Резьбы, соединения резьбовые

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. А.Н. ТУПОЛЕВА

В.В. РОЩИН, А.В. ЩЕРБАКОВ

РЕЗЬБЫ. СОЕДИНЕНИЯ РЕЗЬБОВЫЕ

Учебное пособие для самостоятельной работы

по машиностроительному черчению

Казань 2004г.

УДК 621.882 (077)

В.В. Рощин, А.В. Щербаков. Резьбы. Соединения резьбовые: Учебное пособие для самостоятельной работы по машиностроительному черчению / Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. Казань, 2004. 47 с.

Рассматриваются условные изображения резьб, резьбовых изделий и их соединений на чертежах в соответствии со стандартами ЕСКД. Содержатся указания к выполнению графических работ по темам «Соединение болтовое», «Соединение шпилечное.

Предназначено для студентов 1 курса всех специальностей дневного, вечернего и заочного обучения.

Табл.4. Ил. 30. Библиогр.: 10 назв.

Рецензенты: кафедра начертательной геометрии и графики КГСА,

зав. каф., профессор, д.т.н. Р.Г. Газизуллин;

доцент, канд. техн. наук В.П. Галич

(Казанский гос. энергетический университет)

Цель работы. В процессе изучения темы студент должен: 1) ознакомиться с различными видами резьб; 2) изучить условные изображения (ГОСТ 2.311-68) и обозначения резьб на чертежах; 3) изучить различные крепежные изделия, изображение их на чертежах, а также освоить их стандартные обозначения; 4) приобрести навыки работы со стандартами на резьбы и крепежные изделия; 5) изучить изображения резьбовых соединений по действительным размерам; 6) изучить упрощенные изображения крепежных изделий в соединениях по ГОСТ 2.315-68.

Объем и оформление работы. Работа выполняется на листах ватмана формата А3 по ГОСТ 2.301-68. Листам в соответствии с темой задания присваиваются номера: 301 – «Соединение болтовое», 302 – «Соединение шпилечное».

В правом нижнем углу каждого чертежа помещается основная надпись. В графе «Наименование» указывается название резьбового соединения, например: «Соединение болтовое». Обозначение (шифр) чертежа отражает порядковый номер работы и номер индивидуального задания, например, НГМЧ.302015.000, где 015 – номер индивидуального задания. Остальные графы основной надписи заполняются согласно ГОСТ 2.104-68 «Основная надпись».

Для заполнения основной надписи рекомендуется применять чертежный шрифт следующих размеров: обозначение чертежа, наименование чертежа, масштаб, шифр группы – шрифт 7, остальное – шрифт 5. Шифр чертежа в дополнительной графе основной надписи (в верхнем левом углу чертежа) указывается шрифтом 5.

Для нанесения надписей на чертеже следует использовать шрифт 7, цифры размерных чисел выполняются шрифтом 5.

Чертеж выполняется в тонких линиях (для первой подписи), а затем обводится карандашом. Толщина линий видимого контура S=0,8…1 мм. Все остальные линии: осевые, центровые, размерные, выносные, обрыва, штриховки и т.д. выполняются: S/2… S/3. (ГОСТ 2.303-68 “Линии”).

Содержание и порядок выполнения работы. На листе 301 должны быть выполнены следующие задачи: 1) изображение болта в двух видах (вид спереди и вид слева) по действительным размерам; 2) изображение гайки в трех видах по действительным размерам; 3) изображение шайбы; 4)изображение болтового соединения в трех видах по действительным размерам; 5) упрощенное изображение болтового соединения по ГОСТ 2.315-68 в двух видах: (см. раздел 3, рис. 22).

Содержание листа 302 включает в себя: 1) изображение шпильки в двух видах по действительным размерам; 2) изображение сверленого гнезда, нарезанного гнезда и присоединяемой детали; 3) изображение шпилечного соединения в двух видах по действителным размерам; 4) упрощенное изображение шпилечного соединения по ГОСТ 2.315-68 (см. раздел 4, рис. 26).

Для выполнения работы необходимо: 1) изучить теоретический материал, относящийся к отдельным заданиям; 2) выписать из таблицы заданий исходные данные для каждой задачи (номер индивидуального задания указывается преподавателем). В таблице заданий на лист 301 указывается: номер ГОСТа на болт, номер ГОСТа на гайку, номер ГОСТа на шайбу, наружный диаметр резьбы, шаг резьбы, толщина соединяемых деталей, рекомендуемый масштаб выполнения задания. В таблице заданий на лист 302 указывается: номер ГОСТа на шпильку, номер ГОСТа на гайку, номер ГОСТа на шайбу, наружный диаметр резьбы, шаг резьбы, толщина присоединяемой детали, рекомендуемый масштаб выполнения задания.

Студент расписывается в графе основной подписи и получает две подписи преподавателя (первая разрешает обводку, а вторая допускает к зачету).

Запланированная продолжительность работы над данной темой составляет 5 недель.

1. РЕЗЬБЫ

1.1. Образование резьбы. Основные понятия и определения

В современном машиностроении широкое распространение получили разъемные резьбовые соединения, основным элементом которых является резьба. В основе образования резьбы лежит винтовое перемещение плоской фигуры, являющееся результатом сложения двух ее движений – вращательного и поступательного.

Образование резьбы можно представить следующим образом. Если к поверхности равномерно вращающегося цилиндрического стержня подвести резец, а затем углубить его на некоторую величину, то получим канавку, профиль которой будет соответствовать форме резца. Если придать резцу еще и поступательное движение вдоль оси цилиндра, то на стержне образуется винтовая нарезка: выступ и канавка (рис.1)

Рис.1

Резьба по ГОСТу 11708-82 представляет собой один или несколько равномерно расположенных винтовых выступов постоянного сечения образованных на боковой поверхности прямого кругового цилиндра или прямого кругового конуса. Классификация резьб представлена в таблице 1.

