Шпаргалка к экзамену по метрологии, страница 3

Измерение биений:

ВОПРОС 35-1.

Классификация резьб и эксплуатационные требования к резьбовым соединениям

Резьбовые соединения широко распространены в машиностроении (в большинстве современных машин свыше 60% всех деталей имеют резьбу).

Резьбы классифицируются:

1. По профилю винтовой поверхности (т.е. по контуру осевого сечения) - на треугольные, трапециидальные, пилообразные (упорные), круглые и др.

2. По форме поверхности, на которой образована резьба, на цилиндрические и конические, наружные и внутренние;

3. По направлению винтового движения резьбового контура – на правые и левые;

4. По числу заходов - на одно- и многозаходные.

По эксплуатационному назначению различают резьбы общего применения и специальные, предназначенные для соединения одного типа деталей определенного механизма. К первой группе относятся резьбы:

1. Крепежные – метрическая, дюймовая, применяемые для разъемного соединения деталей машин, главное требование к которым – обеспечить точность соединений и сохранить плотность (нераскрытие) стыка в процессе эксплуатации.

2. Кинематические – трапецеидальная и прямоугольная, применяемые для ходовых винтов столов измерительных приборов и т.п. главное требование к которым – обеспечить точное перемещение при наименьшем трении.

3. Трубные и арматурные резьбы – применяемые для трубопроводов и арматуры разнообразного назначения, главное требование к которым – обеспечить герметичность соединений.

Ко второй группе относят например, резьбы объективов микроскопов.

Общие требования для всех резьб - обеспечение свинчиваемости независимо изготовленных деталей без какой-либо пригонки и надежное выполнение предписанных эксплуатационных требований.

Например, длительно сохранить прочность соединения, обеспечивать плавность хода и высокую нагрузочную способность (домкраты, прессы), точность перемещения (ходовые винты станков) и т.д.Основные параметры цилиндрических резьб

Цилиндрическая резьба определяется профилем и следующими параметрами:

ГОСТ 9150-81

Метрические резьбы

1. Средний диаметр резьбы d₂(D₂) - диаметр воображаемого, соосного с резьбой цилиндра, образующая которого пересекает профиль резьбы в точках, где ширина канавки равна половине номинального шага резьбы для однозаходной резьбы и половине номинального хода резьбы поделенной на число заходов для многозаходной резьбы. При отсутствии погрешности резьбы образующая указанного цилиндра пересекает профиль резьбы в точках, где ширина выступов равна ширине канавки.

2. Наружный диаметр резьбы d(D) – диаметр воображаемого цилиндра, описанного касательно к вершинам наружной резьбы или впадинам внутренней резьбы. Этот диаметр для большинства резьб принимают за номинальный диаметр.

3. Внутренний диаметр резьбы d₁(D₁) - диаметр воображаемого цилиндра, вписанного касательно к впадинам наружной резьбы или вершинам внутренней резьбы.

4. Шаг резьбы Р – расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, измеренное в направлении, параллельном оси, на расстоянии, равном половине среднего диаметра от этой оси.

При плоскосрезанной форме впадины наружной резьбы реальны профиль впадины должен располагаться между линиями плоского среза на расстоянии Н/4 и Н/8 от вершины исходного треугольника и находится в заштрихованной зоне. При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее 0,1Р.

Форма впадины наружной резьбы влияет на циклическую прочность болта. Наименьшую циклическую прочность имеют болты с плоской впадиной, наибольшую - с впадиной, очерченной радиусом R=H/4. Статическая прочность болтов с закрученной впадиной не намного выше, чем у болтов с плоским срезом впадины профиля.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. Установлено 3 ряда диаметров метрической резьбы, и каждый диаметр имеет крупный и мелкие шаги с тем, чтобы при выборе резьб первый ряд предпочитать второй. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый по зависимости

d ≈ 6P^1,3

У резьбы с мелкими шагами одному и тому же наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания и т.д.

ВОПРОС 35-2.

Ход резьбы t – величина относительно осевого перемещения винта (гайки) за один оборот, определяемая расстоянием между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности в направлении, параллельном оси резьбы.

t=P – n

n – число заходов резьбы.

5) угол профиля резьбы  - угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости.

Половина угла профиля /2 – угол между боковой стороной профиля и перпендикуляром, опущенным из вершины исходного профиля симметричной резьбы на ось резьбы.

Измеряя /2, можно установить не только величину , но и перекос резьбы, происходящий от неточной установки инструмента или изделия.

6) Высота исходного профиля Н – высота остроугольного профиля, полученного при продолжении боковых сторон профиля до их пересечения.

Рабочая высота профиля Н₁ – высота соприкосновения сторон профиля наружной и внутренней резьбы в направлении, перпендикулярном к оси резьбы.

7) Длина свинчивания резьбы (высота гайки) l – длина соприкосновения винтовых поверхностей наружной и внутренней резьбы в осевом направлении l=0.8d- высота стандартных гаек.

Профиль и номинальные размеры рассматриваемых параметров резьбы являются общими как для наружной (болта, шпильки, винта и др.), так и внутренней резьбы (гайка).

Профиль JS0 предусматривает срезы вершин резьбы, равные у гайки Н/4 и у болта Н/8.

Резьбовые соединения с профилями JS0 отличаются повышенной прочностью по сравнению с резьбой, имеющей меньшие срезы.

Реальный профиль впадин наружной резьбы ни в одной точке не должен выходить за линию плоского среза на расстоянии Н/4 от вершины исходного треугольника, а внутренней резьбы за линию плоского среза на расстоянии Н/8 от величины исходного треугольника. Форма впадины наружной резьбы не рекомендуется и может выполняться как плоскосрезанной, так и закругленной.

