Болт гайка как соединяются. Черчение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования “Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники”

Кафедра инженерной графики

Резьбовые соединения

Методические указания к практической работе по курсу «Инженерная графика»

для студентов конструкторских специальностей дневной формы обучения БГУИР

Резьбовые соединения: методические указания к практической работе по курсу «Инженерная графика» для студентов конструкторских специальностей дневной формы обучения БГУИР /Сост. Т. В.

Матусевич, М. В. Мисько. — Мн.: БГУИР, 2010. — 32 с., ил. 25.

Методические указания предназначены для изучения темы «Резьбовые соединения», содержат сведения и рекомендации по оформлению чертежей в соответствии с ГОСТами, варианты заданий и пояснения по их выполнению. Приведен образец выполнения задания.

© Матусевич Т. В., Мисько М. В., составление 2010 © БГУИР, 2010

1. ЦЕЛЬ ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ……………………………………………………..……………4

2. СОДЕРЖАНИЕ ГОАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ………………………………………………………4

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗЬБАХ, РЕЗЬБОВЫХ ИЗДЕЛИЯХ И СОЕДИНЕНИЯХ…………..4

3.1. Виды соединений…………………………………………………………………………………4

3.2. Резьбовые соединения………………………………………………………………………….5

3.3. Резьбонарезание………………………………………………………………………………..5

3.4. Изображение и обозначение резьб на чертежах……………………………………………11

3.5. Изображение резьбовых соединений на чертежах…………………………………………17

3.5.1. Болтовое соединение…………………………………………………………………18

3.5.2. Винтовые соединения…………………………………………………………………20

3.5.3. Соединение шпилькой………………………………………………………………..23

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ…………………………27

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………………………………28

ПРИЛОЖЕНИЕ 1………………………………………………………………………………………29 ПРИЛОЖЕНИЕ 2………………………………………………………………………………………30 ПРИЛОЖЕНИЕ 3………………………………………………………………………………………31

1. ЦЕЛЬ ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

1. Изучить основные положения стандартов, относящихся к конструкциям и изображениям на чертежах изделий с болтовыми и винтовыми соединениями,

и соединениями шпилькой.

2. Освоить методику и технику выполнения изображений на чертежах резьбовых соединений.

3. Приобрести теоретические знания, практические умения и навыки, необходимые для чтения сборочных чертежей.

4. Усвоить термины и определения понятий, относящихся к конструкциям и правилам изображения на чертежах резьбовых соединений.

Графическая работа выполнена на двух листах чертежной бумаги в каран-

В работе необходимо по индивидуальному заданию, образец которого представлен в ПРИЛОЖЕНИИ 1, выполнить:

1. чертеж сборочной единицы на листе формата А3, содержащий соединения болтом, винтом и шпилькой и оформить его как сборочный чертеж (ПРИЛОЖЕНИЕ 2);

2. спецификацию данной сборочной единицы на листе формата А4

(ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗЬБАХ, РЕЗЬБОВЫХ ИЗДЕЛИЯХ И СОЕДИНЕНИЯХ

3.1. Виды соединений

Соединение деталей машин, механизмов и строительных конструкций де-

лятся на разъемные инеразъемные соединения.

Неразъемные соединения нельзя разобрать без частичного или полного разрушения скрепляемого элемента. К таким соединениям относятся сварные, паянные, клеевые, заклепочные и другие.

К группе разъемных относятся такие соединения, которые можно неоднократно разбирать и вновь собирать без разрушения или существенных повреждений соединительных элементов. Это резьбовые (болтовые, шпилечные и т. п.), шпоночные, шлицевые и другие соединения. В машиностроении наибольшее применение находят резьбовые соединения.

3.2. Резьбовые соединения

Резьбовые соединения — это соединения деталей с помощью резьбы, обеспечивающие их относительную неподвижность.

Резьбовые соединения разделяют на неподвижные и подвижные. Подвижные резьбовые соединения применяются для преобразования враща-

тельного движения в поступательное (винтовые домкраты, тиски, станки и т.п.). К неподвижным соединениям относят соединения с использованием крепежных деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек, шайб и других крепежных дета-

В них соединение деталей происходит путем завинчивания одной детали внутрь другой с помощью резьбовой (винтовой) поверхности. При этом завинчиваемая деталь совершает вращательное движение вокруг своей оси и одновременно поступательное движение вдоль нее.

Широкое распространение получили резьбовые разъёмные соединения деталей, осуществляемые при помощи резьб различных профилей (треугольного, трапецеидального, прямоугольного и полукруглого).

3.3. Резьбонарезание

Широко распространённым способом изготовления резьбовых деталей в технологических процессах является резьбонарезание. С помощью резьбовых резцов и гребенок на токарно-винторезных станках выполняется нарезание резьбы как наружной, так и внутренней (для внутренней резьбы, начиная сd = 12 мм и выше). Этот способ характеризуется относительно невысокой производительностью, поэтому в настоящее время он применяется в основном в мелкосерийном и индивидуальном производстве, а также при создании точных винтов, калибров, ходовых винтов и т.д. Достоинство его – простота режущего инструмента и сравнительно высокая точность получаемой резьбы.

Процесс нарезания резьбы резцом осуществляется за несколько проходов, число которых зависит от шага и высоты профиля резьбы и ряда других факторов.

При нарезании ходовых резьб, особенно с крупным профилем, зачастую используют два резца для получения резьбы нормального профиля.

Процесс нарезания резьбы многозубой гребенкой в сравнении с нарезанием резцом является более производительным. Гребенка, рабочая часть которой состоит из 5-8 зубьев, имеет по порядку различную высоту зубьев, последние из которых являются калибрующими и имеют полный профиль.

Работа по нарезанию распределяется между несколькими зубьями гребенки, благодаря чему сокращается число проходов и уменьшается время на обработку

Рис. 1. Нарезание резьбы гребенкой

Нарезание крепежной резьбы в условиях серийного и массового производства производиться на токарных, револьверных и специальных станках при помощи плашек, резьбонарезных головок и метчиков.

Наиболее употребительные резьбонарезные инструменты:

плашки – для нарезания резьбы на стержнях (болт, винт, шпилька и др.), т.е. наружной резьбы (рис. 2). По своим конструктивным особенностям плашки делятся на круглые (лерки) и раздвижные (клупповые).

Рис.2. Плашка круглая (лерка)

метчики – для нарезания внутренней резьбы в гайках, в отверстиях с резьбой (рис. 3).

Рис. 3. Метчик

Метчик представляет собой стальной стержень с нарезанной на нем резьбой и разделенный продольными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Эти же канавки служат для выхода стружки. По способу применения метчики разделяются на ручные и машинные. Нарезают резьбу комплектом из двух или трех метчиков (малого, среднего и нормального чистового) в зависимости от ее размера. Для метрической с крупным шагом и дюймовой резьбы комплект состоит из трех метчиков, для метрической с мелким шагом и трубной резьбы – из двух.

В виду устройства резьбонарезного инструмента (например: плашки; метчика) или при отводе резца (рис. 4), при переходе от участка поверхности с резьбой полного профиля (участка l ) к гладкой поверхности образуется участок длиной (l 1 ) с постепенно уменьшающимся по высоте профилем.

Рис. 4. Наружная резьба

Этот участок (l 1 ) с неполноценной резьбой называется сбегом резьбы. Подобный сбег образуется и на конце глухого отверстия с резьбой, при применении метчика, у которого заборная часть имеет форму конуса (рис. 3, 6). Если резьбу выполняют до некоторой поверхности, не позволяющей доводить инструмент до упора к ней, то образуется недовод резьбы. Сбег и недовод образуют недорез резьбы (рис. 4).

Если требуется изготовить резьбу на стержне полного профиля, то для вывода резьбонарезного инструмента делают проточку шириной b , диаметрd 2 , которой меньше внутреннего диаметраd 1 резьбы (рис. 5).

Рис. 5. Нарезание полного профиля резьбы на стержне

Рис. 6. Резьба в глухом отверстии

Для изготовления резьбы полного профиля в отверстии делают проточку шириной b 1 , диаметрd 3 , которой больше номинального диаметра резьбыd (рис. 7).

Рис. 7. Резьба полного профиля в отверстии

Обычно до нарезания резьбы на конце стержня и в отверстии делают фаску предохраняющую крайние витки от повреждений и являющуюся направляющей в резьбовом соединении (рис. 5 – 7). Размер l 0 показывает положение проточки от торца детали (рис. 7).