Таблица 1

Признак классификации	Вид резьбы	Признак классификации	Вид резьбы
Форма профиля	Треугольная Прямоугольная Трапецеидальная Круглая	Назначение	Крепежная Ходовая
Характер поверхности	Цилиндрическая Коническая	Число выступов	Однозаходная Многозаходная
Расположение	Наружная Внутренняя	Направление перемещения выступа	Правая Левая

Одним из основных признаков, характеризующих резьбу, является профиль резьбы – контур выступа и канавки в плоскости осевого сечения резьбы. Резьбы треугольного профиля называются крепежными и предназначены для неподвижного соединения деталей машин. Резьбы трапецеидального и прямоугольного профиля называются ходовыми и служат для преобразования вращательного движения в поступательное.

Резьба, образованная одним винтовым выступом, называется однозаходной. Если резьба образована двумя или более выступами, то её называют многозаходной (соответственно двух-, трехзаходной и т.д.).

Различают правую и левую резьбу. У правой резьбы выступ удаляется от наблюдателя при вращении по часовой стрелке, а у левой – против часовой стрелки.

Резьба может быть выполнена на стержне (наружная резьба, рис. 2, а) и в отверстии (внутренняя резьба, рис. 2, б).

Рис.2

В резьбе различают наружный и внутренний диаметры. Наружный диаметр резьбы d - это диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней цилиндрической резьбы (рис. 2). Внутренний диаметр резьбы d₁ – это диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, вписанного во впадины наружной или в вершины внутренней цилиндрической резьбы (рис. 2).

Шагом резьбы Р называется расстояние между соседними одноименными точками смежных боковых сторон профиля резьбы. Ходом резьбы P_h называется расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одному и тому же винтовому выступу, в плоскости, параллельной оси резьбы. У однозаходных резьб ход равен шагу. У многозаходных резьб ход равен шагу, умноженному на число заходов. Угол профиля резьбы a°– угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения (рис. 2).

В начале резьбы выполняется коническая фаска (рис. 3), которая упрощает процесс нарезания резьбы и служит направляющей при соединении деталей с резьбой.

На участке выхода резьбообразующего инструмента из тела детали образуется сбег резьбы. На этом участке резьба имеет неполный профиль (рис. 3). Резьба, выполняемая до упора, т.е. до некоторой опорной поверхности, не позволяющей перемещать инструмент далее, заканчивается недорезом (рис. 3). Недорез резьбы включает в себя сбег и недовод резьбы. Под недоводом резьбы подразумевают длину ненарезанной части детали между концом сбега и опорной поверхностью детали. Для получения полного профиля по всей длине резьбы на месте сбега резьбы выполняют проточку (рис. 4), которая служит для выхода резьбообразующего инструмента при изготовлении резьбы. Размеры фасок, сбегов, недорезов и проточек резьбы стандартизированы (ГОСТ 10549-80).

Рис.3 Рис.4

Длина резьбы - это длина участка детали с резьбой, включая сбег резьбы и фаску. Если на месте сбега выполнена проточка, то длина резьбы включает и ширину проточки.

1.2. Условное изображение резьбы по ГОСТ 2.311-68

Резьба на стержне изображается сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями по внутреннему диаметру резьбы. На изображениях, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси стержня, сплошная тонкая линия по внутреннему диаметру проводится на всю длину резьбы без сбега. Эта линия пересекает линию границы фаски (рис. 5). На изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводится сплошной тонкой линией дуга, приблизительно равная ¾ окружности и разомкнутая в любом месте, но она не может замыкаться на центровых линиях.

Резьба в отверстии на продольном разрезе изображается сплошными основными линиями по внутреннему диаметру и сплошными тонкими – по наружному диаметру резьбы. На плоскости, перпендикулярной оси отверстия, по внутреннему диаметру резьбы проводится сплошной основной линией окружность, а по наружному диаметру - сплошной тонкой линией дуга, разомкнутая в любом месте и примерно равная ¾ окружности (рис. 6). Расстояние между сплошной тонкой и сплошной основной линиями должно быть на чертеже не менее 0,8 мм и не более шага резьбы.

Рис.. 5 Рис. 6.

Линия, определяющая границу резьбы, наносится на стержне (рис. 5) и в отверстии (рис. 6) в конце полного профиля резьбы (до начала сбега). Граница резьбы проводится до линии наружного диаметра резьбы и изображается сплошной основной линией.

Размер длины резьбы на стрежне и в отверстии указывается, как правило, без сбега (рис. 5, 6). Если необходимо указать длину резьбы со сбегом, то размеры наносятся, как показано на рис. 7, а и б, при этом сбег вычерчивается сплошной тонкой прямой наклонной линией.

Рис. 7.

Фаски на стержне и в отверстии с резьбой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси стержня или отверстия не изображаются, если не имеют специального конструктивного назначения.

При изображении разрезов резьбового соединения на плоскости, параллельной его оси, в отверстии показывается только та часть резьбы, которая не закрыта резьбой стержня (рис. 8)

Рис.8

Штриховка в разрезах и сечениях деталей, имеющих резьбу, доводится до линии наружного диаметра на стержне и до линии внутреннего диаметра в отверстии (рис. 6 – 8).

I.3. Обозначение резьбы

Резьба на чертеже обозначается условно в соответствии со стандартами. В обозначение однозаходной стандартной резьбы входят:

1) условный символ профиля резьбы (М – метрическая; G – трубная цилиндрическая; R – трубная коническая наружная; Rс – трубная коническая внутренняя; К – коническая дюймовая; Tr – трапецеидальная; S – упорная);

2) наружный диаметр резьбы d (или условный диаметр – для трубной цилиндрической и конических резьб);

3) шаг резьбы P (крупный шаг метрической резьбы не указывается);

4) поле допуска (для метрической резьбы);

5) условный символ левой резьбы LH (правая не указывается);

6) номер ГОСТа (только для конических и трапецеидальных резьб).

