МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова»
КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ»
Колупаев А.А.
Хмурович Ф.Л.
Методические указания
по изучению резьбовых соединений:
1 – лабораторная работа № 4;
2 – материал для подготовки
по разделу «резьбовые соединения»
Ижевск 2012
Содержание
1.Цель работы…………………………………………………………………..3
2.Оборудование………………………………………………………………...3
3.Резьбовые соединения……………………………………………………….3
3.1.Общие сведения……………………………………………………………3
3.2.Резьбы и их характеристики………………………………………………5
3.3.Конструкции крепежных деталей……………………………………….14
3.4.Стопорение резьбовых соединений……………………………………..19
3.5.Материалы и покрытие крепежных изделий…………………………...23
3.6.Подготовка поверхностей элементов сопряжений……………………..34
4.Порядок выполнения лабораторной работы……………………………...36
5.Вопросы для самоконтроля………………………………………………..40
6.Перечень стандартов……………………………………………………….43
7.Рекомендуемая литература………………………………………………...46
Приложения
Таблица П1……………………………………………………………………47
Таблица П2……………………………………………………………………48
Таблица П3……………………………………………………………………49
Таблица П4……………………………………………………………………50
Таблица П5……………………………………………………………………52
Таблица П6……………………………………………………………………53
Таблица П7……………………………………………………………………54
Таблица П8……………………………………………………………………56
Таблица П9……………………………………………………………………57
Таблица П10…………………………………………………………………..58
Таблица П11…………………………………………………………………..60
Таблица П12…………………………………………………………………..62
Таблица П13…………………………………………………………………..64
Таблица П14…………………………………………………………………..65
Таблица П15…………………………………………………………………..66
Таблица П16…………………………………………………………………..66
Таблица П17…………………………………………………………………..67
Таблица П18…………………………………………………………………..67
Цель работы
1.1. Изучение состава резьбовых соединений и характеристик различных видов резьб
1.2. Изучение и освоение правил изображения резьбовых соединений, установление класса прочности, вида покрытий и обозначений крепежных изделий
1.3. Измерение параметров различных крепежных изделий и определение стандарта на них
1.4. Изучение правил и приемов выбора сопрягаемых элементов деталей, скрепляемых резьбовыми соединениями
1.5. Освоение аналитических методов определения размеров крепежных соединений (болтовых, винтовых, шпилечных)
Оборудование.
2.1. Методические указания к выполнению лабораторной работы
2.2. Комплект измерительного инструмента: штангенциркуль, шагомер, линейка
2.3. Набор элементов резьбовых соединений
Резьбовые соединения.
Общие сведения
Резьбовыми называют такие соединения, которые осуществляются крепежными деталями посредством резьбы. В состав резьбовых соединений входят стержневые детали с наружной резьбой (болты, винты, шпильки), гайки различной конфигурации с внутренней резьбой и сервисные детали: плоские, сферические, косые и стопорные шайбы, обеспечивающие распределение и выравнивание усилия затяжки и стопорение резьбы (гаечные замки).
Болт - стержень с наружной резьбой для гайки на одном конце и с головкой на другом конце. Болтами скрепляют детали относительно небольшой толщины. Их применяют также для скрепления деталей из материалов, не обеспечивающих требуемую надежность резьбы.
Винт — это стержень, обычно с головкой различной конфигурации на одном конце и с наружной резьбой на другом его конце, которым он ввинчивается в одну из скрепляемых деталей. В резьбовых соединениях применяют стопорные и установочные винты и без головок. Винты применяют в следующих случаях: когда одна из скрепляемых деталей относительно большой толщины; при отсутствии места для расположения гаек; при жестком требовании уменьшения веса данного резьбового соединения; для придания соединению более красивого внешнего вида. Во всех этих случаях деталь, в которую ввинчивают винты, должна иметь достаточную толщину и должна быть изготовлена из материала, обеспечивающего требуемую прочность и надежность резьбы.
Шпилька - стержень с наружной резьбой на обоих концах; одним концом она ввинчивается в одну из скрепляемых деталей, а на другой конец ее навинчивается гайка. Шпильки применяют вместо винтов в тех случаях, когда материал скрепляемой детали с нарезанным отверстием при применении винтов не обеспечивает требуемой долговечности резьбы при частых разборках и сборках соединений.
Гайка - это деталь с внутренним резьбовым отверстием, навинчиваемая на болт или на шпильку и служащая для замыкания скрепляемых при помощи болта или шпильки деталей соединения.
Обыкновенные шайбы представляют собой подкладки, помещаемые под гайки, головки болтов и винтов и служащие в основном для увеличения опорной поверхности. Сферические и косые шайбы служат для выравнивания нагрузки на гайку или головку винта при установке соединений на полки проката (швеллеры, двутавры и др.).
Гаечные замки применяются для удержания гаек и винтов от самоотвинчивания.