Размеры фасок, сбегов, недорезов и проточек стандартизованы (ГОСТ 10549-80*, ГОСТ 27148 — 86 Изделия крепёжные. Выход резьбы, сбеги, недорезы и проточки. Размеры).

Последовательность изготовления глухого отверстия в детали сверлом и его условное изображение на чертежах показано на рис. 8. В начале сверлом высверливают гнездо, глубина которого зависит от пластичности материала, куда в дальнейшем будет ввернута деталь (шпилька, винт…).

Рис. 8. Нарезание глухого отверстия сверлом

Диаметр сверла, должен быть, выбран из таблицы стандартов в зависимости от нарезаемой в дальнейшем резьбы. Диаметр отверстия d 1 равен диаметру сверла, которым это отверстие высверливается,l – глубина сверления отверстия.

Способ изготовления глухого резьбового отверстия метчиком и его условное изображение показано на рис. 9. Следует знать, что под завернутой шпилькой или винтом остается незаполненная часть гнезда. Эта нижняя часть гнезда имеет запас полной резьбы, резьбу неполного профиля – сбег из-за нижней заборной части метчика и не нарезанную часть. Фаска в гладком отверстии выполняется до нарезания резьбы метчиком. Номинальный диаметр резьбыd равен диаметру метчика,l – полная глубина отверстия,l 0 – длина полного профиля резьбы.

Чтобы создать единую конструкцию из труб, часто используют резьбовые соединения. Благодаря такому методу сборки получается надежное соединение, предотвращающее возникновение протечек. Соединение труб при помощи резьбы — это самый быстрый и простой способ, позволяющий создать цельную и надежную конструкцию без больших временных затрат.

В нашей жизни различные коммуникации играют большую роль. Мы не можем жить без водопровода, канализации, системы отопления и многих других трубопроводов. А чтобы многочисленные трубы составили единую систему, их необходимо соединять. Существует несколько способов сделать это. Можно вставить изделия друг в друга (как поступают с некоторыми асбестоцементными трубами большого диаметра или в системе канализации из пластика) или провести сварку. Последний способ довольно надежный, но и затратный.

Однако есть еще один метод сделать из труб единую систему – использовать резьбовые соединения. При помощи такого метода производят сборку многих трубопроводов. Такое соединение достаточно надежное (если соблюдается ГОСТ) и простое в использовании.

Давайте посмотрим, какие соединения при создании трубопроводов используются. Поговорим о преимуществах и способах сборки труб.

Что представляет собой резьбовое соединение

На трубах в заводских условиях выполняется наружная резьба. Во время монтажа на нее накручивается муфта, оснащенная внутренней резьбой. В результате получается надежное и довольно герметичное скрепление изделий.

Сегодня есть много приспособлений, благодаря которым можно сделать резьбу самостоятельно. Это производится при помощи специальных плашек. Сборка труб с резьбой осуществляется во многих организациях, которые производят монтаж различных трубопроводов.

Виды резьбовых соединений

На сегодняшний день существуют различные виды крепления. Все будет зависеть от места использования труб, ведь среда их эксплуатации может быть разной. Трубопроводы применяются для транспортировки нейтральных и агрессивных продуктов, окружающая среда также может быть разной. Кроме того, вид соединения будет зависеть от используемого давления и возможных других физических воздействий.

Чаще всего используют следующие виды соединения труб при помощи резьбы (все они прописаны в ГОСТ):

• метрическая;
• дюймовая;
• упорная;
• трапециевидная;
• цилиндрическая трубная;
• метрическая коническая;
• круглая;
• коническая трубная;
• прямоугольная;
• специальная.

Все эти разновидности соединений прописаны в ГОСТ 15763-2005. Также существуют другие ГОСТ и Технические регламенты, которые характеризуют производство самих труб, муфт и различных приспособлений для монтажа.

Также сама резьба имеет свои характеристики, многие из которых указаны в ГОСТ. К ним относят следующие параметры:

1. Шаг – определяется расстоянием между смежными основаниями витков или рядом стоящими вершинами.
2. Глубина – высота самого витка или расстояние от основания до вершины.
3. Число заходов – используется однозаходная резьба, но можно найти и двухзаходную (она ускоряет процесс сборки и разборки соединения).
4. Направленность резьбы – бывает правой и левой (во втором случае резьба закручивается против хода часовой стрелки).

Еще саму резьбу можно подразделить на длинную и короткую. Первая очень удобна, так как позволяет свободно подгонять соединения на нужное расстояние.

Преимущества резьбовых соединений

Если сама труба или муфта изготавливается с соблюдением ГОСТ, то смонтированное соединение имеет массу преимуществ. При монтаже систем трубопроводов не требуется наличие специального оборудования. Все работы можно проводить обычными гаечными или разводными ключами, что значительно упрощает и ускоряет проведение соединения.

Резьбу в соответствии с ГОСТ можно нарезать практически на любом виде изделия, при этом данную работу можно выполнить двумя способами: сделать резьбу вручную или при помощи станка. Резьбовые соединения используются довольно широко. Если в газовый трубопровод самому лезть не стоит (это может быть опасно), то собрать водопровод при помощи резьбы может каждый.

Сборка труб с резьбой

Сборка резьбовых соединений – это довольно простая работа. Она не требует использования дополнительных инструментов или особых навыков у исполнителя. Чтобы соединить тубы, необходимо воспользоваться металлическими фитингами (соединительными частями). Они могут быть выполнены из чугуна или стали, первые сейчас встречаются довольно редко. Чугунные фитинги используют только в трубах, где будет проходить жидкость температурой до 175 градусов. Также в трубопроводе не должно быть давление выше 1,6 МПа.

Еще одно ограничение – это диаметр труб, он не должен превышать 40 мм. Если диаметр будет большим, например, от 50 до 100 мм, то давление не должно быть выше 1 МПа. К стальным фитингам такие ограничения не относятся, они могут использоваться в любых условиях. Для правильной сборки труб по ГОСТ необходимо закручивать фитинги до упора, но такое возможно при короткой резьбе. Если вы используете именно ее, то после вкручивания труб с обеих сторон муфта перекроет место состыковки и не даст образовываться течи.

Если используется длинная резьба, то необходимо внимательно следить за тем, насколько каждая труба вошла в муфту. Желательно, чтобы оба конца вошли в фитинг на одинаковое расстояние. Для этого удобно использовать контргайку.

Герметизация соединения труб

Сборка труб при помощи резьбы (особенно если все сделано по ГОСТ) — весьма надежный способ, но все же лучше подстраховаться. Герметизация резьбовых соединений даст вам стопроцентную защиту от протекания. Сегодня в продаже есть много различных материалов, при помощи которых можно легко провести уплотнение резьбовых соединений. Производители не стоят на месте и постоянно предлагают все новые способы избежать протечек.

Но не стоит забывать и о старых методах. Так, например, давно известная пакля – это прекрасное средство, чтобы правильно сделать уплотнение резьбовых соединений. Паклю в сантехнических, да и в других работах используют уже многие десятилетия. И этот материал еще никогда не подводил, главное, набить руку. Паклю нужно наматывать аккуратно, прямо по резьбе, в этом случае и протечек не возникнет, и внешний вид не будут омрачать торчащие куски.

Сегодня в продаже имеется специальный герметик для резьбовых соединений. Этот материал наносится на резьбу перед закручиванием муфты. Он надежно скрепляет места стыка и не допускает протечки. При этом герметик для резьбовых соединений позволяет легко разобрать трубопровод без особых усилий обычными слесарными инструментами.

Уплотнение резьбовых соединений можно производить и лентой. Такой материал универсален, прост в использовании, он отлично заменяет герметик для резьбовых соединений. Нужно обезжирить и высушить резьбу на обеих трубах, затем плотно намотать уплотнительную ленту.

Муфта будет закручиваться немного туже, но при помощи газового ключа все получится. Если вы используете герметик или уплотнительную ленту, нужно постараться все сделать за один раз. Дело в том, что если что-то не получилось, средства для герметизации нужно будет использовать новые. Но такого не произойдет с паклей, даже после откручивания муфты, поскольку этот материал можно использовать повторно.