Обозначение большинства резьб на чертеже относят к их наружному диаметру (рис. 9, а, б). Обозначение конических резьб и трубной цилиндрической резьбы указывают на полке линии выноски со стрелкой на конце (рис. 9, в, г).

Рис.9.

Резьба метрическая (ГОСТ 9150-81). Теоретический профиль резьбы – равносторонний треугольник с углом при вершине 60° и основанием, равным шагу резьбы (рис. 10). Действительный профиль резьбы отличается от теоретического тем, что вершины треугольников срезаны, а профиль впадины может быть закругленным.

Рис. 10. Рис.11

Диаметры и шаги метрической резьбы разделены на три ряда, из которых наиболее употребительны диаметры первого ряда.

Метрическая резьбы выполняется с крупным и мелким шагом. Для одного и того же наружного диаметра резьбы задается один крупный и несколько мелких шагов.

Например, для диаметра резьбы d = 24 мм стандарт устанавливает крупный шаг 3 мм и четыре мелких шага: 2; 1,5; 1; 0,75 мм. Метрическая резьба с мелким шагом применяется для соединения тонкостенных деталей, а также при малой длине свинчивания.

В авиационной промышленности наибольшее применение получила метрическая резьба с мелким шагом. Основные размеры метрической резьбы общего назначения представлены в ГОСТ 24705-81. Основные размеры резьбы, применяемой в приборостроении, устанавливает ГОСТ 24706-81.

В соответствии с требованиями к точности резьбового соединения, устанавливаются поля допусков метрической резьбы в трех классах точности: точном, среднем и грубом (табл.2).

Таблица 2

Класс точности	Поля допусков резьбы
болтов (стержней)	гаек (отверстий)
Точный	4h	4H; 5H
Средний	6h; {6g}; 6е; 6d	5H6H; {6H}; 6G
Грубый	8h; {8g}	{7H}; 7G

Значения полей допусков, заключенные в скобки, наиболее предпочтительны.

Примеры обозначения метрической резьбы наружного диаметра d = 30 мм:

1) на стержне – поле допуска резьбы 6g, шаг мелкий P = 1,5 мм; резьба левая: М30´1,5 – 6g LH;

2) на стержне – поле допуска резьбы 8g, шаг крупный (не указывается), резьба правая (не указывается): М30 - 8g;

3) в отверстии - поле допуска резьбы 7Н, шаг мелкий P = 1,5 мм; резьба левая: М30´1,5 – 7H LH;

Резьба трубная цилиндрическая (ГОСТ 6357-81). Профиль резьбы – равнобедренный треугольник с углом при вершине 55 ° (рис. 11). Вершины выступов и впадин закруглены, радиальный зазор отсутствует. Резьба применяется для соединения труб, арматуры трубопроводов и др., обеспечивая повышенную плотность соединений, изготавливается классов точности А и В. На чертежах обозначается условно, по диаметру внутреннего отверстия в трубе (условный проход D_У в дюймах), на поверхности которой резьба выполняется (см. рис. 9, г, 11). Наружный диаметр резьбы больше обозначенного на чертеже на толщину стенок трубы.

Пример условного обозначения трубной цилиндрической резьбы: G1 – А – трубная цилиндрическая резьба, класса точности А, имеющая наружный диаметр d = 33,25 мм (см. ГОСТ 6357-81) и предназначенная для труб с внутренним диаметром 1^²(25,4 мм). Поскольку в обозначении трубной резьбы указывается условный диаметр, обозначение трубной резьбы наносится на полке линии выноски со стрелкой на конце (см. рис. 9, в, г).

Резьба трубная коническая (ГОСТ 6211-81). Резьба имеет такой же профиль, как и трубная цилиндрическая, но наносится на поверхности конического стержня или отверстия (конусность 1:16). Применяется для присоединения арматуры к коммуникациям, работающим с высоким давлением. Параметры конической резьбы измеряются в основной плоскости (рис. 12), которая располагается в среднем (примерно) сечении по длине резьбы на стержне и совпадает с торцом детали, имеющей внутреннюю резьбу. В основной плоскости размеры конической резьбы совпадают с размерами соответствующей трубной цилиндрической резьбы.

Рис 12. Рис.13

Пример условного обозначения трубной конической наружной резьбы: R1 ГОСТ 6211-81 – трубная коническая резьба 1², наружный диаметр которой в основной плоскости d = 33,25 мм соответствует наружному диаметру трубной цилиндрической резьбы G1.

Резьба трубная дюймовая (ГОСТ 6111-69). Профиль резьбы – равносторонний треугольник с плоскосрезанной вершиной и углом при вершине 60° (рис. 13). Выполняется на конической поверхности стержня или отверстия (конусность 1:16). Применяется в резьбовых соединениях топливных, масляных, водяных и воздушных трубопроводов машин и станков для получения плотных соединений. Условное обозначение конической дюймовой резьбы: К1/2² ГОСТ 6111-69 – коническая дюймовая резьба, наружный диаметр которой в основной плоскости d = 20,95 мм. Предназначена для арматуры с условным проходом 1/2².

Рис.14 Рис.15

Резьба трапецеидальная (ГОСТ 9484-81). Профиль резьбы – равнобочная трапеция с углом при вершине 30° (рис. 14). Основные размеры однозаходной трапецеидальной резьбы представлены в ГОСТ 24737-81. Основные размеры многозаходной трапецеидальной резьбы устанавливает ГОСТ 24739-81.

Для многозаходной трапецеидальной резьбы с диаметром d = 32 мм, ходом P_h= 12 мм, с шагом Р = 6 мм, условное обозначение иллюстрируется следующим примером: Тr 32´12 (Р6) ГОСТ 24739-81.

Резьба упорная (ГОСТ 10177-81). Профиль резьбы – неравнобочная трапеция с углом наклона боковых сторон к ее высоте 3° (рабочий угол профиля) и 30° (нерабочий угол профиля) (рис. 15). Применяется при больших односторонних усилиях, действующих в осевом направлении (прессы, домкраты и т. д.). Условное обозначение упорной резьбы с наружным диаметром d = 60 мм, с шагом Р = 10 мм, однозаходной иллюстрируется следующим примером: S60´10.

