Лекция 8. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

8.1. Понятия о соединениях деталей.

8.2. Общие сведения о резьбах.

8.3. Болтовые соединения.

8.4. Методики расчета и последовательности вычерчивания болта и болтовых соединений.

8.5. Спецификация.

8.6. Контрольные вопросы.

Понятия о соединениях деталей

Изготовляемые промышленностью машины, станки, приборы и аппараты состоят из различных определенным образом объединенных и взаимосвязанных деталей; которые соединяются между собой различными способами. Соединение деталей обеспечивает их определенное взаимное положение в процессе работы. Согласно ГОСТ 23887-79 «Сборка. Термины и определения» различают разъемные и неразъемные соединения деталей.

Разъемные соединения.К разъемным относят соединения, допускающие разборку и повторную сборку соединяемых деталей без разрушения и повреждения. К ним относятся, например, соединения, выполняемые с помощью болта с гайкой. В свою очередь, разъемные соединения делятся на подвижные,допускающие перемещение одной детали относительно другой, и неподвижные,в которых детали не могут перемещаться одна относительно другой. Примером подвижного соединения деталей может быть соединение подвижной гайки с винтом суппорта токарного станка, а неподвижного – соединение деталей при помощи винта.

Неразъемные соединения.К неразъемным относят соединения деталей с жесткой механической связью, сохраняющейся в течение всего срока их службы. Разборка таких соединений невозможна без разрушений или повреждений самих деталей или связывающих их элементов. К неразъемным можно отнести, например, соединения деталей сваркой, заклепками, пайкой.

Специальные соединения.Выделяют также группы специальныхсоединений, к которым относятся соединения деталей в передачах у машин, например, соединения зубчатых колес. Сюда же относят соединения деталей с помощью пружин, когда после снятия нагрузки детали надо вернуть в исходное положение.

Общие сведения о резьбах

Образование резьбы.Резьба образуется при винтовом движении некоторой плоской фигуры, задающей так называемый профиль резьбы,расположенной в одной плоскости с осью поверхности вращения – осью резьбы.

В зависимости от формы профиля резьбу называют треугольной, квадратной, трапецеидальной, круглой.

Часть резьбы, образованной при одном повороте профиля вокруг оси, называют витком. При этом все точки производящего профиля перемещаются параллельно оси на одну и ту же величину, называемую ходом резьбы.

Различают правую и левую резьбы, в зависимости от того, какая винтовая линия лежит в основе резьбы – правая или левая.

Если ось наружной резьбы расположить вертикально перед наблюдателем, то у правой резьбы видимая часть витков поднимается слева направо, у левой резьбы – справа налево (рис. 166).

Рис. 166

Если профиль перемещается по поверхности цилиндра вращения, резьбу называют цилиндрической (широко применяется в технике), по поверхности конуса вращения – конической, по поверхности гиперболоида вращения – глобоидной.

Резьба может быть выполнена на стержне (наружная резьба) и в отверстии (внутренняя резьба). Резьбы показанные на рис. 166 и 168 – наружные, а на рис. 167 – внутренняя.

Резьбу, образованную движением одного профиля, называют однозаходной, образованную движением двух, трех и более одинаковых профилей, – многозаходной (двух-, трехзаходная и т.д.). В связи с этим введено понятие шаг резьбы, обозначаемый прописной латинской буквой Р, – расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси вращения [ГОСТ 11708-82 (СТ СЭВ 2631-80)]. Очевидно, ход Р_h=nР, где n – число заходов (см. рис. 166). У однозаходных резьб ход равен шагу. Под шагом однозаходной резьбы подразумевают ход – расстояние, на которое переместится деталь с резьбой (винт при неподвижной гайке или гайка при неподвижном винте) за один оборот.

Рис. 167

Рис. 168

Резьбу изготовляют:

– режущим инструментом с удалением слоя материала;

– накаткой – путем выдавливания винтовых выступов;

– литьем, прессованием или штамповкой, в зависимости от материала (металл, пластмасса, стекло) и других условий.

В силу устройства резьбонарезающего инструмента, например, метчика (см. рис. 167), плашки (см. рис. 168), или при отводе резца, при переходе от участка поверхности с резьбой полного профиля (участки l) к гладкой поверхности образуется участок, на котором резьба как бы сходит на нет (участки l₁), т.е. происходит сбег резьбы (рис. 169).