Из всех видов соединений, применяемых в машиностроении, резьбовые соединения самые распространенные, так как они являются наиболее надежными и удобными по форме для сборки и разборки, имеют небольшие габариты, просты в изготовлении, допускают весьма точную установку соединяемых деталей и любую степень затяжки их крепежными деталями. Основным недостатком резьбовых соединений является наличие концентраторов напряжений в резьбовых деталях, понижающих прочность этих деталей. Благодаря своим достоинствам резьбовые соединения широко применяются в машиностроении, а также в строительных, крановых и других металлических конструкциях. Для сборки резьбовых соединений используют простые по конструкции и различные по форме гаечные ключи и отвертки.
Помимо винтов и гаек в резьбовых соединениях различают также винты и гайки передач винт — гайка, служащих для получения поступательного движения (для подъема грузов или для перемещения каких-либо определенных деталей).Две детали, сопрягаемые резьбой (болт и гайка, винт и гайка и т. д.), называют винтовой парой.
Резьбы и их характеристики
ГОСТ 11708—66 устанавливает основные определения для резьб общего назначения.
Резьба — поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности.
Резьбовое соединение — соединение деталей с помощью резьбы, обеспечивающее их относительную неподвижность или заданное перемещение одной детали относительно другой.
Цилиндрическая резьба — резьба, образованная на цилиндрической поверхности.
Коническая резьба — резьба, образованная на конической поверхности.
Наружная резьба — резьба, образованная на наружной, охватываемой поверхности, которая носит название болт (или винт).
Внутренняя резьба — резьба, образованная на внутренней, охватывающей поверхности, которая носит название гайка.
Правая резьба — резьба, образованная контуром, вращающимся по часовой стрелке и перемещающимся вдоль оси в направлении от наблюдателя.
Левая резьба — резьба, образованная контуром, вращающимся против часовой стрелки и перемещающимся вдоль оси в направлении от наблюдателя.
По числу заходов резьбы подразделяются на однозаходные и многозаходные.
Ось резьбы — прямая, относительно которой происходит винтовое движение плоского контура, образующего резьбу.
Профиль резьбы - контур сечения резьбы в плоскости, проходящей через ее ось (рис.1 а).
Боковые стороны профиля − прямолинейные участки профиля, принадлежащие винтовым поверхностям (рис.1 б).
Вершина профиля − участок профиля, соединяющий боковые стороны выступа.
Впадина профиля − участок профиля, соединяющий боковые стороны канавки.
Угол профиля α. − угол между боковыми сторонами профиля.
Углы наклона сторон профиля β и γ − углы между боковыми сторонами профиля и перпендикуляром к оси резьбы. Для резьб с симметричным профилем углы наклона сторон равны половине угла профиля α /2.
Рабочая высота профиля h − высота соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьб в направлении, перпендикулярном к оси резьбы (рис. 1 а).
Сбег резьбы − участокнеполного профиля в зоне перехода резьбы к гладкой части (рис. 1 в).
Длина резьбы – длина участка поверхности, на котором образована резьба, включая сбег резьбы и фаску.
Длина резьбы с nолным nрофилем − длина участка, на котором резьба имеет полный профиль.
Длина свинчивания − длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьб в осевом направлении.
Только для цилиндрической резьбы.
Высота исходного профиля Н − высота остроугольного профиля,
полученного путем продолжения боковых сторон профиля до их пересечения (рис. 1 6).
Высота nрофuля h1 − расстояние между вершиной и впадиной профиля в направлении, перпендикулярном к оси резьбы.
Шаг резьбы p − расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы.
Ход резьбы t − расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 1 г). Ход резьбы есть величина относительного осевого перемещения винта (гайки) за один оборот.
В многозаходной резьбе ход равен шагу, умноженному на число заходов n:
t = pn. (3.1)
Угол подъема резьбы λ * − угол, образованный касательной к винтовой линии в точке, лежащей на среднем диаметре резьбы, и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы:
tgλ = t/πd2 =pn / πd2 (3.2)
Наружный диаметр резьбы d − диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы.
Внутренний диаметр резьбы d1 − диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы.
Средний диаметр резьбы d2 − диаметр воображаемого соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точке, где ширина канавки равна половине шага резьбы.
Только для конической резьбы.
Высота исходного профиля Н – расстояние в направлении, перпендикулярном к оси резьбы между двумя параллельными прямыми, в которые вписан остроугольный профиль, полученный путем продолжения боковых сторон профиля до их пересечения.
а) б)
в)
г) 
Рис.1. Характеристика резьб: а) основные параметры; б) боковые стороны профиля, вершина и впадина профиля; в) длина и сбег резьбы; г) шаг и ход резьбы.