2. КРЕПЕЖНЫЕ ДЕТАЛИ

Для разъемного соединения деталей машин и приборов наиболее употребительными крепежными деталями являются болты, винты, шпильки, гайки, шайбы, на которых, за исключением шайб, нарезается метрическая резьба.

Болт представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на одном конце и головкой на другом. Наиболее распространенными являются болты с шестигранной головкой. В зависимости от качества обработки и технологии изготовления различают болты классов точности А, В, С (соответственно повышенной, нормальной и грубой точности). Класс точности и размеры головки болта определяются номером стандарта.

Конструктивные особенности требуют изготовления болтов в нескольких исполнениях. На рисунке 16 показан по ГОСТ 7798-70 болт с шестигранной головкой без отверстий в головке и стержне (исполнение 1). Форма и размеры концов болтов (а также винтов и шпилек) должны соответствовать ГОСТу 12414-66 и ГОСТ 10549-80. Радиус галтели под головкой болта (а также винта) устанавливает ГОСТ 24670-81. Резьба на стержне выполняется по ГОСТ 24705-81.

Рис. 16.

Винт, также как и болт, представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на одном конце и головкой на другом. По своему назначению винты разделяются на крепежные и установочные. Для разъемного соединения деталей применяются крепежные винты. Головки таких винтов выполняются под гаечный ключ или с прорезью (шлицем) под отвертку. В зависимости от формы головки винты разделяются на винты с цилиндрической головкой (ГОСТ 1491-80) (рис.17, а), винты с полукруглой головкой (ГОСТ 17473-80) (рис.17, б), винты с полупотайной головкой (ГОСТ 17474-80) (рис. 17, в) и потайной головкой (ГОСТ 17475-80) (рис. 17, г). Бывают винты с шестигранной головкой (ГОСТ 1481-84) и квадратной головкой (ГОСТ 1482-84).

В зависимости от качества обработки и технологии изготовления различают винты класса точности А и В (соответственно повышенной и нормальной точности). Винты с полукруглой, полупотайной и потайной головками изготавливаются в двух исполнениях: со шлицем под плоскую отвертку (исполнение 1) и крестообразным шлицем, выполненным на конус (исполнение 2). Винты с цилиндрической головкой изготавливаются только со шлицем под плоскую отвертку. Величину шлица определяет ГОСТ 24669-81. Винты для металлических деталей выполняются с крупной и мелкой резьбой.

Рис.17

Шпилька представляет собой цилиндрический стержень, на концах которого нарезается метрическая резьба (рис. 18).

Рис.18.

Резьбовой конец шпильки, предназначенный для ввертывания в резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей, называется ввинчиваемым резьбовым концом (b₁). Другой конец шпильки, на которой навинчивается гайка при соединении деталей, называется гаечным резьбовым концом (b). Под длиной шпильки l понимается длина стержня без ввинчиваемого резьбового конца. В зависимости от материала детали, в который ввертывается шпилька, длина ввинчиваемого резьбового конца b₁ определяется по ГОСТу для шпилек классов точности А и В (табл. 3).

Таблица 3

Длина	Шпильки класса точности В	Шпильки класса точности А	Область применения
ГОСТ
b₁=d	22032-76	22033-76	Сталь
b₁=1,25d	22034-76	22035-76	Чугун
b₁=1,6d	22036-76	22037-76	Чугун
b₁=2d	22038-76	22039-76	Легкие сплавы
b₁=2,5d	22040-76	22041-76	Легкие сплавы

Согласно ГОСТу на шпильки в длину b₁ включается сбег резьбы (x), а в длину b сбег резьбы (x) не входит (см. рис 18). Размеры сбегов, а также недорезов и проточек резьбы крепежных деталей устанавливает ГОСТ 27148-86.

Гайка представляет собой крепежную деталь, которая навинчивается на резьбовой конец болта или шпильки в соединении. По форме гайки могут быть шестигранными, квадратными, круглыми, шестигранными с прорезями, шестигранными корончатыми, шлицевыми и т.д. Различают гайки низкие, нормальной высоты, высокие, особо высокие.

Рис.19

Гайки изготавливают классов точности А, В и С (соответственно повышенной, нормальной и грубой точности). Наиболее часто применяются шестигранные гайки класса точности В по ГОСТ 5915-70 в трех исполнениях (рис. 19): с двумя наружными коническими фасками (исполнение 1), с одной фаской (исполнение 2) и с цилиндрическим выступом на одном торце гайки (исполнение 3). Болт и гайка, навинчиваемая на него, должны быть одинаковой точности.

Шайба– крепежная деталь, которая закладывается под гайку или головку болта (винта) и предназначается для передачи и распределения усилий на соединяемые детали, а также для их стопорения. Шайбы бывают круглые, пружинные, стопорные, косые и др. Наиболее часто применяются круглые шайбы по ГОСТ 11371-78 в двух исполнениях (рис. 20): без фасок (исполнение 1), с коническими фасками по ГОСТ 18123-82 (исполнение 2).

Рис. 20 Рис.21

В целях предупреждения самоотвинчивания гаек при вибрациях и толчках применяются пружинные шайбы (ГОСТ 6402-70), которые представляют собой как бы виток пружины прямоугольного профиля с левым направлением винтовой линии. Пружинная шайба разрезана поперек под углом 70-85 ° к плоскости опоры (рис. 21). Острые края шайбы при осевом сжатии гайкой внедряются в торец гайки и опорную поверхность детали и тем самым задерживают отвинчивание гайки. Пружинные шайбы разделяют на легкие (Л), нормальные (Н), тяжелые (Т) и особо тяжелые (ОТ). Пружинные шайбы выполняют из особых марок стали, например, стали марки 65Г по ГОСТ 1050-88.