Как понятно из статьи, использовать резьбовое соединение для создания коммуникаций из труб весьма удобно и практично. Если резьба, да и сами трубы, фитинги сделаны согласно ГОСТ, ваш трубопровод протекать не будет. При этом все работы можно легко сделать самому без использования специального инструмента и каких-либо особых навыков. Достаточно вашего желания и гаечного ключа.

http://www.youtube.com/watch?v=d7dCVJekmOg Video can’t be loaded: Сборка резьбовых соединений. Сантехника (http://www.youtube.com/watch?v=d7dCVJekmOg)

ЛЕКЦИЯ 3

РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Резьбовые соединения — это самый распространенный вид разъемных со­единений. Они осуществляются болтами, винтами, шпильками, гайками и т. п.

Основным элементом соединения является резьба, образуемая нареза­нием или накаткой на детали по винтовой линии (рис. 5.1.1, 5.1.2).

Рисунок. 5.1.1 — Винтовая линия резьбы

Угол подъема резьбы

Резьбы классифицируются по форме поверхности , на которой образуется резьба: цилиндрические и конические .

По форме профиля различают типы:

треугольные (рис. 5.1.3, а );

упорные (рис. 5.1.3, б );

трапецеидальные (рис. 5.1.3, в );

прямоугольные (рис5.1.3, г );

круглые (рис. 5.1.3, д ).

При подъеме винтовой линии слева на право — резьба правая, у левой — справа налево.

Резьбы делятся на многозаходные и однозаходные (рис. 5.1.4).

По назначению различают:

крепежные:

крепежно-уплотняющие;

ходовые (для преобразования движения).

Рисунок 5.1.2– Образование резьбы

Крепежно-уплотняющие резьбы применя­ют для соединения деталей, требующих герме­тичности (рис. 5.1.6).

Крепежные резьбы чаще однозаходные. Резь­бы для преобразования движения (вращательное в поступательное и наоборот) применяют в вин­товых механизмах (в ходовых и грузовых винтах). Они имеют трапецеидальный профиль, реже — прямоугольный.

Рисунок 5.1.3- Формы профиля резьбы:

а — треугольная; б — упорная; в — трапецеидальная; г — прямоугольная; д — круглая

Достоинства резьбовых соединений:

простота конструкции, технологичность;

удобство сборки, разборки;

высокая нагрузочная способность;

малые габариты соединений;

стандартизация изделий.

Рисунок 5.1.4- Виды резьб

а — трехзаходная; б — однозаходная

Недостаток: наличие резьбы создает концентрацию напряжений на по­верхности деталей, что снижает их прочность при переменных напряжениях.

Геометрические параметры резьбы

Основными параметрами цилиндрической резьбы являются:

d — номинальный диаметр (нагруженный диаметр резьбы винта);

d l — внутренний диаметр резьбы гайки;

d 3 — внутренний диаметр резьбы винта;

d 2 — средний диаметр резьбы, на котором ширины профилей винта и гайки совпадают;

р — шаг резьбы, т. е. расстояние между одноименными сторонами со­седних профилей;

р h — ход резьбы, т. е. расстояние между одноименными сторонами од­ного и того же витка в осевом направлении (рис. 5.1.4, а, б ).

Для однозаходной резьбы p h = р .

Для многозаходной резьбы p h = z∙р , где z — число заходов.

Ход равен пути перемещения винта вдоль своей оси при повороте на один оборот в неподвижной гайке;

α — угол профиля резьбы; наиболее распространенной является метри­ческая резьба, для которой α = 60°.

у — угол наклона боковой стороны профиля (рис. 5.1.5);

у — угол подъема резьбы (рис. 5.1.1);

Основные типы резьб. Метрическая резьба — изготовляется по стандарту с крупным и мелким шагом (табл. 1.12). Угол наклона у боковой стороны профиля дает возмож­ность самоторможения и обеспечивает восприятие больших осевых сил (рис. 5.1.5). Мелкие резьбы применяют в соединениях, работающих при пе­ременных нагрузках.

Рисунок 5.1.5– Метрическая резьба

Дюймовая резьба имеет профиль равно­бедренного треугольника с углом при вер­шине α = 55°. Число витков задают на дюйм (1 дюйм = 25,4 мм). В РФ используется при ремонта импортного оборудования.

Трубная резьба имеет профиль равнобед­ренного треугольника с закругленными вы­ступами и впадинами (рис. 5.1.6).

Рисунок 5.1.6– Трубная резьба

Трапецеидальная резьба — основная в передаче винт-гайка. Профиль — равнобочная трапеция, угол профиля α = 30°, угол наклона боковой стороны = 15° (рис. 5.1.7). Характеризуется технологичностью, малыми потерями на трение, КПД выше, чем у резьб треугольного профиля. Применяется для реверсивных передач под нагруз­кой (домкраты, прессы, ходовые винты станков).

Упорная резьба (рис. 5.1.8). Профиль — неравнобочная трапеция с = 3°. Применяют в передаче винт-гайка при больших односторонних нагрузках (винты домкратов, прессов).

Рисунок 5.1.7– Трапециедальняя резьба Рисунок 5.1.8– Упорная резьба

Прямоугольная резьба (рис. 5.1.9). Профиль резьбы — квадрат, = 0°. Имеет самый высо­кий среди резьб КПД, но затруднительна в изготовлении. Затруднение вызваны тем, что эту резьбу нельзя фрезеровать и шлифовать, т. к. угол профиля α = 0°. Не стандартизиро­вана. Применение ограниченно (малонагруженные передачи винт-гайка).

Рис. 5.1.9. Прямоугольная резьба

Таблица 1.12 — Основные размеры метрической резьбы, мм (по ГОСТ 9150-81. ГОСТ 8724-81

d, D — наружные диаметры соответственно наружной резьбы (болта) и внутренней резьбы (гайки);

d 2 , D 2 — средние диаметры соответственно болта и гайки;

d 1 , D 1 — внутренние диаметры соответствен­но болта и гайки;

d 3 — внутренний диаметр болта по дну впа­дины;

р — шаг резьбы;

Н — высота исходного треугольника.

Номинальные значения диаметров резьбы должны соответствовать указанным на чертеже и в таблице.

Шаг резьбы р	Диаметр резьбы
	наружный		внутренний	внутренний по дну впадины
С крупным шагом

Продолжение табл. 1.12
	Диаметр резьбы
Шаг резьбы р	наружный		внутренний	внутренний по дну впадины

Конструктивные формы резьбовых соединений. Наибольше распространение среди резьбовых деталей получили кре­пежные болты, шпильки, винты, гайки.

Соединение болтом (рис. 5.1.10, а ) применяют для деталей сравнительно малой толщины, а также при многократной разработке и сборке соедине­ний. При большой толщине соединяемых деталей предпочтительны шпильки (рис. 5.1.10, в ).

Рисунок 5.1.10. Виды резьбовых соединений: Рисунок 5.1.11. Формы головок болтов:

а — соединение болтом; б — соединение вин- а — шестигранные; б, е — полукруглые; том; в — соединение шпилькой е, ж — цилиндрические; г, д — по

Болты и крепежные винты различают по форме головок, форме стержня, а также по степени точности изготовления (рис. 5.1.11).

Чаще применяют болты и винты с шестигранной головкой, так как они позволяют приложить больший момент завинчивания и получить большие силы затяжки деталей.

Гайки различают в зависимости от формы, высоты и точности изготовле­ния (рис. 1.46, 1.47).

Шайбы подкладывают под гайки увеличивая этим опорную поверх­ность и предохраняя детали от задиров. Существуют шайбы пружинные, стопорные и др. применяемые для предохранения резьбовых деталей от самоотвинчивания.

Рисунок. 5.1.12 — Виды гаек: Рисунок 5.1.13 — Гайки шестигранные:

а — гайка круглая, б — гайка-барашек а — нормальной высоты; б — высокая; в —

узкие; г — корончатые

КПД винтовой пары. При переменных нагрузках условие самоторможения не наблюдается, по­этому применяют различные способы стопорения.

КПД винтовой пары определяется как отношение полезной работы W п на винте к затраченной W З за один оборот винта или гайки.

где — угол подъема резьбы;- приведенный угол трения,

f » — приведенный коэффициент трения (рис. 5.1.1).

Значение КПД имеет смысл для передачи винт-гайка. Для повышения КПД применяют многозаходную резьбу с углом подъема до 40°, а также антифрикционные материалы (бронзу и др.), вводят смазочные материалы.

Классы прочности и материалы резьбовых изделий. Стальные болты, шпильки и винты изготовляют 12 классов прочности, которые обозначают двумя числами, разделенными точкой: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8 и т. д. Первое число, умноженное на 100, указывает мини­мальное значение временного сопротивления в Н/мм 2 (МПа); произве­дение чисел, умноженное на 10, определяют предел текучести в Н/мм 2 .

