Система посадок метрических резьб

Все резьбы общего назначения соединяются по боковым поверхностям. Возможность контакта по вершинам и впадинам резьбы исключается соответствующим расположением полей допусков по наружному и внутреннему диаметрам болта и гайки.

В зависимости от характера сопряжения по боковым сторонам профиля (или, как принято называть «по среднему диаметру») различают резьбовые посадки с зазором, с натягом и переходные. Посадка резьбового соединения зависит от зазоров или натягов, которые численно представляют собой разницу действительных значений приведенных средних диаметров болта и гайки.

ГОСТ 1609-81 «Посадки с зазором» устанавливает систему допусков для резьбовых посадок с зазором.

Положение поля допуска диаметра резьбы (рис. 3.100) определяется основным отклонением (es – для болта, EI – для гайки). Второе предельное отклонение определяют в зависимости от установленной стандартом степени точности (табл. 24).

Рис.3.100. Расположение полей допусков резьбовой посадки с зазором

Таблица 24

Степени точности метрических резьб

*Только для резьб из пластмасс.

Предусмотрено пять основных отклонений для наружной резьбы (d, e, f, g, h)и четыре основных отклонения для внутренней резьбы (Е, F, G, Н)(рис. 3.101, 3.102). Отклонения отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы.

а б

Рис. 3.101. Схемы полей допусков внутренней резьбы:

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

а б

Рис. 3.102. 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. Средний класс точности рекомендуется для резьб общего назначения. Для неответственных резьбовых соединений можно применять грубый класс точности. Наружные резьбы такого класса нарезают на горячекатаных заготовках, внутренние нарезают в длинных глухих отверстиях. Резьбы грубого класса точности получают также методами пластического деформирования и с помощью других технологических процессов.

Для крепежных резьб иногда применяют резьбовые посадки с увеличенным гарантированным зазором, например, в следующих случаях:

· для соединений деталей, работающих при высокой температуре (для компенсации температурных деформаций, предохранения соединений от заедания и обеспечения возможности разработки деталей без повреждения);

· при необходимости обеспечения быстрой и легкой свинчиваемости деталей (даже при наличии небольшого загрязнения или повреждения резьбы).

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

При одном и том же классе точности допуск среднего диаметра 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.

Соответствие полей допусков наружной и внутренней резьбы классам точности и длинам свинчивания приведены в таблице 25.

Таблица 25

Kлассы точности резьбовых поверхностей

Обозначение поля допуска резьбы состоит из обозначения поля допуска среднего диаметра резьбы, помещаемого на первом месте, и поля допуска диаметра выступов резьбы (наружный диаметр винта и внутренний диаметр гайки).

Таким образом, для внутренней резьбы (гайки) поля допусков задаются на средний D₂ и внутренний D₁ диаметры; для наружной резьбы (винта) – на средний d₂ и наружный d диаметры. Например, в обозначении 5Н6Н указаны поле допуска внутренней резьбы по диаметру D₂ (5Н) и поле допуска внутренней резьбы по диаметру D₁(6Н).

Если обозначения поля допуска диаметра выступов совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметров, то в общем обозначении оно не повторяется. Например, обозначение 6e – поля допусков наружной резьбы (винта) по диаметрам d₂ и d.

Обозначение резьбовой посадки или поля допуска резьбы пишут за обозначением размера резьбы, отделяя его знаком «тире». Посадка в резьбовом соединении обозначается дробью, в числителе которой указывается обозначение полей допусков внутренней резьбы, в знаменателе – наружной резьбы.

Так в обозначении М12–6Н/6g М означает, что резьба метрическая, номинальный диаметр резьбы 12 мм; 6Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему и внутреннему диаметрам; 6g – поле допуска наружной резьбы (винта) по среднему и наружному диаметрам.Крупный шаг в обозначении резьбы можно указывать (М12×1,75–6Н/6g) или не указывать (М12–6Н/6g), а мелкий шаг указывают обязательно числовым значением в миллиметрах без обозначения единиц (например, М10×1–6Н/6g).