Все крепежные детали стандартизированы. Механические свойства болтов, винтов, шпилек и гаек, марки их материалов, покрытия и условия изготовления должны соответствовать техническим требованиям ГОСТ 1759.0-87; ГОСТ 1759.4-87 и ГОСТ 1759.5-87.

Крепежные детали изготавливаются из углеродистых, легированных, коррозионностойких, жаропрочных, жаростойких, теплоустойчивых сталей, а также из цветных сплавов. В зависимости от механических свойств этих материалов резьбовые крепежные детали характеризуются классом прочности или относятся к определенной группе материала. ГОСТы 1759.0-87, 1759.4-87 и 1759.5-87 устанавливают ряд классов прочности и групп материалов для болтов, винтов, шпилек и гаек (табл. 4).

Таблица 4

Резьбовые крепежные детали	Класс прочности	Группы материала
для углеродистых и легированных сталей	для цветных сплавов	для коррозионно-стойких, жаропрочных, жаростойких, теплоустойчивых сталей
Болты, винты, шпильки	3,6; 4,6; 4,8; 5,6; 5,8; 6,6; 6,8; 8,8; 9,8; 10,9; 12,9;	31; 32; 33; 34; 35	21; 22; 23; 24; 25; 26



Гайки (с высотой m³0,8 d)	4; 5; 6; 8; 9; 10; 12
Гайки (с высотой 0,5d£m<0,8d	0,4; 0,5

Каждый класс прочности и каждая группа определяют требования к механической прочности резьбовых деталей и предусматривают марки материалов, из которых могут изготавливаться эти детали. Например, для болтов, винтов, шпилек класса прочности 5.8 ГОСТ 1050-88 устанавливает следующие марки углеродистой качественной конструкционной стали: 10; 10кп; 20; 20кп. Для гаек класса прочности 5 стандарт рекомендует ту же сталь марки: 10; 10кп; 20.

Болты, винты, шпильки, изготовленные из углеродистых и легированных сталей, характеризуются в обозначении одним из 11 классов прочности, указанных в табл.4, где первое число, умноженное на 100, определяет минимальное временное сопротивление в Н/мм², второе, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах; произведение чисел, умноженное на 10, определяет предел текучесть в Н/мм². Для гаек установлено 9 классов прочности (см. табл.4).

Для предохранения крепежных деталей от коррозии применяются защитные покрытия. ГОСТ 1759.0-87 устанавливает следующие условные обозначения покрытий: цинковое с хроматированием – 01; кадмиевое с хроматированием – 02; многослойное (медь-никель) – 03; многослойное (медь-никель-хром) – 04; окисное – 05; фосфатное с промасливанием – 06; оловянное – 07; медное – 08; цинковое - 09; серебряное - 12; никелевое – 13.

Условное обозначение болтов и шпилек содержит:

1) наименование крепежной детали;

2) характер исполнения (исполнение 1 для болтов не указывается);

3) обозначение резьбы (тип и диаметр резьбы, для резьб с мелким шагом – шаг резьбы, обозначение поля допуска);

4) длину резьбы;

5) класс прочности или группу материала (при указании класса прочности точка, отделяющая первое число от второго, опускается);

6) марку материала для классов прочности от 8,8 и выше, групп 21-26 и 31-35 (для остальных классов прочности материал не указывается);

7) вид и толщину покрытия (отсутствие покрытия не указывается);

8) номер размерного стандарта.

Пример условного обозначения болта с шестигранной головкой, класса точности В, исполнение 1, с диаметром резьбы d=16 мм, с крупным шагом резьбы Р=2 мм, полем допуска 6g, длиной стержня l=80 мм, класса прочности 5.8, без покрытия:

Болт М16-6g´80.58 ГОСТ 7798-70.

Условное обозначение шпильки класса точности В, с диаметром резьбы d=16 мм, с крупным шагом Р=2 мм, полем допуска 6g, длиной l=120 мм, класса прочности 5,8, без покрытия с ввинчиваемым резьбовым концом b₁=d иллюстрируется следующим примером:

Шпилька М16-6g´120.58 ГОСТ 22032-76.

Условное обозначение винтов содержит:

1) наименование изделия;

2) класс точности;

3) характер исполнения (исполнение 1 не указывается);

4) обозначение резьбы (тип и диаметр резьбы, для резьб с мелким шагом – шаг резьбы, обозначение поля допуска);

5) длину изделия;

6) длину резьбы (нормальная длина резьбы не указывается);

7) класс прочности или условное обозначение группы материала (при указании класса прочности точка, отделяющая первое число от второго, опускается);

8) марку материала для винтов класса прочности от 8.8 и выше, групп 31-35 (для остальных классов прочности материал не указывается);

9) вид и толщину покрытия (отсутствие покрытия не указывается);

10) номер размерного стандарта.

Пример условного обозначения винта с полукруглой головкой по ГОСТ 17473-80, класса прочности В, исполнение 1, с диаметром резьбы d=8 мм, с мелким шагом резьбы Р=1 мм, полем допуска 6g, длиной l=50 мм, нормальной длиной резьбы b=22 мм, класса прочноти 5.8, без покрытия:

Винт В.М8´1-6g´50.58 ГОСТ 17473-80.

Условное обозначение винта с цилиндрической головкой по ГОСТ 1491-80, класса прочности В, с диаметром резьбы d=8 мм, с крупным шагом резьбы Р=1,25 мм, полем допуска 6g,длиной l=50 мм, удлиненной длиной резьбы b=34 мм, класса прочности 5.8, без покрытия иллюстрируется следующим примером:

Винт В. М8-6g´50-34.58 ГОСТ 1491-80.

Условное обозначение гаек содержит:

1) наименование детали;

2) характер исполнения (исполнение 1 не указывается);

3) обозначение резьбы;

4) класс прочности или группу материала;

5) марку материала для классов прочности 05, 8 и выше, групп 21-26 и 31-35 (для остальных классов прочности материал не указывается);

6) вид и толщину покрытия (отсутствие покрытия не указывается);

7) номер размерного стандарта.