Класс прочности деталей выбирается в зависимости от степени нагружен­ности. При малой нагруженности принять 5.6; 6.6 — для средней нагруженности; 12.9 — для высокой нагруженности.

Таблица 1.13 — Классы прочности и механические характеристики болтов, гаек (выборка)
Класс прочности	Временное сопротивление ств, Н/мм 2 (МПа)	Предел текучести от, Н/мм 2 (МПа)	Марка стали
				20, СтЗкпЗ

Для стандартных крепежных резьбовых деталей общего назначения применяют низко- и среднеуглеродистые стали по ГОСТ 1759.4-87.

Таблица 1.14 — Механические характеристики марок сталей
Марка стали	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа	Предел выносли­вости МПа	Марка стали	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа	Предел выносли­вости , МПа

Углеродистые стали 10…35 являются дешевыми и позволяют изготов­лять болты, винты, гайки методом штамповки с последующей накаткой резьбы. Легированные стали ЗОХ, 30ХГСА применяют при высоких нагруз­ках на детали, испытывающих переменные и ударные нагрузки.

Значения допускаемых напряжений определяют в зависимости от предела текучести , так как в большинстве случаев резьбовые изделия изготовля­ют из пластичных материалов.

При расчете на растяжение: , (- см. табл. 1.14).

При расчете на срез: ср = 0,4 .

При расчете на смятие: см = 0,8 .

Значения допускаемого коэффициента запаса прочности зависят от характера нагрузки, качества монтажа (контролируемая или неконтро­лируемая затяжка), материала крепежных деталей из углеродистых сталей:

для незатянутых соединений = 1,5…2 (в общем машинострое­нии);

для грузоподъемного оборудования = 3…4;

для затянутых соединений = 1,3…2, (при контролируемой затяж­ке) и- при неконтролируемой затяжке.

Типовые схемы расчета болтов

Рисунок 5.1.14 – Нагружение стержня винта растягивающей силой

Опыт эксплуатации машин, аппаратов показал, что отказы соединений обычно происходят из-за разруше­ния резьбовых изделий и разгерметизации стыков. Как правило происходит поломка болтов и шпилек по резь­бовой части. Реже встречаются поломки болтов под го­ловкой и срез резьбы в гайке. Рассмотрим некоторые случаи нагружения болтов (винтов).

1. Стержень винта нагружен только внешней растя­гивающей силой F (pиc. 5.1.14). Опасным является сечение резьбы по диаметру d 1 — внутренний диаметр резьбы.

Условие прочности при растяжении:

Расчетный диаметр d 1 — согласовать со стандартом и записать найденный номинальный диаметр резьбы.

Рисунок 5.1.15

2. Болт затянут (кре­пление крышек корпусов редукторов, крепление герме­тичных крышек). Болт затягивается осевой силой F 0 и закручивается моментом сил трения в резьбе (рис. 5.1.15).

Напряжение растяжения от силы F зат :

где d paсч = d — 0,94p ;

d и р — наружный диаметр резьбы и шаг резьбы;

F зат — на практике определяют:

F зат = К зат F , где

К зат — коэффициент затяжки по условию нераскрытия стыка.

При постоянной нагрузке К зат = 1,25…2.

При переменной нагрузке К зат = 2,5…4.

При металлической фасонной прокладке К зат = 2…3.

При металлической плоской прокладке К зат = 3…5.

Напряжение кручения от трения в резьбе

где — угол подъема резьбы;

Приведенный угол трения.

Эквивалентное напряжение по теории энергии формоизменения

Подставляя выражение ив формулуи принимая для стан­дартных болтов с метрической резьбой= 2°30″,d 2 /d l = 1,12 и f = 0,15; чему соответствует = 8°40″, получим.

Резьбовым называют разъемное соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Основные определения, относящиеся к резьбам общего назначения, стандартизованы.

Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных, в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60% от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машиностроении объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых деталей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, технологичностью и возможностью точного изготовления.

Недостатки резьбовых деталей: значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения и низкий КПД подвижных резьбовых соединений.

Резьбы изготовляют либо пластической деформацией (накатка на резьбонакатных станках, выдавливание на тонкостенных металлических изделиях), либо резанием (на токарно-винторезных, резьбонарезных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных станках или вручную метчиками и плашками); на деталях из стекла, пластмассы, металлокерамики; иногда на деталях из чугуна резьбу изготовляют отливкой или прессованием . Следует отметить, что накатывание резьбы круглыми или плоскими плашками на резьбонакатных станках – самый высокопроизводительный метод, с помощью которого изготовляется большинство стандартных крепежных деталей с наружной резьбой, причем накатанная резьба прочнее нарезанной, так как в первом случае не происходит перерезание волокон металла заготовки, а поверхность резьбы наклепывается.

Диаметры стержней под накатывание и нарезание резьб, диаметры отверстий под нарезание резьб, а также выход резьбы (сбеги, недорезы, проточки и фаски) стандартизованы. Кроме того, стандартизованы метки (в виде прорезей) на деталях с левой резьбой.

Основные геометрические параметры резьбы (рис. 1.9):наружный диаметр d ,D (по стандартамдиаметры наружной резьбы обозначают строчными, а диаметры внутренней резьбы – прописными буквами); внутренний диаметр d 1 D 1 ,среднийдиаметр d 2 ,D 2 – диаметр воображаемого цилиндра, на поверхности которого толщина витка равна ширине впадины; угол профиля α, шаг резьбыр – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы; число заходовп (заходность резьбы легко определяется на торце винта по числу сбегающих витков); ход резьбыр n = пр – величина относительного осевого перемещения гайки или винта за один оборот (в целях унификации обозначений шаг резьбы, как и шаг зубьев зубчатых колес, будем обозначать строчной буквой р, а не прописной, как по стандартам на резьбы).

К основным параметрам относится угол подъема резьбы ψ – угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы в точках, лежащих на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. Угол подъема резьбы определяется зависимостью

tgψ= np /(πd 2).

Диаметр, условно характеризующий размер резьбы, называется номинальным ; для большинстварезьб в качестве номинального диаметра резьбы принимается наружный диаметр.

Классификация резьб. Классифицировать резьбы можно по многим признакам: по форме профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная, круглая и др.); по форме поверхности (цилиндрическая, коническая); по расположению (наружная, внутренняя); по числу заходов (однозаходная, многозаходная); по направлению заходов (правая, левая); по величине шага (с крупным, мелким); по эксплуатационному назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная).

Крепежные резьбы (метрическая, дюймовая) предназначены для скрепления деталей; крепежно-уплотнительные (трубные, конические) применяют в соединениях, требующих не только прочности, но и герметичности; ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная) служат для передачи движения и применяются в передачах винт – гайка, которые будут рассматриваться позже; специальные резьбы (круглая, окулярная, часовая и др.) имеют специальное назначение. Большинство применяемых в нашей стране резьб стандартизовано.

В этой главе мы будем в основном рассматривать конструкцию и расчет деталей и соединений с крепежной резьбой, имеющей в машиностроении наиболее широкое применение, а также ознакомимся со стандартами на ходовые резьбы.

Метрическая резьба . Форма и размеры профиля этой резьбы, диаметры и шаги, основные размеры регламентированы стандартами. Кроме того, стандартизованы: резьба метрическая для приборостроения, резьба метрическая коническая, резьба метрическая на деталях из пластмасс (неуказанные номера стандартов и срок их действия легко установить по Указателю стандартов, переиздаваемому ежегодно).

Метрическая резьба (см. рис.1.9) имеет исходный профиль в виде равностороннего треугольникас высотой H , вершины профиля срезаны, как показано на рисунке, а впадины притуплены, что необходимо для уменьшения концентрации напряжений и по технологическим соображениям (для увеличения стойкости резьбонарезного и резьбонакатного инструмента). Форма впадины резьбы болта может быть закругленной или плоскосрезанной. В резьбе предусмотрен радиальный зазор, который делает ее негерметичной.

По стандарту метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. При одном и том же номинальном диаметре метрическая резьба может иметь один крупный и пять мелких шагов, например, при номинальном диаметре 20 мм метрическая резьба имеет крупный шаг, равный 2,5 мм, и пять мелких шагов, равных: 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5мм. Резьбы с мелким шагом имеют меньшую высоту профиля и меньше ослабляют сечение детали; кроме того, эти резьбы имеют меньшие углы подъема резьбы и обладают повышенным самоторможением. Поэтому резьбы с мелким шагом применяют для соединения мелких тонкостенных деталей и при действии динамических нагрузок.

