Допуски и посадки метрической резьбы с зазором

 

 

Система допусков на резьбу должна обеспечивать как свинчиваемость, так и прочность резьбового соединения. Наиболее широко применяются соединения с зазорами, однако могут быть соединения с натягами и с переходными посадками.

Система допусков для посадок с зазором установлена ГОСТ 16093. Все отклонения и допуски отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы (рисунок 6.2).

По ГОСТ 16093 установлены степени точности на средний диаметр резьбы с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности. В качестве основного принят допуск 6-й степени точности. Резьбы 6-й степени могут быть получены фрезерованием, нарезанием резцом, гребенкой, метчиком, плашкой, при накатывании роликом. Более точные степени требуют после операций нарезания применять шлифование профиля резьбы. Степени 3,4,5 используются для коротких резьб с мелким шагом. Для резьб с крупным шагом, при увеличенной длине свинчивания, рекомендуется применять 7-ю или 8-ю степень точности.

В таблице 6.3 даны допуски среднего диаметра болта – Td ₂, a в таблице 6.4 допуски среднего диаметра гайки – TD₂. Кроме этого, для болта установлены допуски по наружному диаметру – Td (4, 6, 8 степени точности), а для гайки допуски по внутреннему диаметру – TD₁ (4, 5, 6, 7, 8 степени точности) (таблица 6.5). По ГОСТ 16093 допуски на шаг резьбы и угол профиля не установлены, возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы и введения диаметральных компенсаций. Геометрически средний диаметр, шаг и угол профиля взаимозависимы. Поэтому стандартный (табличный) допуск на средний диаметр является суммарным и определяется по формуле:

Td₂(TD₂) = T' d₂ (T'D₂) + fp + fα,

где T'd₂ (T'D₂) – часть суммарного допуска, которая определяет допустимое отклонение собственно среднего диаметра болта (гайки);

fp – диаметральная компенсация погрешностей по шагу;

fp = ∆Pn·ctg α/2, при α = 60° fp = 1,732∆Pn;

∆Рп – погрешность шага, в мкм, на всей длине свинчивания;

fα – диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля:

fα = ∆α/2, при α = 60° f α = 0,36 Р ∆α/2;

∆α/2 = (угловые минуты).

Таблица 6.1 – Диаметры и шаги по ГОСТ 8724

Номинальный диаметр d	Шаг резьбы Р	Номинальный размер d	Шаг резьбы Р
1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	Крупный	Мелкий	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	Крупный	Мелкий
	–	–	0,8	0,5	–		–		4; 3; 2; 1,5; 1
	–	–		0,5	–	–			4; 3; 2; 1,5
	–	–	1,25	1; 0,75; 0,5			–	5,5	4; 3; 2; 1,5; 1
	–	–	1,5	1,25; 1; 0,75; 0,5	–	–	58; 62		4; 3; 2; 1,5;
	–	–	1,75	1,5; 1,25; 1; 0,75; 0,5			–		4; 3; 2; 1,5; 1
–		–		1,5; 1,25; 1; 0,75; 0,5	–	–		–	4; 3; 2; 1,5
–	–	15; 17		1,5; 1	–	–		–	6; 4; 3; 2; 1,5
	–	–		1,5; 1; 0,75; 0,5	–	–		–	4; 3; 2; 1,5
	18; 22	–	2,5	2; 1,5; 1; 0,75; 0,5	72; 80		–	–	6; 4; 3; 2; 1,5; 1
		–		2; 1,5; 1; 0,75; 0,5	–	–	78; 82	–
–	–	25; 28	–	2; 1,5; 1			–	–	6; 4; 3; 2; 1,5
		–	3,5	2; 1,5; 1; 0,75; 0,5	–		–	–	6; 4; 3; 2; 1,5
–	–	26; 35; 38	–	1,5			–	–	6; 4; 3; 2; 1,5
		–		3; 2; 1,5; 1			–	–	6; 4; 3; 2; 1,5
–	–		–	3; 2; 1,5	–		–	–	6; 4; 3; 2; 1,5
			4,5	4; 3; 2; 1,5; 1			–	–	8; 6; 4; 3; 2; 1,5
	–	–		4; 3; 2; 1,5; 1	140; 160	150; 170	–	–	8; 6; 4; 3; 2; 1,5
–	–		–	3; 2; 1,5	180; 200		–	–	8; 6; 4; 3; 2

 

Погрешность половины угла наклона боковой стороны профиля –∆α/2 – определяется как среднее арифметическое абсолютных величин отклонений правой и левой половин угла профиля резьбы. Диаметральная компенсация равна разности средних диаметров гайки и болта, что обеспечит их свинчиваемость. Для обеспечения свинчиваемости средний диаметр болта необходимо уменьшить, а средний диаметр гайки увеличить в процессе обработки.