Отсутствие поля допуска в обозначении резьбы означает, что нормы точности назначены по классу «средний» и это соответствует полям допусков 6h для наружных резьб с номинальными диаметрами до 1,4 мм включительно и 6g для резьб с номинальными диаметрами 1,6 мм и более, а для внутренних резьб полям допусков 5Н для резьб с номинальными диаметрами до 1,4 мм и 6Н для резьб с номинальными диаметрами 1,6 мм и более. Однако такое обозначение нежелательно, поскольку предпочтительный вариант включает обозначения полей допусков.

Нормальную длину свинчивания (N) в обозначении не указывают. Длины свинчивания, отличающиеся от нормальной, указывают соответствующими литерами (для группы длин свинчивания: короткие – S и группы длинные – L), которые пишут после обозначенияполя допуска резьбы или обозначенияпосадки, отделяя его знаком «тире», например, обозначениевнутренней резьбы М10 – 6Н – L или резьбового сопряжения М12×1,75–6Н/6g – L. После литеры, обозначающейдлину свинчивания, в скобках может быть проставлено её значение в миллиметрах без обозначения единиц, например M12–6H/6g – L (30).

При обозначении многозаходной метрической резьбы указывается буква М,номинальный диаметр резьбы, буквы Ph и значение хода резьбы, буква Р и значение шага. Например, условное обозначение двухзаходной резьбы с номинальным диаметром 16 мм, ходом 3 мм и шагом 1,5 мм: М16×Ph3 Р1,5 – 6g или М16×Ph3 Р1,5 (два захода) – 6g.

В конце обозначения левой резьбы после тире ставят литеры LH, например М10 –6Н – LH – обозначение внутренней левой метрической резьбы с крупным шагом, М10×1– 6Н – LH – обозначение внутренней левой метрической резьбы с мелким шагом.

Обозначение многозаходной левой метрической резьбы имеет следующий вид: М16×Ph3 Р1,5 – 6H/6g – LH, где номинальный диаметр 16 мм, ход резьбы (Рh) 3 мм, шаг резьбы (Р) 1,5 мм, 6H/6g – резьбовая посадка и LH – левая резьба.

Резьбовые посадки с натягом (ГОСТ 4608–81) предусмотрены для метрических резьб с диаметрами от 5 мм до 45 мм и шагами от 0,8 мм до 3 мм. Эти посадки предназначены для сопряжений наружных резьбовых деталей (шпилек) из стали, с резьбовыми отверстиями в деталях из стали, высокопрочных и титановых сплавов, чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов.

Для получения резьбовых посадок с натягом по среднему диаметру предусмотрены следующие поля допусков (рис. 3.103): для внутренней резьбы (гайки) – 2Н, для наружной резьбы (винта) – 3n,3p,2r, для диаметров выступов внутренней резьбы – 4D,5D,4С,5С, а для диаметров выступов наружной резьбы – 6e, 6с.

Рис. 3.103. поля допусков метрических резьб для соединений с натягом

Посадки с натягом по среднему диаметру резьбы предусмотрены только в системе основного отверстия.

Резьбовые посадки с натягом используют в тех случаях, когда необходимо обеспечить герметичность или предотвратить самоотвинчивание шпилек под действием вибраций, переменных нагрузок и изменения рабочей температуры. Примером может служить посадка резьбы шпилек в корпуса двигателей, в ступицы колёс автомобилей и т.п.

При необходимости обеспечения более однородного натяга и повышения прочности соединений резьбовые детали сортируют по среднему диаметру на группы, а затем собирают соединения из одноименных групп (селективная сборка). Стандартом предусмотрена сортировка резьбовых деталей на две или три группы.