В машиностроении основное применение находит метрическая резьба с крупным шагом как более прочная и менее чувствительная к ошибкам изготовления и износу. Крепежные резьбовые детали имеют обычно правую однозаходную резьбу; левая резьба применяется редко.

Допуски и посадки метрических резьб стандартизованы. Согласно действующим стандартам, точность метрических резьб обозначают полем допуска среднего, наружного (для болта) или внутреннего (для гайки) диаметра; в обозначении допуска цифра указывает степень точности, а буква – основное отклонение. Поля допусков установлены в трех классах точности: точном (для прецизионных резьб), среднем (для общего применения), грубом (при технологической невоз­можности получения большей точности). Для среднего класса полями допусков предпочтительного применения являются: 6H (для гаек) и 6g (для болтов), что обеспечивает посадку 6H /6g с зазором. Кроме посадок с зазором стандартами предусмотрены посадки переходные и с натягом.

Дюймовая резьба (рис. 1.10). Эта крепежная резьба имеет треугольный профиль с углом α = 55°, номинальный диаметр ее задается в дюймах (1″ = 25,4 мм), а шаг – числом витков, приходящихся на один дюйм длины резьбы. Дюймовая резьба подобна применяемой в Англии, США и некоторых других странах резьбе Витворта; в нашей стране она используется только при ремонте импортных машин. Применение дюймовой крепежной резьбы в новых конструкциях запрещено, а стандарт на нее ликвидирован без замены.

Из дюймовых резьб в нашей стране стандартизованы и находят применение: трубная цилиндрическая, трубная коническая (обе с углом профиля 55°) и коническаядюймовая с углом профиля 60°. Эти резьбы применяют в трубопроводах, они являются крепежно-уплотнительными.

Рис. 1.10. Основные геометрические параметры дюймовой резьбы

Трапецеидальная резьба (рис.1.11). Профиль этой резьбы представляет собой равнобокую трапецию с углом между боковыми сторонами α = 30°. Профили, основные размеры и допуски трапецеидальных резьб стандартизованы, причем предусмотрены резьбы с мелким, средним и крупным шагами.

Рис. 1.11. Основные геометрические параметры трапецеидальной резьбы

Упорная резьба (рис.1.12). Профиль этой резьбы представляет собой неравнобокую трапециюс углами наклона боковых сторон к прямой, перпендикулярной оси резьбы, равными 3 и 30°. Основные размеры и допуски упорной резьбы для диаметров от 10 до 600мм регламентированы ГОСТом. Стандартизована также резьба упорная усиленная для диаметров от 80 до 2000мм, у которой одна сторона профиля наклонена под углом 45°.

Рис. 1.12. Основные геометрические параметры упорной резьбы

Трапецеидальная и упорная резьбы являются ходовымии применяются в передачах винт – гайка. Так, например, трапецеидальная резьба применяется для ходовых винтов токарно-винторезных станков, где возникают реверсивные нагрузки, упорная резьба применяется при односторонних нагрузках, например, для грузовых винтов домкратов и прессов, причем усилие воспринимается стороной, имеющей угол наклона 3°.

Трапецеидальную и упорную резьбы можно нарезать на резьбофрезерных, токарно-винторезных станках (последний способ значительно менее производителен), а окончательную обработку производить на резьбошлифовальных станках.

Прямоугольная резьба (рис.1.13). Эта резьба не стандартизована и имеет ограниченное применение в неответственных передачах винт – гайка. Эта резьба из всех имеет наибольший КПД, но ее нельзя фрезеровать и шлифовать, так как угол профиля α=0; прочность прямоугольной резьбы ниже, чем у других резьб.

Рис. 1.13. Основные геометрические параметры прямоугольной резьбы

Крепежные резьбовые соединения и их детали . Основные и наиболее распространенные типы крепежных резьбовых соединений (рис.1.14): болтовое (а ),винтовое (б ) и шпилечное (в ). Детали этих соединений: болты, гайки, винты, шпильки и шайбы . Геометрические формы, размеры, варианты исполнения и технические требования на эти детали и их элементы регламентированы многочисленными стандартами.

Рис. 1.14. Основные типы крепежных резьбовых соединений

Наиболее дешевы и технологически просты болтовые соединения, так как они не требуют нарезания резьбы в соединяемых деталях. Соединения винтами и шпильками применяют в тех случаях, когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину. Болтовые и шпилечные соединения используют тогда, когда в процессе эксплуатации соединяемые детали подвергаются многократной разборке и сборке.

Детали резьбовых соединений делятся на детали общего назначения и специальные . Конструкция и расчет специальных деталей в этом учебнике не рассматриваются.

Болты общего назначения с шестигранной головкой (рис. 1.15) бывают грубой, нормальной и повышенной точности трех исполнений: без отверстий, с отверстием в стержне и с отверстиями в головке. Стандартами предусмотрены разные варианты конструкций болтов: с уменьшенной шестигранной головкой, с направляющим подголовком, с полукруглой головкой, потайной головкой, усом, квадратным подголовком и др.

Рис. 1.15. Болты общего назначения с шестигранной головкой

Кроме того, стандартизованы болты откидные двух типов (рис.1.16, а ),служащие для быстрого зажима и освобождения деталей; рым-болты (рис. 1.6, б ), которые служат для транспортировки тяжелыхдеталей или изделии, например, больших редукторов; болты фундаментные, применяемые для крепле­ниястанины или корпуса изделия к фундаменту, болты высокопрочные, болты конические и др.

Рис. 1.16. Стандартные болты откидные и рым-болты

Гайки общего назначения шестигранные бывают грубой, нормальной и повышенной точностис одной или двумя наружными фасками. Стандартами предусмотрены разные варианты конструкций гаек: с уменьшенным размером «под ключ», гайки высокие, особо высокие, низкие, прорезные и корончатые (рис.1.17, а ). Кроме того, стандартизованы гайки круглые шлицевые и с отверстиями «под ключ», расположенными радиально или на торце (рис.1.17, б ),гайки-барашки для завинчивания без ключа (рис.1.17, в ),гайки колпачковые, гайки высокопрочные и др.

Рис. 1.17. Варианты конструкций стандартных гаек

Винты общего назначения делятся на крепежные и установочные (рис.1.18, ж ); последние служат для фиксации положения деталей, причем форма и размеры отверстий под установочные винты стандартизованы. Винты в зависимости от формы головок бывают: с полукруглой (рис.1.18, а ), цилиндрической (рис.1.18, б ), с цилиндрической скругленной (рис.1.18, в ), с полупотайной (рис.1.18, г ), с потайной (рис.1.18, д ) головками, с шестигранным углублением «под ключ» (рис.1.18, е ), скрестообразным шлицем под специальную отвертку, с накатанной головкой, с шестигранной и квадратной головками и др. Кроме того, стандартизованы винты самонарезающие для металла и пластмассы, винты невыпадающие и шурупы , служащие для соединения деталей из дерева и мягких пластмасс. В отличие от винтов, шурупы имеют острый конический конец и резьбу с крупным шагом.

Стержни крепежных винтов (как и болтов) могут иметь одинаковый по всей длине диаметр, либо быть с уменьшенным диаметром ненарезанной части (рис. 1.18, в , г , д ).

Рис. 1.18. Винты общего назначения

В машиностроении чаще других применяют винты с шестигранными головками, так как они позволяют осуществить ключом большую силу затяжки и удобны при завинчивании и отвинчивании (поворот ключа до перехвата всего на 1 / 6 оборота).

Шпильки (см. рис.1.14, в )могут иметь ввинчиваемые концы нормальной и повышенной точности с длиной от d до 2,5d ,где d – диаметр шпильки. Конструкция и размеры шпилек стандартизованы.

Концы болтов, винтов и шпилек регламентированы специальным стандартом и показаны на рис.1.19.

Рис. 1.19. Конструктивные выполнения концов болтов, винтов и шпилек

Технические требования на крепежные резьбовые детали стандартизованы и устанавливают для болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей двенадцать классов прочности в зависимости от значения минимального временного сопротивления и предела текучести стали; для гаек из тех же материалов установлено семь классов прочности .

