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 – Td2, 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° fα = 0,36Р∆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 d3 | |
| Средний диаметр d2(D2) | Внутренний диаметр d1(D1) | ||
| 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 TD2, 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 D1, мкм
| Шаг Р, мм | Степень точности | |||||||
| Наружная резьба Td | Внутренняя резьба TD1 | |||||||
| 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 D1 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 d2 | Внутренняя резьба, EI для D и D1 | |||||
| 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 d2изм (D2изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля: d2пр = d2изм + (fp + fα); D2пр = D2изм + (fp + fα).
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 d2np(D2пр) (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 d2изм ≥ d2min, d2пр ≤ d2max
для гайки D2изм ≤ D2max D2пр ≥ D2min
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:
- М18×1,5–4H5H–LH – гайка, шаг р = 1,5; D = 18; TD2 по 4Н, TD1 по 5H, резьба левая; (завинчивают против часовой стрелки);
- М18–6H – гайка с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности, с основным отклонением Н для среднего и внутреннего диаметров;
- M18–6g–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 – 5g6g, а для гайки – 5Н.
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 | (3h4h) 4g*; 4h (5h4h) | 4H 4H5H; 5H 6H |
| Средний | S N L | 5g6g; (5h6h) 6d; 6e; 6f; 6g*; 6h (7e6e);7g6g;(7h6h) | (5G); 5H 6G; 6H* (7G); 7H |
| Грубый | S N L | ---------- 8g; (8h) (9g8g) | -------- 7G; 7H (8G); 8H |
| 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