Высота профиля h 1 – расстояние в направлении, перпендикулярном к оси резьбы, между двумя параллельными прямыми, касательными к вершинам и впадинам профиля.
Шаг резьбы p – проекция на ось резьбы отрезка, соединяющего соседние вершины остроугольного профиля резьбы.
Основная плоскость – расчетное сечение, расположенное на заданном расстоянии от базы конуса.
Наружный диаметр резьбы d — диаметр воображаемого конуса описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней резьбы, в основной плоскости или в заданном сечении.
Внутренний диаметр резьбы d1 — диаметр воображаемого конуса вписанного во впадины наружной резьбы или в вершины внутренней резьбы, в основной плоскости или в заданном сечении.
Средний диаметр резьбы d2 (отнесенный к основной плоскости или заданному сечению) - диаметр воображаемого соосного срезьбой конуса, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где проекция ширины канавки на ось резьбы равна половине шага.
В терминологии резьб дополнительно выделяют виток и нитку резьбы. Под витком резьбы принято понимать ту часть выступа ее, которая охватывает резьбовую деталь в пределах до 3600. Выступ резьбы, охватывающий резьбовую деталь свыше одного раза, т. е. более 3600, принято называть ниткой резьбы.
Наибольшее распространение получила метрическая резьба с крупным шагом (ГОСТ 8724 – 81, ГОСТ 9150 – 81, ГОСТ 24705 – 81, рис. 2а). Резьбы с мелкими шагами более чувствительны к неточностям изготовления резьбы и быстрее изнашиваются.
Метрические резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом при одном и том же наружном диаметре резьбы обеспечивают резьбовой детали большую прочность (глубина канавок резьбы меньше и внутренний диаметр резьбы больше) и большую надежность от самоотвинчивания (шаг резьбы а, следовательно, и угол подъема резьбы меньше). Поэтому метрические резьбы с мелкими шагами применяют при изготовлении резьбовых деталей: тонкостенных, служащих для регулирования и подверженных действию динамических нагрузок.
Н=0,86603Р
Рис.2а. Метрическая резьба
Дюймовая резьба (Рис.2б.),так же как и метрическая, является треугольной крепежной. В РФ она применяется для замены резьбовых деталей старых машин, а также импортных машин, ввозимых к нам из стран, в которых применяется дюймовая система мер (США, Англия и др.), и в некоторых особых случаях.
Рис.2б. Дюймовая резьба
Трубная цилиндрическая (ГОСТ 6357 – 81 Рис.2в),
Н=0,96049Р, Н1=0,64031Р
Рис.2в. Трубная цилиндрическая
Трубная коническая(ГОСТ 6211 – 81, рис. 2г.)
Н=0,96024Р, φ=1о47/27//
Рис.2г. Трубная коническая
Коническаядюймовая (ГОСТ 6111 – 52, Рис.2д.) резьба
Н=0,866Р, φ=1о47/27//
Рис.2д. Коническая дюймовая
представляют собой мелкие дюймовые крепежно-уплотняющие резьбы. Они применяются в основном для соединения труб и арматуры трубопроводов. Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнений.
| . |
Трапецеидальная резьба (ГОСТ 9484 -80; ГОСТ 24737 – 814 …24739 – 81 рис.2е.)
Н=1,865Р, Н1=0,5Р
Рис.2е. Трапецеидальная резьба.
является основной резьбой для передач винт – гайка и для червяков червячных передач. Она удобна для изготовления, по сравнению с треугольнойрезьбой имеет меньшие потери на трение и по сравнению с прямоугольной резьбой более прочная.
Упорная резьба(ГОСТ 10177 – 82, рис.2ж.)
Н=1,73205Р, h=0,75P, e=0,26384P, z=0,11777P
Рис.2ж. Упорная резьба
имеет несимметричныйтрапецеидальный профиль витков. Применяется для винтов, воспринимающих большую одностороннюю осевую нагрузку в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, в грузовых крюках и т. п.
Круглая резьба
Рис.2з. Круглая резьба
применяется для некоторых соединений. Несколько видов круглой резьбы стандартизованы ГОСТ 13536 – 68 и др. Применяется для винтов, несущих весьма большие динамические нагрузки, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (вагонные сцепки, пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, как, например, на цоколях и патронах электроламп, соединительных частях противогазов и т. п.
Прямоугольная, (в том числе и квадратная) резьбаизготовляется на токарно-винторезных станках. Этот способ не позволяет получить высокую точность и поэтому прямоугольная резьба применяетсясравнительно редко и соответственно не стандартизована.
Размеры стандартной резьбы принимают по соответствующему ГОСТу в зависимости от наружного диаметра резьбы d. Болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и гаечные замки различают общего назначения, широко распространенные в различных конструкциях, и специального назначения, имеющие ограниченное применение только в отдельных случаях. Все детали общего назначения и некоторые специального назначения стандартизованы.