В резьбовых соединениях с натягом по наружному и внутреннему диаметрам резьбы предусмотрены гарантированные зазоры для исключения возможности заклинивания по этим диаметрам при свинчивании.

Для резьбовых поверхностей деталей, образующих соединения с натягом, стандартом нормированы предельные отклонения шага и угла наклона боковой стороны профиля. Кроме того, поскольку на качество резьбовых соединений с натягом влияют отклонения формы наружной и внутренней резьбы, они также нормируются. В стандарте нормировано предельное отклонение формы, определяемое разностью между наибольшим и наименьшим действительными средними диаметрами, которое не должно превышать 25 % допуска среднего диаметра. «Обратная конусность» не допускается.

Посадки с натягом стальных шпилек в корпус выбирают в зависимости от материала детали с внутренней резьбой и шага резьбы (таблица 26). В случае если проектируемое сопряжение отличается от рекомендуемого стандартом по материалам, шагу или длине свинчивания, следует проводить дополнительную проверку выбранной посадки.

Таблица 26

Резьбовые посадки с натягом

Пример обозначениярезьбовой посадки с натягом (материал детали с внутренней резьбой – сталь, высокопрочные и титановые сплавы):

М16 – 2Н4С(3)/3п(3).

М – резьба метрическая, номинальный диаметр резьбы 16 мм;шаг резьбы – крупный (в обозначении не указывается); 2Н – поле допуска внутренней резьбы по среднему диаметру, 4С – поле допуска внутренней резьбы по внутреннему диаметру; 3п – поле допуска наружной резьбы по среднему диаметру; в скобках указано число сортировочных групп (3 группы).

Поля допусков наружной резьбы по наружному диаметру – 6е (при Р до 1,25 мм) или 6с (Р св. 1,25 мм) в обозначении не указывают.

Для образования переходных резьбовых посадок ГОСТ 24834–81 предусматривает следующие поля допусков (рис. 3.104) для внутренней резьбы (гайки) – 3Н,4Н,5Н, 6Н, для наружной резьбы (винта) – 2m,4jh,4j,4jk, 6g.

В переходных посадках дополнительно применяются элементы заклинивания шпилек: конический сбег резьбы, плоский бурт и цилиндрическая цапфа на конце (для шпилек, ввинчиваемых в глухие отверстия).

Рис. 3.104 Поля допусков резьб для соединений с переходными посадками

В переходных посадках дополнительно применяются элементы заклинивания шпилек: конический сбег резьбы, плоский бурт и цилиндрическая цапфа на конце (для шпилек, ввинчиваемых в глухие отверстия).

Варианты переходных резьбовых посадок в зависимости от номинального диаметра резьбы и материала детали с внутренней резьбой приведены в таблице 27

Таблица 27

Переходные резьбовые посадки

Пример условного обозначениярезьбовой переходной посадки:

М16 – 4Н6Н/4jk.

М – резьба метрическая с номинальным диаметром резьбы 16 мм;шаг резьбы – крупный (в обозначении не указывается); 4Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по среднему диаметру, 6Н – поле допуска внутренней резьбы (гайки) по внутреннему диаметру; 4jk – поле допуска наружной резьбы (винта) по среднему диаметру. Поле допуска наружной резьбы (винта) по наружному диаметру – 6g (в обозначении не указывается).

Методы и средства контроля резьб

Различают два метода контроля резьбовых поверхностей: комплексный и дифференцированный (поэлементный).

Дифференцированный контроль резьбовых поверхностей – контроль каждого из нормированных параметров с отдельным заключением о годности по каждому из них. Этот метод применяют в тех случаях, когда нормы точности заданы на каждый отдельно взятый параметр резьбы, например, заданы поля допусков диаметра выступов и собственно среднего диаметра, предельные отклонения диаметра впадин, шага и углов наклона каждой боковой стороны профиля. Такой метод используют при контроле поверхностей, предназначенных для резьбовых посадок с натягом, поверхностей резьбообразующего инструмента и резьбовых калибров.