Условное обозначение шестигранной гайки класса точности В, исполнение 2, с диаметром резьбы d=16 мм, мелким шагом резьбы Р=1,5 мм, полем допуска 6Н, класса прочности 5, без покрытия иллюстрируется следующим примером:

Гайка 2М16´1,5–6Н.5 ГОСТ 5915-70.

Условное обозначение шайб содержит:

1) наименование детали;

2) характер исполнения (исполнение 1 не указывается);

3) наружный диаметр резьбы крепежной детали;

4) тип детали – для пружинных шайб (тип Н не указывается);

5) группу материала (для пружинных шайб – марка материала);

6) вид и толщину покрытия;

7) номер размерного стандарта.

Условное обозначение шайбы, выполненной по ГОСТ 11371-78, исполнение 1, для болта, шпильки, винта с наружным диаметром резьбы d=18 мм, из материала группы 01, без покрытия иллюстрируется следующим примером: Шайба 18.01. ГОСТ 11371-78.

Условное обозначение пружинной шайбы для болта, винта, шпильки с диаметром резьбы d=12 мм, нормальной, из стали марки 65Г, без покрытия иллюстрируется следующим примером: Шайба 12 65Г ГОСТ 6402-70.

3. СОЕДИНЕНИЕ БОЛТОВОЕ

Болтовое соединение применяется для соединения деталей машин небольшой толщины, при наличии места для размещения головки болта и гайки. Для болтового соединения, состоящего из болта, гайки, шайбы, необходимо в соединяемых деталях просверливать отверстие, в которое вставляется болт и на него навинчивается гайка; под гайку подкладывается шайба. Болтовое соединение и его элементы на чертеже изображаются по действительным размерам (рис. 22)

3.1. Изображение болта

В работе рассматриваются болты по ГОСТу 7798-70 (приложение 1) с шестигранной головкой, класса точности В, исполнение 1, класса прочности 5.8, с крупным и мелким шагом, полем допуска 6g, без покрытия.

Порядок выполнения задания:

1. Рассчитать длину болта l по формуле l³Sd+S+m+a, где Sd -сумма толщин соединяемых деталей (мм); S –толщина шайбы (мм) по ГОСТу 11371-78, исполнение 2, (приложение 4); m –высота гайки (мм) по ГОСТу 5915-70, исполнение 1 (приложение 3); а –высота выступающей над гайкой части болта, включая фаску, мм (а=0,3d).

2. Округлить расчетную длину болта до ближайшей большей длины по ГОСТу 7798-70 (см. приложение 2).

3. Определить по ГОСТу 7798-70 в зависимости от длины l и наружного диаметра резьбы d длину нарезанной части болта b и все остальные размеры.

4. Вычертить изображение болта в двух видах по действительным размерам, заданным в ГОСТе. На виде спереди ось изображения расположить горизонтально, а болт показать со стороны трех его граней.

5. Выполнить фаску на головке болта. Угол конической фаски принимается равным 30°. Гиперболы, получающиеся от среза конической фаски головки болта ее боковыми гранями, заменить дугами окружностей.

Рис.22

6. Выполнить галтель под головкой болта. Размеры галтели выбрать по ГОСТ 24670-81 (приложение 5).

7. Выполнить коническую фаску на резьбовом конце стержня под углом 45° к оси болта. Размер фаски выбрать в зависимости от шага резьбы Р по ГОСТ 10549-80 (приложение 6) и указать на чертеже.

8. Нанести на чертеже размеры, указанные в ГОСТе.

3.2. Изображение шестигранной гайки

В работе рассматриваются гайки по ГОСТу 5915-70, шестигранные, класса точности В, исполнение 1, класса прочности 5, с крупным и мелким шагом резьбы, полем допуска 6Н, без покрытия. Гайка подбирается по болту – размеры резьбы у болта и гайки должны быть одинаковыми.

Порядок выполнения задания:

1. Вычертить изображение гайки в трех видах по действительным размерам, заданным в ГОСТе (см. рис. 22). На виде спереди гайку показать со стороны трех ее граней; ось изображения расположить горизонтально. Поскольку гайка имеет резьбовое отверстие, то на виде спереди следует дать соединение половины вида с половиной разреза.

2. Выполнить коническую фаску под углом 30° к оси изображения. Для этого из центра 0 на виде слева (рис. 23) провести окружность d_w (см. приложение 3) до пересечения с горизонтальной осью в точках 1₃и с вертикальной осью в точках 2_3.Построить проекции этих точек на виде спереди (2 ₂) и на виде сверху (1₁) и от них провести под углом 30° прямые линии к вертикали до пересечения с ребрами шестигранника в точках 3₂на виде спереди и с гранями шестигранника в точках 4₁ на виде сверху.

Гиперболы, получающиеся от среза конической фаски боковыми гранями гайки, заменить дугами окружностей. Дуги строятся приближенно: в точке 3₂под углом 90° к линии 2₂ - 3₂проводится прямая линия, пересекающая ось изображения гайки в точке 0₁и середину крайних граней в точке 0₂. Эти точки являются центрами дуг радиусов R₁ и R₂, заменяющих гиперболы. Дуги соединяют точки 3₂- 3₂. Центры 0 ₃ дуг радиуса R₃ определить посредством медиатрисс, проведенных к хордам 3₁ - 4₁ (см. рис. 23).

3. На виде спереди с помощью разреза показать фаску, снятую на внутренней резьбе под углом 120° от диаметра d_a (см. приложение 3).

4. Нанести на чертеже размеры, указанные в ГОСТе.

Рис.23.

