецеидальные, прямоугольные, круглые и др.;
• — по общей форме резьбовой поверхности — на цилиндрические и конические;
• — по числу заходов — на одно-, двух-, трехи многозаходные;
• — по направлению витков — на правые (завинчивают по часовой стрелке) и левые (завинчивают против часовой стрелки);
• — в зависимости от используемых единиц измерения резьбы разделяются на метрические и дюймовые.

К резьбам общего назначения относятся резьбы:

• — крепежные (метрическая, дюймовая) — используются для обеспечения разъемных соединений, главное требование к которым — обеспечить прочность соединения и сохранить плотность стыка в процессе эксплуатации;
• — кинематические (трапецеидальная и прямоугольная). Такие резьбы используются на ходовых винтах станков, измерительных приборов, домкратах, прессах и т. п. Они предназначены для передачи движения и усилий. Прямоугольные резьбы имеют наименьшие потери на трение, но не стандартизованы и не рекомендуются к применению из-за нетехнологичности изготовления. Упорные резьбы предназначены для восприятия односторонних больших нагрузок и служат для преобразования вращательного движения в прямолинейное в прессах, домкратах. Основное требование к этим резьбам — обеспечение точного и плавного перемещения, во многих случаях способность выдерживать большие нагрузки;
• — трубная и арматурная — цилиндрические и конические, используемые для соединения труб в нефтеперерабатывающей промышленности, сантехническом оборудовании и т. д. Основное требование к этим резьбам — обеспечение герметичности и прочности соединения.

Общими требованиями для всех видов резьбы является обеспечение свинчиваемости независимо изготовленных деталей без пригонки и надежное выполнение заданных функций.

Основные параметры крепежных цилиндрических резьб

Основные понятия, определения и обозначения элементов цилиндрических и конических резьб установлены ГОСТ 11 708–82.

Номинальный профиль цилиндрической метрической резьбы приведен на рис. 5.96. Он общий для наружной и внутренней резьб. Профиль резьбы получается из исходного равностороннего треугольника с утлом профиля, а = 60° и высотой Н путем среза вершин витков. Рабочая высота Я, профиля меньше теоретической.

Основными параметрами резьбы являются:

• — ось резьбы — прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу;
• — профиль резьбы — контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось;
• — угол профиля, а — угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения;

Рис. 5.96. Номинальный профиль цилиндрической метрической резьбы.

• — высота исходного профиля Я — расстояние в направлении, перпендикулярном оси резьбы, между двумя параллельными прямыми, в которые вписан остроугольный профиль, полученный продолжением боковых сторон профиля до их пересечения;
• — рабочая высота профиля Я, — высота соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьбы в направлении, перпендикулярном оси резьбы;
• — шаг резьбы Р — расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы. Для многозаходных резьб вводится дополнительный термин «ход резьбы» — расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемещении исходной средней точки по винтовой линии на угол 360°. Для однозаходной резьбы понятия шаг и ход совпадают;
• — угол подъема резьбы фугол, образованный касательной к винтовой линии, описываемый средней точкой боковой стороны резьбы, р и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы (tg у =-);
• — наружный диаметр (1(0) — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы й (болта) или впадинам внутренней резьбы (гайки) Д
• — внутренний диаметр резьбы а" ,(0{) — диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы йх или в вершины внутренней резьбы /),;
• — средний диаметр резьбы — диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы. Для наружной резьбы (болта) — и для внутренней резьбы (гайки) — Д;
• — номинальный диаметр резьбыдиаметр, условно характеризующий размер резьбы. Для большинства цилиндрических резьб в качестве номинального принимают наружный диаметр;
• — длина свинчивания / (высота гайки) — длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьб в осевом сечении.

Форма впадины резьбы

Реальный профиль впадины как для наружной, так и для внутренней резьбы ни в одной из точек не должен заходить за основной профиль.

Для наружной резьбы на крепежных деталях класса прочности 8.8 и выше по ГОСТ 1759.4−87 профиль впадины должен иметь неизменяющуюся по знаку кривизну, и ни один из участков профиля не должен иметь радиус кривизны менее 0,125 Р.

Рис. 5.97. Формы впадины наружной резьбы: 1 — основной профиль; 2 — профиль проходного калибра (ИР).

При максимальном внутреннем диаметре йъ две дуги радиусом =0,125 Сбудут проходить через точки пересечения боковых сторон профиля максимума материала с цилиндром внутреннего диаметра калибра ПР по ГОСТ 24 997–2004, а при минимуме материала одна дуга с этим радиусом будет сопрягаться с обеими боковыми сторонами (рис. 5.97). При этом максимальный срез по впадине стгх вычисляют по формуле.

Однако в качестве основы для расчета прочности по внутреннему диаметру йъ наружной резьбы целесообразно принимать срез по впадине, равный Я/6 (при К = 0,14 434/°). Соответствующие значения с1, приведены в ГОСТ 24 705–2004 и ГОСТ 24 706–81.

Минимальный срез по впадине вычисляют по формуле.

Для профиля впадины нет каких-либо ограничений, кроме того, что наибольший внутренний диаметр йг наружной резьбы должен быть меньше наименьшего внутреннего диаметра проходного калибра по ГОСТ 24 999–2004.

Для обеспечения требований взаимозаменяемости свинчиваемых изделий устанавливают предельные контуры резьбы болта и гайки. На рис. 5.98 толстой линией показан номинальный контур метрической резьбы (посадка с нулевым зазором), являющийся наибольшим предельным контуром резьбы болта и наименьшим предельным контуром резьбы гайки. От номинального контура в направлении, перпендикулярном оси резьбы, отсчитываются отклонения диаметров и.

Рис. 5.98. Предельные контуры резьбы болта и гайки.

располагаются поля допусков, определяющие наименьший предельный контур болта и наибольший — гайки.

Свинчиваемость резьбовых деталей и требуемое качество соединения обеспечиваются в том случае, когда действительные контуры болта и гайки не выходят за соответствующие предельные контуры на всей длине свинчивания.