Шайбы подкладывают под гайки или головки болтов для увеличения опорной площади, уменьшения напряжений смятия и предохранения деталей от задиров. Стальные шайбы цилиндрической формы (рис.1.20,а ),согласно стандартам, изготовляют двух исполнений (без фасок и с одной наружной фаской) и двух классов точности А и С. Кроме того, стандартизованы шайбы увеличенные и уменьшенные, шайбы стопорные с внутренними и наружными зубьями, шайбы косые (для соединения деталей, имеющих уклон), шайбы упорные быстросъемные , шайбы к высокопрочным болтам, шайбы пружинные (рис.1.20, б ) и др. Для предотвращения изгиба стержня болта или шпильки и перекоса опорных поверхностей применяют сферические шайбы.

Рис. 1.20. Стандартные шайбы цилиндрической формы и пружинные

Средства против самоотвинчивания резьбовых деталей. Все крепежные резьбы однозаходныеимеют малый угол подъема резьбы и удовлетворяют условию самоторможения. Однако опыт эксплуатации резьбовых соединений показывает, что при вибрациях, переменной или ударной нагрузке происходит ослабление резьбового соединения и самоотвинчивание деталей. Для повы­шения надежности и предохранения резьбовых соединений от самоотвинчивания (иначе говоря, для стопорения) применяют различные способы. Первый из них основан на том, что в резьбе создается дополнительное трение путем установки контргайки (рис.1.21,а ) или пружинной шайбы (рис.1.14, в ), применения контргаек цангового типа , самоконтрящихся гаек и т.д. Заметим, что пружинные шайбы (см. рис.1.20, б )для правой и левой резьб должны иметь разное направление витка и наклон прорези, так как острые края шайбы должны врезаться в тело гайки и детали и дополнительно препятствовать самоотвинчиванию. Второй способ заключается в жестком соединении болта и гайки с помощью специальных деталей, например, стандартного шплинта (рис. 1.21, б ), для чего применяют прорезные или корончатые гайки и болты с отверстиями в стержне; жесткое соединение гайки или винта с деталью можно осуществить с помощью стандартной стопорной шайбы с лапкой (рис. 1.21, в );жесткое соединение болтов иногда выполняют с помощью проволоки (рис. 1.21, г ). Третий способ предохранения от самоотвинчивания заключается в превращении резьбового соединения в неразъемное и применяют его для соедине­ний, не требующих разборки (путем приварки, кернения, расклепывания) или разбирающихся очень редко (путем пайки, а для мелких резьбовых деталей применяют лак, краску, смолу).

Рис. 1.21. Способы стопорения резьбовых соединений

Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова

Тема: Резьба и резьбовые соединения

Выполнил:

студент группы ПГС-84

Чирков А.В.

Проверила: Баянова Е.Э.

Барнаул 2009

2. Основные параметры резьбы

3.Классификация резьбы

4 Условное изображение резьбы

5.Условное обозначение резьбы

6. Резьбовые соединения

7.Описание деталей

Литература

Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Основные определения, относящиеся к резьбам общего назначения, стандартизованы.

Если в качестве поверхности принять цилиндр, то полученная на его поверхности траектория движения точки называется цилиндрической винтовой линией. Если движение точки по образующей и вращение образующей вокруг оси равномерны, то винтовая цилиндрическая линия является линией постоянного шага. На развертке боковой поверхности цилиндра такая винтовая линия преобразуется в прямую линию.

Если на поверхности цилиндра или конуса прорезать канавку по винтовой линии, то режущая кромка резца образует винтовую поверхность, характер которой зависит от формы режущей кромки. Образование винтового выступа можно представить как движение треугольника, трапеции, квадрата по поверхности цилиндра или конуса так, чтобы все точки фигуры перемещались по винтовой линии. В случае, если подъем винтового выступа на видимой (передней) стороне идет слева направо, резьба называется правой, если подъем винтового выступа идет справа налево – левой.

Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60 % от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машиностроении объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых деталей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, технологичностью и возможностью точного изготовления.

Недостатки резьбовых деталей: значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения и низкий КПД подвижных резьбовых соединений.

Резьбы изготовляют либо пластической деформацией (накатка на резьбонакатных станках, выдавливание на тонкостенных металлических изделиях), либо резанием (на токарно-винторезных, резьбонарезных, резьбофрезерных, резьбошлифовальных станках или вручную метчиками и плашками); на деталях из стекла, пластмассы, металлокерамики, иногда на деталях из чугуна резьбу изготовляют отливкой или прессованием. Следует отметить, что накатывание резьбы круглыми или плоскими плашками на резьбонакатных станках — самый высокопроизводительный метод, с помощью которого изготовляется большинство стандартных крепежных деталей с наружной резьбой, причем накатанная резьба прочнее нарезанной, так как в первом случае не происходит перерезание волокон металла заготовки, а поверхность резьбы наклепывается.

Диаметры стержней под накатывание и нарезание резьб, диаметры отверстий под нарезание резьб, а также выход резьбы (сбеги, недорезы, проточки и фаски) стандартизованы. Кроме того, стандартизованы метки (в виде прорезей) на деталях с левой резьбой.

2. Основные параметры резьбы

Наружный диаметр d, D (по стандартам диаметры наружной резьбы обозначают строчными, а диаметры внутренней резьбы — прописными буквами); внутренний диаметр d 1 , D 1 , средний диаметр d 2 , D 2 — диаметр воображаемого цилиндра, на поверхности которого толщина витка равна ширине впадины; угол профиля

, шаг резъбы р — расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы; число заходов n (заходность резьбы легко определяется на торце винта по числу сбегающих витков); ход резьбы — величина относительного осевого перемещения гайки или винта за один оборот (в целях унификации обозначений шаг резьбы, как и шаг зубьев зубчатых колес, будем обозначать строчной буквой р, а не прописной, как по стандартам на резьбы).

К основным параметрам относится угол подъема резьбы

— угол, образованный касательной к винтовой линии резьбы в точках, лежащих на среднем диаметре, и плоскостью, перпендикулярной оси резьбы. Угол подъема резьбы определяется зависимостью

Диаметр, условно характеризующий размер резьбы, называется номинальным; для большинства резьб в качестве номинального диаметра резьбы принимается наружный диаметр.

3.Классификация резьбы

Классифицировать резьбы можно по многим признакам: по форме профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная, круглая и др.); по форме поверхности (цилиндрическая, коническая); по расположению (наружная, внутренняя); по числу заходов (однозаходная, многозаходная); по направлению заходов (правая, левая); по величине шага (с крупным, с мелким); по эксплуатационному назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная).

Крепежные резьбы (метрическая, дюймовая) предназначены для скрепления деталей; крепежно-уплотнительные (трубные, конические) применяют в соединениях, требующих не только прочности, но и герметичности; ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная) служат для передачи движения и применяются в передачах винт-гайка; специальные резьбы (круглая, окулярная, часовая и др.) имеют специальное назначение. Большинство применяемых в нашей стране резьб стандартизовано.

Метрическая резьба.(рис 1)

Форма и размеры профиля этой резьбы, диаметры и шаги, основные размеры регламентированы стандартами. Кроме того, стандартизованы резьба метрическая для приборостроения, резьба метрическая коническая, резьба метрическая на деталях из пластмасс (не указанные номера стандартов и срок их действия легко установить по «Указателю стандартов», переиздаваемому ежегодно).

Метрическая резьба имеет исходный профиль в виде равностороннего треугольника с высотой H, вершины профиля срезаны, а впадины притуплены, что необходимо для уменьшения концентрации напряжений и по технологическим соображениям (для увеличения стойкости резьбонарезного и резьбонакатного инструмента). Форма впадины резьбы болта может быть закругленной или плоскосрезанной. В резьбе предусмотрен радиальный зазор, который делает ее негерметичной.

По стандарту метрические резьбы делятся на резьбы с крупным и мелким шагом. При одном и том же номинальном диаметре метрическая резьба может иметь один крупный и пять мелких шагов, например, при номинальном диаметре 20 мм метрическая резьба имеет крупный шаг, равный 2,5 мм, и пять мелких шагов, равных 2; 1,5; 1; 0,75; 0,5 мм. Резьбы с мелким шагом имеют меньшую высоту профиля и меньше ослабляют сечение детали; кроме того, эти резьбы имеют меньшие углы подъема резьбы и обладают повышенным самоторможением. Поэтому резьбы с мелким шагом применяют для соединения мелких тонкостенных деталей и при действии динамических нагрузок.