3.3. Изображение болтового соединения по действительным размерам

В комплект болтового соединения входят болт, гайка и шайба. Гайка подбирается для заданного болта по ГОСТу 5915-70, исполнение 1 (приложение 3). Шайба выбирается по ГОСТу 11371-78, исполнение 2 (см. приложение 4). На чертеже болтовое соединение изображается в трех видах: вид спереди с фронтальным разрезом, вид сверху и вид слева (рис. 24). На разрезе болт, гайка и шайба показываются нерассеченными (ГОСТ 2.305-68 п.6.5). Гиперболы на изображении гайки и головки болта условно заменяются дугами окружностей и строятся способом, указанным выше. Диаметр сверленых отверстий в соединяемых деталях выбирается по ГОСТу 11284-75 (приложение 7), при этом предпочтение отдается диаметрам отверстий по первому ряду.

Штриховка соединяемых деталей, изображаемых в разрезе, как обычно, выполняется в разные стороны. Над изображением болтового соединения помещаются условные обозначения болта, гайки и шайбы.

Например: Болт М24-6g ´ 60.58 ГОСТ 7798-70; Гайка М24-6Н.5 ГОСТ 5915-70; Шайба 2.24.01 ГОСТ 11371-78.

Рис.24

3.4. Упрощенное изображение болтового соединения по ГОСТу 2.315-68

На сборочных чертежах и чертежах общего вида в соответствии с ГОСТом 2.315-68 болтовое соединение изображается упрощенно: на головке болта и гайке не изображаются фаски; не показывается зазор между стержнем болта и стенками отверстий соединяемых деталей; резьба изображается по всей длине стержня болта; на виде слева резьба не изображается; допускается не вычерчивать шайбу, подкладываемую под гайку (рис.25).

Размеры болта, гайки и шайбы определяются по условным соотношениям в зависимости от наружного диаметра резьбы (рис. 25): d₁=0,85d; m=0,8d; K=0,7d; D=2d; а=0,3d; S=0,15d; D_w=2,2d. Длина болта l и толщины соединяемых деталей Sd берутся по действительным размерам.

Рис.25

На чертеже выполняется упрощенное изображение болтового соединения в двух видах. Над изображением помещается надпись «Изображение упрощенное по ГОСТу 2.315-68».

4. СОЕДИНЕНИЕ ШПИЛЕЧНОЕ

Шпилечное соединение применяется для соединения деталей машин в случае, когда по конструктивным соображениям невозможно или нецелесообразно применение болтового соединения, например, нет места для головки болта или необходимо уменьшить вес конструкции. Соединение состоит из шпильки, гайки и шайбы. Одним резьбовым концом шпилька ввертывается с натягом в тело детали с гнездом, а на другой конец, проходящий в отверстие присоединяемой детали, навинчивается гайка. Под гайку подкладывается шайба. Шпилечное соединение и его элементы на чертеже изображаются по действительным размерам (рис. 26).

4.1. Изображение шпильки

В работе рассматривается шпилька класса точности В, класса прочности 5.8. с крупным и мелким шагом резьбы, полем допуска 6g без покрытия (приложение 10).

Порядок выполнения задания:

1. По заданному ГОСТу на шпильку определить длину ввинчиваемого резьбового конца шпильки b₁, в длину b₁ входит сбег резьбы. Сбег резьбы (x) выбирается по ГОСТу 27148-86 в зависимости от шага резьбы Р, допускается сбег резьбы принимать x=1,25Р.

Рис. 26

2. Вычислить длину шпильки l по формуле: l=d+S₁+m+a,

где d -толщина присоединяемой детали (мм); S₁ - толщина пружинной шайбы(мм) по ГОСТу 6402-70 (приложение 11); m -высота гайки (мм) по ГОСТу 5915-70, исполнение 1 (см. приложение 3); a -высота выступающей части шпильки над гайкой, включая фаску, мм, (a=0,3d).

3. Округлить расчетную длину шпильки до ближайшей большей длины по ГОСТу (см. приложение 10).

4. Определить по этому же ГОСТу длину гаечного резьбового конца b в зависимости от длины шпильки l и наружного диаметра резьбы d. Обратить внимание на то, что в b сбег резьбы (x) не включается.

5. Вычертить изображение шпильки в двух видах по действительным размерам, заданным в ГОСТе. Обратить внимание на то, что резьба на шпильке всегда изображается со сбегом. Размер сбега (x) на чертеже не указывается.

6. Выполнить конические фаски под углом 45° к оси изображения шпильки. Размер фаски выбрать в зависимости от шага резьбы Р по ГОСТ 10549-80 (см. приложение 6) и указать на чертеже.

7. На чертеже шпильки нанести размеры, указанные в ГОСТе.

4.2 Изображение гнезда под шпильку

Задается деталь с несквозным отверстием (гнездом), в котором резьбу нарезают до упора. Вначале гнездо сверлят (рис. 27, а), затем выполняют фаску и нарезают резьбу (рис. 27, б). Диаметр сверленого гнезда d_c, равный диаметру сверла, выбирается в зависимости от наружного диаметра резьбы d (приложение 8).

Длина резьбы в отверстии l₂ должна быть больше длины ввинчиваемого резьбового конца шпильки b₁ на 2Р (в запасе должно оставаться не менее двух полноценных витков резьбы). Если резьбу в гнезде нарезают до упора, то получают недорез резьбы (см. раздел «Резьбы»).

Величина недореза l₃ зависит от шага резьбы и принимается равной l₃=3Р (нормальной недорез). Таким образом, глубина сверленого гнезда l ₁ больше длины ввинчиваемого резьбового конца шпильки b₁ на 5Р (2Р - два запасных витка и 3Р - величина нормального недореза).

Итак, l₁ = b₁ + 5Р;

l₂ = b₁ + 2Р или l₂ = l₁-3Р.

Конец сверленого гнезда имеет форму конуса с углом при вершине, равным 120° (как у сверла). На чертеже размеры угла и недореза l ₃ не указываются. Фаска в резьбовом гнезде выполняется под углом 45° к оси изображения гнезда. Размер фаски выбирается в зависимости от шага резьбы по ГОСТ 10549-80 (приложение 6) (рис. 27, б).