Таблица 6.2 – Размеры диаметров метрической резьбы по ГОСТ 24705

Шаг резьбы, мм	Диаметр резьбы	Внутренний диаметр болта по дну впадин d 3
Средний диаметр d 2(D 2)	Внутренний диаметр d 1(D 1)
0,5	d – 1+0,675	d – 1+0,459	d – 1+0,386
0,75	d – 1+0,513	d – 1+0,188	d – 1+0,080
0,8	d – 1+0,480	d – 1+0,134	d – 1+0,018
	d – 1+0,350	d – 2+0,917	d – 2+0,773
1,25	d – 1+0,188	d – 2+0,647	d – 2+0,466
1,5	d – 1+0,026	d – 2+0,376	d – 2+0,160
1,75	d – 2+0,863	d – 2+0,106	d – 3+0,853
	d – 2+0,701	d – 3+0,835	d – 3+0,546
2,5	d – 2+0,376	d – 4+0,294	d – 4+0,933
	d – 2+0,051	d – 4+0,752	d – 4+0,319
3,5	d – 3+0,727	d – 4+0,211	d – 5+0,706
	d – 3+0,402	d – 5+0,670	d – 5+0,093
4,5	d – 3+0,077	d – 5+0,129	d – 6+0,479
	d – 4+0,752	d – 5+0,587	d – 7+0,866
5,5	d – 4+0,428	d – 6+0,046	d – 7+0,252
	d – 4+0,103	d – 7+0,505	d – 8+0,639

 

Рисунок 6.2 – Схемы расположения полей допусков по среднему диаметру:

а – болта; б –гайки

 

 

Таблица 6.3 – Допуск среднего диаметра болта Td₂, мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d, мм	Шаг Р, мм	Степень точности
Свыше 5,6 до 11,2	0,5						(132)	–	–
0,75						(160)	–	–
1,0
1,25
1,5
Свыше 11,2 до 22,4	0,5						(140)	–	–
0,75						(170)	–	–
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5						–	–	–
0,75						(180)	–	–
1,0
1,5
2,0
3,0
3,5
4,0
4,5
Свыше 45 до 90	0,5						–	–	–
0,75						–	–	–
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
5,5
6,0
Свыше 90 до 180	1,0						–	–	–
1,5
2,0
3,0
4,0
6,0
Примечания: 1 Значения, указанные в скобках, по возможности не применять. 2 Для деталей из пластмасс использовать 10-ю степень точности.

 

 

Таблица 6.4 – Допуски среднего диаметра гайки TD ₂, мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d, мм	Шаг Р, мм	Степень точности
Свыше 5,6 до 11,2	0,5					–
0,75					–
1,0
1,25
1,5
Свыше 11,2 до 22,4	0,5					–
0,75					–
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5				–	–
0,75					–
1,0
1,5
2,0
3,0
3,5
4,0
4,5
Свыше 45 до 90	0,5				–	–
0,75				–	–
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
5,5
6,0
Свыше 90 до 180	1,0					–
1,5
2,0
3,0
4,0
6,0

 

 

Таблица 6.5 – Допуски диаметров d и D ₁, мкм

Шаг Р, мм	Степень точности
Наружная резьба Td	Внутренняя резьба TD 1
0,5			-					–
0,75			-					–
0,8
1,0
1,25
1,5
1,75
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
Примечание: Другие степени точности для диаметров d и D 1 не применяются.

 

Таблица 6.6 – Числовые значения основных отклонений диаметров наружной и внутренней резьбы, мкм, по ГОСТ 16093

Шаг резьбы Р, мм	Наружная резьба, es для d и d 2	Внутренняя резьба, EI для D и D 1
d	e	f	g	E	F	G
0,5	–	–50	–36	–20	+50	+36	+20
0,75	–	–56	–38	–22	+56	+38	+22
0,8	–	–60	–38	–24	+60	+38	+24
1,0	–90	–60	–40	–26	+60	+40	+26
1,25	–95	–63	–42	–28	+63	+42	+28
1,5	–95	–67	–45	–32	+67	+45	+32
1,75	–100	–71	–48	–34	+71	+48	+34
2,0	–100	–71	–52	–38	+71	+52	+38
2,5	–106	–80	–58	–42	+80	–	+42
3,0	–112	–85	–63	–48	+85	–	+48
3,5	–118	–90	–	–53	+90	–	+53
4,0	–125	–95	–	–60	+95	–	+60
4,5	–132	–100	–	–63	+100	–	+63
5,0	–132	–106	–	–71	+106	–	+71
5,5	–140	–112	–	–75	+112	–	+75
6,0	–140–	–118	–	–80	+118	–	+80
Примечание: Основные отклонения для h и H равны 0.

 

Таблица 6.7 – Длины свинчивания для групп S; N; L по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d, мм	Шаг Р, мм	Длина свинчивания, мм
S	N	L
До	Свыше	До	Свыше
Свыше 5,6 до 11,2	0,5	1,6	1,6	4,7	4,7
0,75	2,4	2,4	7,1	7,1
1,0	3,0	3,0
1,25	4,0	4,0
1,5	5,0	5,0
Свыше 11,2 до 22,4	0,5	1,8	1,8	5,5	5,5
0,75	2,8	2,8	8,3	8,3
1,0	3,8	3,8
1,25	4,5	4,5
1,5	5,6	5,6
1,75	6,0	6,0
2,0	8,0	8,0
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5	2,1	2,1	6,3	6,3
0,75	3,1	3,1	9,5	9,5
1,0	4,0	4,0
1,5	6,3	6,3
2,0	8,5	8,5
3,5
4,5
Свыше 45 до 90	1,0	4,8	4,8
1,5	7,5	7,5
2,0	9,5	9,5
3,0
4,0
5,0
5,5
6,0
Свыше 90 до 180	1,5	8,3	8,3
2,0
3,0
4,0
6,0
Примечание: Номинальные диаметры в указанных пределах выбирать по таблице 6.1.