В машиностроении основное применение находит метрическая резьба с крупным шагом как более прочная и менее чувствительная к ошибкам изготовления и износу. Крепежные резьбовые детали имеют обычно правую однозаходную резьбу; левая резьба применяется редко.

Допуски и посадки метрических резьб стандартизованы. Согласно действующим стандартам, точность метрических резьб обозначают полем допуска среднего, наружного (для болта) или внутреннего (для гайки) диаметра; в обозначении допуска цифра указывает степень точности, а буква — основное отклонение. Поля допусков установлены в трех классах точности: точном (для прецизионных резьб), среднем (для общего применения), грубом (при технологической невозможности получения большей точности). Для среднего класса полями допусков предпочтительного применения являются: 6H (для гаек) и 6g (для болтов), что обеспечивает посадку 6H/6g с зазором. Кроме посадок с зазором стандартами предусмотрены посадки переходные и с натягом.

Дюймовая резьба.

Эта крепежная резьба имеет треугольный профиль с углом

= 55°, номинальный диаметр ее задается в дюймах (1″ = 25,4 мм), а шаг — числом витков, приходящихся на один дюйм длины резьбы. Дюймовая резьба подобна применяемой в Англии, США и некоторых других странах резьбе Витворта; она используется у нас лишь при ремонте импортных машин. Применение дюймовой крепежной резьбы в новых конструкциях запрещено, а стандарт на нее ликвидирован без замены.

Трубная цилиндрическая резьба.(рис 2)

В соответствии с ГОСТ 6367–81 трубная цилиндрическая резьба имеет профиль дюймовой резьбы, т.е. равнобедренный треугольник с углом при вершине, равным 55°. Номинальный размер резьбы условно отнесен к внутреннему диаметру трубы (к величине условного прохода). Так, резьба с номинальным диаметром 1 мм имеет диаметр условного прохода 25 мм, а наружный диаметр 33,249 мм.

Трубную резьбу применяют для соединения труб, а также тонкостенных деталей цилиндрической формы. Такого рода профиль (55°) рекомендуют при повышенных требованиях к плотности (непроницаемости) трубных соединений. Применяют трубную резьбу при соединении цилиндрической резьбы муфты с конической резьбой труб, так как в этом случае отпадает необходимость в различных уплотнениях

Трубная коническая резьба.(рис 3)

Параметры и размеры трубной конической резьбы определены ГОСТ6211–81, в соответствии с которым профиль резьбы соответствует профилю дюймовой резьбы. Резьба стандартизована для диаметров от 16″ до 6″ (в основной плоскости размеры резьбы соответствуют размерам трубной цилиндрической резьбы). Применяется резьба для резьбовых соединений топливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков.

Трапецеидальная резьба.(рис 4)

Профиль этой резьбы представляет собой равнобокую трапецию с углом между боковыми сторонами

=30°. Профили, основные размеры и допуски трапецеидальных резьб стандартизованы, причем предусмотрены резьбы с мелким, средним и крупным шагами. Трапецеидальная резьба применяется для преобразования вращательного движения в поступательное при значительных нагрузках и может быть одно- и многозаходной (ГОСТ 24738–81 и 24739–81), а также правой и левой.

Упорная резьба.(рис 5)

Профиль этой резьбы представляет собой неравнобокую трапецию с углами наклона боковых сторон к прямой, перпендикулярной оси резьбы, равными 3 и 30°. Основные размеры и допуски упорной резьбы для диаметров от 10 до 600 мм регламентированы ГОСТом. Стандартизована также резьба упорная усиленная для диаметров от 80 до 2000 мм, у которой одна сторона профиля наклонена под углом 45°.

Трапецеидальная и упорная резьбы являются ходовыми и применяются в передачах винт-гайка. Так, например, трапецеидальная резьба применяется для ходовых винтов токарно-винторезных станков, где возникают реверсивные нагрузки; упорная резьба применяется при односторонних нагрузках, например для грузовых винтов домкратов и прессов, причем усилие воспринимается стороной, имеющей угол наклона 3°.

Трапецеидальную и упорную резьбы можно нарезать на резьбо-фрезерных, токарно-винторезных станках, а окончательную обработку производить на резьбо-шлифовальных станках.

Прямоугольная резьба.(рис 6)

Эта резьба не стандартизована и имеет ограниченное применение в неответственных передачах винт — гайка. Эта резьба из всех имеет наибольший КПД, но ее нельзя фрезеровать и шлифовать, так как угол профиля

= 0; прочность прямоугольной резьбы ниже, чем у других резьб.

Круглая резьба.(рис 7)

Круглая резьба стандартизована. Профиль круглой резьбы образован дугами, связанными между собой участками прямой линии. Угол между сторонами профиля

=30°.Резьба применяется ограниченно: для водопроводной арматуры, в отдельных случаях для крюков подъемных кранов, а также в условиях воздействия агрессивной среды.

4. Условное изображение резьбы ГОСТ 2.311–68

Построение винтовой поверхности на чертеже-длительный и сложный процесс, поэтому на чертежах изделий резьба изображается условно, в соответствии с ГОСТ 2.311–68. Винтовую линию заменяют двумя линиями–сплошной основной и сплошной тонкой. Резьбы подразделяются по расположению на поверхности детали на наружную и внутреннюю.

Условное изображение резьбы на стержне

Наружная резьба на стержне(рис. 1) изображается сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими – по внутреннему диаметру, а на изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси стержня, тонкую линию проводят на ¾ окружности, причем эта линия может быть разомкнута в любом месте (не допускается начинать сплошную тонкую линию и заканчивать ее на осевой линии). Расстояние между тонкой линией и сплошной основной не должно быть меньше 0,8 мм и больше шага резьбы, а фаска на этом виде не изображается. Границу резьбы наносят в конце полного профиля резьбы (до начала сбега) сплошной основной линией, если она видна. Сбег резьбы при необходимости изображают сплошной тонкой линией.

Из технологических соображений на части детали (стержня) может быть осуществлен недовод резьбы. Суммарно недовод резьбы и сбег представляют собой недорез резьбы (рис. 2) .Размер длины резьбы указывается, как правило, без сбега.

Условное изображение резьбы в отверстии

Внутренняя резьба (рис.3) – изображается сплошной основной линией по внутреннему диаметру и сплошной тонкой – по наружному. Если при изображении глухого отверстия, конец резьбы располагается близко к его дну, то допускается изображать резьбу до конца отверстия.

Резьбу с нестандартным профилем показывают одним из способов, приведенных на рисунке 4. В обозначение резьбы входят слово Резьба и все необходимые размеры, и предельные отклонения, а также сведения о числе заходов, направлении резьбы.

Условное изображение резьбы в сборе

На разрезах резьбового соединения в изображении на плоскости, параллельной его оси в отверстии, показывают только ту часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня. Штриховку в разрезах и сечениях проводят до сплошной основной линии, т.е. до наружного диаметра наружной резьбы и внутреннего диаметра внутренней.

Если резьбу показывают как невидимую, применяют штриховые линии одинаковой толщины по наружному и внутреннему диаметрам резьбы. На разрезах резьбового соединения изображают стержень с резьбой, закрывающий резьбу в отверстии. Таким образом, в продольном разрезе в отверстии показывают только ту часть резьбы, которая не закрыта резьбовым стержнем (рис. 5).

5. Условное обозначение резьбы

Для обозначения резьб пользуются стандартами на отдельные типы резьб. Для всех резьб, кроме конических и трубной цилиндрической, обозначения относятся к наружному диаметру и проставляются над размерной линией, на ее продолжении или на полке линии-выноски. Обозначения конических резьб и трубной цилиндрической наносят только на полке линии-выноски. Резьбу на чертеже условно обозначают в соответствии со стандартами на изображение, диаметры, шаги и т. д.

Метрическая резьба обозначается в соответствии с ГОСТ 9150–81. Метрическая резьба подразделяется на резьбу с крупным шагом, обозначаемой буквой М с указанием номинального диаметра цилиндрической поверхности, на которой резьба выполнена, например М12, и резьбу с мелким шагом, обозначаемой указанием номинального диаметра, шага резьбы и поля допуска, например М24(2–6g или М12(1–6Н)). При обозначении левой резьбы после условного обозначения ставят LH.

Многозаходные резьбы, например трех-заходная, обозначается М24(З(P1)LH, где М – тип резьбы, 24 – номинальный диаметр, 3 – ход резьбы, P1 – шаг резьбы. Приведенные обозначения левой и многозаходной резьб могут быть отнесены ко всем метрическим резьбам.