Рис. 27. Рис. 28.

На чертежах указываются необходимые размеры (рис. 27), над изображениями гнезд помещаются соответственно надписи «Гнездо сверленое» и «Гнездо нарезанное».

4.3. Изображение присоединяемой детали

На чертеже выполняется изображение присоединяемой детали с фронтальным разрезом (рис. 28). Диаметр отверстия присоединяемой детали в зависимости от требуемой точности сборки по ГОСТу 11284-75 (см. приложение 7), при этом предпочтение отдается диаметрам отверстий по первому ряду. На чертеже указываются необходимые размеры (см. рис. 28), над изображением детали помещается надпись «Деталь присоединяемая».

4.4. Изображение шпилечного соединения по действительным размерам

В шпилечный комплект входят шпилька, гайка и шайба. Гайка выбирается для заданной шпильки по ГОСТу 5915-70 (гайки шестигранные, класса точности В, исполнение 1) (см. приложение 3). Шайба пружинная выбирается по ГОСТу 6402-70 (приложение 11). На чертеже выполняется изображение шпилечного соединения в двух видах: вид спереди с фронтальным разрезом и вид сверху (рис. 29). При вычерчивании шпилечного соединения размеры шпильки, гайки и шайбы берутся из таблиц соответствующих ГОСТов. На разрезе шпилька, гайка и шайба показываются нерассеченными (ГОСТ 2.305-68 п. 6.5). Гиперболы на изображении гайки заменяются дугами окружностей и строятся способом, указанным выше.

Штриховка соединяемых деталей, изображаемых в разрезе, выполняется в разные стороны, при этом направление штриховки сохраняется на всех изображениях одной и той же детали.

Линия границы ввинчиваемого резьбового конца шпильки (включая сбег резьбы (x)) должна проводиться на одном уровне с линией разъема деталей. Над изображением шпилечного соединения выполняются условные обозначения входящих в него крепежных деталей, например:

Шпилька М16-6g´120. 58 ГОСТ 22032-76;

Гайка М16-6H.5 ГОСТ 5915-70;

Шайба 16 65Г ГОСТ 6402-70.

4.5. Упрощенное изображение шпилечного соединения по ГОСТу 2.315-68

На сборочных чертежах и чертежах общего вида в соответствии с ГОСТом 2.315-68 шпилечное соединение изображается упрощенно: резьба показывается по всей длине стержня шпильки; концы стержня шпильки и гайки изображаются без фасок; не указывается зазор между стержнем шпильки и отверстием в присоединяемой детали; граница резьбы изображается только на ввинчиваемом резьбовом конце; не указывается запас резьбы и сверления в нарезаемом гнезде детали (рис. 30). На видах, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, резьба на стержне шпильки изображается одной окружностью, соответствующей наружному диаметру резьбы (дуга, соответствующая внутреннему диаметру резьбы не изображается).

Размеры шпильки, гайки и шайбы определяются по условным соотношениям в зависимости от наружного диаметра резьбы (см. рис. 30): d₁=0,85d; m=0,8d; D=2d; S₁=0,25d; а=0,3d; D_Ш=S. Длина шпильки l, длина ввинчиваемого резьбового конца b₁, и толщина присоединяемой детали берутся по действительным размерам. На чертеже выполняется упрощенное изображение шпилечного соединения в двух видах. Над изображением помещается надпись «Изображение упрощенное по ГОСТу 2.315-68».

Рис. 29. Рис. 30.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

СОЕДИНЕНИЕ БОЛТОВОЕ

Исходные данные

Варианты заданий

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Шаг резьбы

Суммарная толщина соединяемых деталей Sd, мм

Рекомендуемый масштаб выполнения задания

2,5:1

2:1

1:1

Варианты заданий

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Шаг резьбы

Суммарная толщинасоединяемых деталей Sd, мм

Рекомендуемый масштаб выполнения задания

1:1

Болт

С шестигранной головкой класса точности В по ГОСТ 7798-80, исполнение 1

Гайка

Шестигранная класса точности В по ГОСТ 5915-70, исполнение 1

Шайба

Круглая по ГОСТ 11371-78, исполнение 2

Примечание. Значком «К» обозначена резьба с крупным шагом, «М» – с мелким шагом

Продолжение приложения 1

СОЕДИНЕНИЕ БОЛТОВОЕ

Исходные данные

Варианты заданий

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Шаг резьбы

Суммарная толщина соединяемых деталей Sd, мм

Рекомендуемый масштаб выполнения задания

2,5:1

2:1

1:1

Варианты заданий

Номинальный диаметр резьбы d, мм

Шаг резьбы

Суммарная толщинасоединяемых деталей Sd, мм

Рекомендуемый масштаб выполнения задания

1:1

Болт

С шестигранной головкой класса точности В по ГОСТ 7798-80, исполнение 1

Гайка

Шестигранная класса точности В по ГОСТ 5915-70, исполнение 1

Шайба

Круглая по ГОСТ 11371-78, исполнение 2

Примечание. Значком «К» обозначена резьба с крупным шагом, «М» – с мелким шагом

Приложение 2

Болты с шестигранной головкой ГОСТ 7798-70

(Класс точности В)

(размеры, мм)

Номинальный диаметр резьбы d
Шаг резьбы Р	крупный	1,25	1,5	1,75			2,5	2,5	2,5
мелкий		1,25	1,25	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Диаметр стержня d₁
Размер «под ключ» S
Высота головки k	5,3	6,4	7,5	8,8	10,0	12,0	12,5	14,0	15,0
Диаметр описанной окружности е, не менее	14,2	17,6	19,9	22,8	26,2	29,6	33,0	37,3	39,6
Длина болта l	8; 10; 12; 14; 16; 20; 25; 30; 32; 35; 38; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 105; 110; 115; 120; 125; 130; 140; 150
l / b