 

Вводится понятие – приведенный средний диаметр – диаметр условной идеальной резьбы. Это значение измеренного среднего диаметра d _2изм (D _2изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля: d _2пр = d _2изм + (fp + f α); D _2пр = D _2изм + (fp + f α).

Оценка годности резьбы производится набором калибров: гладкие калибры для наружного диаметра болта и внутреннего – у гайки, резьбовые калибры (резьбовые пробки и кольца с проходной и непроходной сторонами).

Проходной резьбовой калибр имеет полный профиль и проверяет приведенный средний диаметр d_2np(D_2пр) (см. рисунок 6.3), т.е. верхний предел допуска у болта или нижний – у гайки. Он выполняет комплексный контроль всех элементов резьбы (d₂(D₂), Р, α). Непроходной резьбовой калибр имеет укороченную длину профиля, срезанный виток и направляющий поясок, контролирует наименьший средний диаметр у болта или наибольший у гайки.

Условия годности резьбы по среднему диаметру:

условие прочности условие свинчиваемости

для болта d _2изм ≥ d _2min, d _2пр ≤ d _2max

для гайки D _2изм ≤ D _2max D _2пр ≥ D _2min

а) б)

Рисунок 6.3 – Схемы расположения полей допусков по среднему диаметру:

а – болта; б – гайки

 

Положение полей допусков определяется значением основных отклонений. Для наружной резьбы предусмотрено пять верхних отклонений – еs – («в тело»), обозначаемых в порядке возрастания зазора буквами – h; g; f; е; d. Для внутренней резьбы предусмотрено четыре нижних отклонения E1 – («в тело»), обозначаемых – H; G; F; Е (см. таблицу 6.6 и см. рисунок 6.4).

Поле допуска метрической резьбы состоит из обозначения поля допуска среднего диаметра (d₂ или D₂), указанного на первом месте, и обозначения поля допуска наружного диаметра для болта d и поля допуска внутреннего диаметра для гайки D₁ например: 7g6g; 5Н6Н.

а) б)

Рисунок 6.4 – Основные отклонения метрической резьбы с зазором:

а – для наружной; б – для внутренней

 

Если обозначение поля допуска диаметра выступов совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметра, то оно в обозначении поля допуска резьбы не повторяется: 6g; 6Н.

Точность резьбы зависит от длины свинчивания, (длины участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении), так как чем длиннее резьба, тем больше накопленная погрешность шага. Три группы длин свинчивания устанавливает ГОСТ 16093: S – короткие; N – нормальные; L – длинные (см. таблицу 6.7). Для нормальной (N) длины высота гайки равна 0,8d.

Нормальная длина свинчивания в обозначении резьбы не указывается, в остальных случаях необходимо указывать длину свинчивания, например:

- М 18×1,5–4H5H–LH – гайка, шаг р = 1,5; D = 18; TD₂ по 4Н, TD₁ по 5 H, резьба левая; (завинчивают против часовой стрелки);

- М 18–6 H – гайка с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности, с основным отклонением Н для среднего и внутреннего диаметров;

- M 18–6 g –40 – болт с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности с основным отклонением g для среднего и наружного диаметров, длина свинчивания – 40 мм.

В соответствии со сложившейся ранее практикой поля допусков условно сгруппированы в три класса точности и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания (таблица 6.8).

Точный класс применяется для резьбы с мелким шагом, для точной кинематической резьбы приборов и для резьбообразующего инструмента.

Средний класс получил наибольшее применение. В машиностроении наиболее часто для резьбы с мелким шагом используют поля допусков: для болтов – 5 g 6 g, а для гайки – 5 Н.

Грубый класс применяется для резьбы в длинных глухих отверстиях, при пониженных требованиях к точности.

Таблица 6.8 – Поля допусков метрической резьбы с зазором по ГОСТ 16093

Класс точности по ОСТ	Длина свинчивания	Наружная резьба	Внутренняя резьба
Точный	S N L	(3 h 4 h) 4 g *; 4 h (5 h 4 h)	4 H 4 H 5 H; 5 H 6 H
Средний	S N L	5 g 6 g; (5 h 6 h) 6 d; 6 e; 6 f; 6 g *; 6 h (7e6e);7 g 6 g;(7 h 6 h)	(5 G); 5 H 6 G; 6 H * (7 G); 7 H
Грубый	S N L	---------- 8 g; (8 h) (9 g 8 g)	-------- 7 G; 7 H (8 G); 8 H
Примечания: 1 В рамку заключены предпочтительные поля допусков. 2 Применение полей допусков, отмеченных знаком *, не рекомендуются.

 

 

6.3 Допуски и посадки метрической резьбы с натягами