При плоскосрезанной форме впадины наружной резьбы реальны профиль впадины должен располагаться между линиями плоского среза на расстоянии Н/4 и Н/8 от вершины исходного треугольника и находится в заштрихованной зоне. При закругленной форме впадины резьбы, которая является предпочтительной, радиус кривизны ни в одной точке не должен быть менее 0,1Р.

Форма впадины наружной резьбы влияет на циклическую прочность болта. Наименьшую циклическую прочность имеют болты с плоской впадиной, наибольшую - с впадиной, очерченной радиусом R=H/4. Статическая прочность болтов с закрученной впадиной не намного выше, чем у болтов с плоским срезом впадины профиля.

Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом. Установлено 3 ряда диаметров метрической резьбы, и каждый диаметр имеет крупный и мелкие шаги с тем, чтобы при выборе резьб первый ряд предпочитать второй. У резьбы с крупным шагом каждому наружному диаметру соответствует шаг, определяемый по зависимости

d ≈ 6P^1,3

У резьбы с мелкими шагами одному и тому же наружному диаметру могут соответствовать разные шаги. Метрические резьбы с мелкими шагами применяют при соединении тонкостенных деталей, ограниченной длине свинчивания и т.д.

ВОПРОС 35-3.

Предельные контуры резьбы. На длине свинчивания резьбовых деталей расположено несколько витков резьбы, образующих резьбовой контур.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей устанавливают предельные контуры резьбы болта и гайки.

Для обеспечения свинчиваемости действительные контуры свинчиваемых деталей не должны выходить за предельные контуры по всей длине свинчивания.

Толстой линией показан номинальный контур резьбы со скользящей посадкой, определяющий наибольший предельный контур резьбы болта и наименьший – гайки. Он является контуром максимума материала на обработку. От номинального контура в направлении, перпендикулярном оси резьбы, отсчитывают отклонения и располагают в сторону оси поля допусков диаметров резьбы болта, в противоположную сторону - поля допусков диаметров резьбы гайки, определяющие наименьший предельный контур болта и наибольший – гайки.

При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности профиля резьбы и ее размеров, которые могут нарушить свинчиваемость и ухудшить качество соединений.

Для обеспечения свинчиваеемости и качества соединений действительные контуры свинчиваемых деталей, определяемые действительными значениями диаметров, угла и шага резьбы, нее должны выходить за предельные контуры на всей длине свинчивания. Соблюдение номинального контура лучше всего проверяется проходными резьбовыми калибрами (они должны свинчиваться с проверяемой резьбой). Наименьший предельный контур болта (d_2min и d_1min) и наибольшей гайки (D_2max и D_1max) контролируют непроходными резьбовыми калибрами (они не должны свинчиваться или проходить) или определяют эти диаметры с помощью универсальных измерительных средств.

ГАЙКА:

Обозначение поля допуска резьбы следует за обозначением размера резьбы.

Примеры обозначения точности резьбы:

1. с крупным шагом

болт М12 - 6 g ; гайка М12 – 6 H ;

1. с мелким шагом

болт М12x1 – 6 g ; гайка М12x1 – 6H.

Посадки резьбовых деталей обозначают дробью, в числителе

которой указывают поле допуска гайки, а в знаменателе – поле допуска болта, например: М12 – 6 H/6g ; M12x1 – 6 H/6g .

Длину свинчивания N в условном обозначении резьбы не

указывают. Длина свинчивания, к которой относится допуск резьбы, должна быть указана в миллиметрах при обозначении резьбы в следующих случаях:

1. если она относится к группе L ;

2. если она относится к группе S , но меньше, чем вся длина резьбы.

Например: M12 – 7g 6g - 30

ВОПРОС (36,37)-1.

Отклонения шага и угла профиля резьбы и их диаметральная компенсация

У всех цилиндрических резьб с прямолинейными боковыми сторонами профиля отклонения шага и угла профиля для обеспечения свинчивания могут быть скомпенсированы соответствующим изменением действительного среднего диаметра резьбы.

Отклонением шага резьбы Р называется разность между действительным и номинальным расстоянием в осевом направлении между двумя средними точками любых одноименных боковых сторон профиля в пределах длины свинчивания или заданной длины.

Отклонение шага складывается из прогрессивных погрешностей шага, возрастающих пропорционально количеству витков резьбы на длине свинчивания l, периодических, изменяющихся по периодическому закону, и местных, не зависящих от количества витков резьбы на длине свинчивания.

Свинчивание резьбовых деталей, не имеющих погрешность шага резьбы, возможно только при наличии разности f_p их средних диаметров, полученной за счет уменьшения среднего диаметра резьбы болта или увеличения среднего диаметра резьбы гайки.

Предположим, что гайка не имеет погрешностей шага, а болт имеет погрешность шага на длине свинчивания ∆Р_II

∆Р_II = P_IIб – Р_IIг

При равенстве диаметров резьбы болта и гайки эти детали не свинчиваются, т.к. правые боковые стороны EF профиля резьбы болта и CD профиля резьбы гайки не совместятся. При уменьшении среднего диаметра резьбы болта на f_p профиль его резьбы сместится к оси в верхней части резьбы на 0,5 f_p и в нижней части резьбы также на 0,5 f_p и в нижней части резьбы также на 0,5 f_p. Новое положение профиля резьбы болта показано пунктиром. Кроме того, весь болт может быть смещен влево на величину ab. Следовательно, при ab=a’b’=0.5∆Р_II боковая сторона EF профиля резьбы болта может быть совмещена с боковой стороной CD профиля резьбы, т.е. свинчивание станет возможным.

f_F/2=(∆P_n*ctg(α/2))/2

При α=60^щ

f_F=∆P_n*ctg(30^o)=1.732∆P_n