Метрическая коническая резьба обозначается в соответствии с ГОСТ 25229–82. В обозначение резьбы включаются буквы МК. Применяются соединения внутренней цилиндрической резьбы с резьбой наружной конической. Размеры элементов профиля конической и цилиндрической резьб принимаются по ГОСТ 9150–81. Соединение такого типа должно обеспечивать ввинчивание конической резьбы на глубину не менее 0,8l (где l – длина резьбы без сбега). Обозначение внутренней цилиндрической резьбы состоит из номинального диаметра, шага и номера стандарта (например: М20(1,5 ГОСТ 25229–82)).

Соединение внутренней цилиндрической резьбы с наружной конической обозначается дробью М/МК, номинальным диаметром, шагом и номером стандарта: М/МК 20(1,5LH ГОСТ 25229–82. При отсутствии особых требований к плотности соединений такого рода или при применении уплотнений для достижения герметичности таких соединений номер стандарта в обозначении соединений опускается, например: М/МК 20(1,5LH). Поле допуска среднего диаметра внутренней цилиндрической резьбы должно соответствовать 6Н по ГОСТ16093–81, а предельное отклонение внутреннего диаметра и среза впадин внутренней цилиндрической резьбы принимается в пределах: верхнее предельное отклонение (+0,12) -г- (+0,15), а нижнее предельное отклонение равняется 0.

Трубная цилиндрическая резьба. Условное обозначение резьбы состоит из буквы G, обозначения размера резьбы, класса точности среднего диаметра (А или В). Для левой резьбы применяется условное обозначение LH. Например, G11/2LH–В–40 длина свинчивания, указываемая при необходимости. Соединение внутренней трубной цилиндрической резьбы класса точности А с наружной трубной конической резьбой по ГОСТ6211–81 обозначается следующим образом: например, G/Rp–11/2–А.

При обозначении посадок в числителе указывается класс точности внутренней резьбы, а в знаменателе — наружной. Например: G 11/2–А/В.

Трубная коническая резьба. В обозначение резьбы входят буквы: R – для конической наружной резьбы, Rc – для конической внутренней резьбы, Rp – для цилиндрической внутренней резьбы и обозначение размера резьбы. Для левой резьбы добавляются буквы LH. Условный размер резьбы, а также ее диаметры, измеренные в основной плоскости, соответствуют параметрам трубной цилиндрической резьбы, имеющей тот же условный размер. Поэтому детали с трубной конической резьбой достаточно часто применяются в соединениях с деталями с трубной цилиндрической резьбой, что обеспечивает достаточно высокую герметичность соединений. Резьбовые соединения обозначаются в виде дроби, в числителе которой указывается буквенное обозначение внутренней резьбы, а в знаменателе – наружной. Пример обозначения:

Трапецеидальная резьба. Условное обозначение трапецеидальной резьбы состоит из букв Тr, номинального диаметра, хода Рn и шага Р. Например:

Tr20(4LH–8H), где LH – обозначение левой резьбы, 8Н – основное отклонение резьбы. При необходимости вслед за основным отклонением резьбы указывается длина свинчивания L (в мм). Например: Тг40(6–8g–85; 85 – длина свинчивания).

Резьба упорная. Обозначение резьбы состоит из буквы S, номинального диаметра, шага и основного отклонения S80(10–8Н).

Для многозаходной резьбы вводят дополнительно значение хода совместно с буквой Р и значение шага. Так, двухзаходная резьба с шагом 10 мм обозначается S80(2(P10).

Прямоугольная резьба не стандартизована. При изображении прямоугольной резьбы рекомендуется вычерчивать местный разрез, на котором проставляют необходимые размеры.

Специальные резьбы. Если резьба имеет стандартный профиль, но отличается от соответствующей стандартной резьбы диаметром или шагом, то резьба называется специальной. В этом случае к обозначению резьбы добавляется надпись Сп, а в обозначении резьбы указываются размеры наружного диаметра и шага резьбы, например: Сп.М19.

6. Резьбовые соединения

Детали машин и приборов соединяют крепежными деталями. Кроме того, того применяются резьбовые соединения деталей, на одной из которых нарезана наружная резьба, а на другой – внутренняя. Такие соединения, называемые разъемными, можно разобрать без повреждения деталей. Чертежи разъемных соединений выполняют с применением рекомендуемых стандартами упрощений и условностей.

Соединение винтом упрощенное. ГОСТ 2.315–68

На винтовом соединении граница резьбы на стержне винта должна находиться внутри гладкого отверстия, запас резьбы, не использованный при ввинчивании, равен примерно трем шагам резьбы (ЗР). Если диаметр головки винта меньше 12 мм, то шлиц рекомендуется изображать одной утолщенной линией. На виде сверху шлиц в головке показывается повернутым на 45°. На чертеже соединения наносят три размера: диаметр резьбы, длину винта, диаметр отверстия для прохода винта.

Соединение шпилькой упрощенное.

При вычерчивании на сборочных чертежах шпилечного соединения рекомендуется, как при болтовом соединении, пользоваться условными соотношениями между диаметром резьбы d и размерами элементов гайки и шайбы.

Соединение болтом упрощенное. ГОСТ 2.315–68

При изображении болтовых соединений размеры болта, гайки и шайбы берутся по соответствующим ГОСТам. На учебных сборочных чертежах, с целью экономии времени, болт, гайку и шайбу рекомендуется вычерчивать не по всем размерам, взятым из ГОСТа, а только по его диаметру и длине стержня. Остальные размеры обычно определяются по условным соотношениям элементов болта и гайки в зависимости от диаметра резьбы. ГОСТ2.315-68 предусматривает упрощенные и условные изображения крепежных деталей на сборочных чертежах. При упрощенных изображениях (рис.1) резьба показывается по всей длине стержня крепежной резьбовой детали. Фаски, скругления, а также зазоры между стержнем детали и отверстием не изображаются. На видах, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, резьба на стержне изображается одной окружностью, соответствующей наружному диаметру резьбы.

7. Описание деталей

Болт представляет собой цилиндрический стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом конце. Болты используются (вместе с гайками, шайбами) для скрепления двух или нескольких деталей. Существуют различные типы болтов, отличающиеся друг от друга по форме и размерам головки и стержня, по шагу резьбы, по точности изготовления и по исполнению. При изображении болта на чертеже выполняют два вида (рис. 2) по общим правилам и наносят размеры длины l болта, длины резьбы /о, размер под ключ S и обозначение резьбы Md. Высота H головки в длину болта не включается. Гиперболы, образованные пересечением конической фаски головки болта с ее гранями, заменяются другими окружностями.

Гайка — крепежная деталь с резьбовым отверстием в центре. Применяется для навинчивания на болт или шпильку до упора в одну из соединяемых деталей. В зависимости от названия и условий работы гайки выполняют шестигранными, круглыми, барашковыми, фасонными и т. д. Наибольшее применение имеют гайки шестигранные. Их изготовляют трех исполнений: исполнение l — с двумя коническими фасками (рис. 3); исполнение 2 — с одной конической фаской; исполнение 3 — без фасок, но с коническим выступом с одного торца. Форму гайки на чертеже вполне передают два ее вида: на плоскости проекций, параллельной оси гайки, совмещают половину вида с половиной фронтального разреза, и на плоскости, перпендикулярной оси гайки, со стороны фаски. На чертеже указывают размер резьбы, размер S под ключ и дают обозначение гайки по стандарту.

Шайба представляет собой точеное или штампованное кольцо, которое подкладывают под гайку, головку винта или болта в резьбовых соединениях. Плоскость шайбы увеличивает опорную поверхность и предохраняет деталь от задиров при завинчивании гайки ключом. С целью предохранения резьбового соединения от самопроизвольного развинчивания в условиях вибрации и знакопеременной нагрузки применяют шайбы пружинные по ГОСТ 6402-70 и шайбы стопорные, имеющие выступы-лапки.

Круглые шайбы по ГОСТ 11371-78 имеют два исполнения (рис. 4): исполнение 1 — без фаски, исполнение 2 — с фаской. Форму круглой шайбы вполне передает одно изображение на плоскости, параллельной оси шайбы.

Литература

1. Боголюбов С.К., Воинов А.В. Черчение. М., 1983.

2. Мерзон Э.Д. и др. Машиностроительное черчение. М. Высшая школа., 1987.

3. Вяткин Г.П. и др. Машиностроительное черчение. М. Машиностроение., 1985.

4. Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению. Л., 1982.