Для дифференцированного контроля применяют такие универсальные средства измерений, как измерительные микроскопы, проекторы, трехкоординатные измерительные приборы или специализированные резьбоизмерительные средства, например, резьбовые микрометры, шагомеры для резьбы. Кроме того, для измерения среднего диаметра наружной резьбы однокоординатными универсальными средствами измерений можно использовать вспомогательные устройства – измерительные проволочки, которые обеспечивают доступ к боковой поверхности резьбы (так называемые методы «двух проволочек» и «трех проволочек»).

Для контроля параметров внутренних резьбовых поверхностей, доступ к которым значительно затруднен, можно использовать реплики (слепки или отпечатки части контролируемой поверхности) изготавливаемые из специальных малоусадочных материалов.

Дифференцированный контроль параметров резьбы требует сложных средств измерений, высокой квалификации оператора, он трудоемок и не обеспечивает высокой производительности труда. Однако информация о результатах контроля отдельных параметров позволяет вносить необходимые коррективы в технологический процесс получения резьбовой поверхности.

Комплексный метод обеспечивает одновременный контроль нескольких (или всех) параметров резьбы путем сравнения действительного контура резьбовой детали с предельными. Комплексный метод часто применяют для контроля резьбовых деталей, поле допуска среднего диаметра которых является «суммарным» и предназначено для нормирования отклонений собственно среднего диаметра и компенсации не нормируемых отдельно отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля.

Комплексный метод в частности реализуют при контроле резьбы проходным резьбовым калибром. Остальные калибры обеспечивают дифференцированный (поэлементный) контроль параметров резьбы.

Для контроля резьбовых деталей применяют комплект калибров, в который входят:

· резьбовые рабочие калибры (ПР и НЕ);

· гладкие предельные калибры.

Кроме того, в полный комплект могут входить еще контрольные резьбовые калибры и специальные установочные калибры.

Проходной резьбовой калибр контролирует возможность свинчиваемости. Он проверяет диаметры, углы наклона боковых сторон профиля, отклонения шага, включая его накопленное значение на длине свинчивания калибра с контролируемой поверхностью. В соответствии с принципом рабочий проходной калибр должен иметь резьбовую поверхность полного профиля с длиной, равной длине свинчивания. Свинчиваемость калибра с проверяемой резьбой означает, что соблюдается обязательное условие годности детали, но другим обязательным условием являются положительные результаты контроля непроходными калибрами.

Непроходной резьбовой калибр проверяет только собственно средний диаметр. Для уменьшения влияния на свинчиваемость погрешностей угла наклона профиля и шага контролируемой резьбы непроходные калибры имеют укороченный профиль резьбы (для минимизации длины контакта боковых сторон профиля резьбы) и сокращенное число витков (для устранения влияния накопленной погрешности шага). При контроле длинных резьб допускается свинчивание этого калибра с контролируемой деталью на первых двух витках проверяемой резьбы. Свинчивание непроходного резьбового калибра с короткими резьбами (до трех витков у болта и до четырех у гайки) не допускается.

Для проверки предела минимума материала по наружному диаметру болта используют предельные гладкие скобы, а по внутреннему диаметру гайки – предельные гладкие пробки.

Резьбу рабочих калибров-пробок контролируют универсальными средствами. Рабочие резьбовые калибры-кольца проверяют контрольными калибрами. Специальные контрольные калибры применяют для контроля уровня износа находящихся в эксплуатации колец. Калибры «износа» не должны свинчиваться с контролируемыми калибрами.

Для настройки регулируемых резьбовых калибров-скоб могут использоваться установочные пробки У-ПР и У-НЕ, которые в комплект калибров не входят и изготавливаются по специальному заказу.

Маркировка калибра включает обозначения калибра, резьбы, степени ее точности (например, ПР, М12 – 6Н) и марку завода-изготовителя.