Если резьбу выполняют до некоторой поверхности, не позволяющей доводить инструмент до упора к ней, то образуется недовод резьбы (рис. 169б, 169в). Сбег плюс недовод образуют недорез резьбы. Если требуется изготовить резьбу полного профиля, без сбега, то для вывода резьбообразующего инструмента делают проточку, диаметр которой для наружной резьбы должен быть немного меньше внутреннего диаметра резьбы (рис. 169г), а для внутренней резьбы – немного больше наружного диаметра резьбы.

В начале резьбы делают, как правило, коническую фаску, предохраняющую крайние витки от повреждений и служащую направляющей при соединении деталей с резьбой (см. рис. 169). Фаску выполняют до нарезания резьбы. Размеры фасок, сбегов, недорезов и проточек стандартизированы [ГОСТ 10549-80* и 27148-86 (СТ СЭВ 214-86). Изделия крепежные. Выход резьбы. Сбеги, недорезы и проточки. Размеры].

Рис. 169

Изображение резьбы.ГОСТ 2.311–68 устанавливает правила изображения всех резьб (стандартных и нестандартных). Резьбу показывают условно двумя линиями: сплошной основной толстой и сплошной тонкой; причем независимо от того, какая изображена резьба – наружная или внутренняя, тонкая линия направлена в «тело» детали.

Наружную резьбу показывают следующим образом. На изображениях, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси стержня, сплошную тонкую линию резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега. На видах, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную к оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу, приблизительно равную 3/4 окружности и разомкнутую в любом месте (рис. 170).

У конической резьбы на виде слева сплошная тонкая линия соответствует наибольшему значению наружного диаметра резьбы (рис. 170б).

Внутренняя резьба изображается согласно рис. 171.

При изображении резьбы сплошную тонкую линию наносят на расстоянии от основной линии не менее 0,8 мм и не более величины шага резьбы.

Фаски на стержне с резьбой и в резьбовом отверстии в проекции на плоскость, перпендикулярную к оси стержня или отверстия, не показывают (исключение составляют фаски специального конструктивного назначения). Сплошная тонкая линия резьбы на стержне должна пересекать линию границы фаски.

а б

Рис. 170

Рис. 171

Штриховку в разрезах и сечениях проводят до линии наружного диаметра резьбы на стержне и до линии внутреннего диаметра в отверстии, т.е. в обоих случаях – до основной линии.

Границу резьбы проводят на стержне и в отверстии до линии наружного диаметра резьбы и изображают толстой основной линией или штриховой, если резьба показана как невидимая. Сбег резьбы выполняют тонкой линией, проводимой примерно под углом 30° к оси резьбы (рис. 172а).

Невидимую резьбу показывают штриховыми линиями одинаковой толщины по наружному и внутреннему диаметрам (рис. 166б).

При изображении в разрезе наружной резьбы ее граница наносится штриховой линией (рис. 173).

Если возникла необходимость показать профиль нестандартной резьбы, применяют местный разрез (рис. 174а), либо участок резьбы изображают в увеличенном виде на выносном элементе (рис. 174б).

а б

Рис. 172

Рис. 173

Резьбовое соединение (резьбовая пара) – это соединение двух деталей, из которых одна имеет наружную резьбу, а другая – внутреннюю, причем параметры резьбы у деталей должны совпадать.

Рис. 174

Изображение резьбы в соединении представлено на рис. 175. При обводке резьбового соединения предпочтение отдается валу

Рис. 175

Резьбы, применяемые в технике и их изображение. Стандартами предусматривается довольно значительное количество типов резьб: метрическая, трапецеидальная, упорная, трубная и некоторые другие.

Метрическая резьба применяется в основном на крепежных изделиях – болтах, шпильках, гайках, винтах и т.д. Поэтому она называется крепежной. Теоретический профиль этой резьбы (рис. 176а) – равносторонний треугольник с углом при вершине 60°. Основание треугольника равно шагу резьбы. Вершины треугольников профиля срезаются по прямой. Форма впадин может быть плоскосрезанной или закругленной. Диаметр и шаг резьбы измеряются в миллиметрах. Основные параметры метрической резьбы приведены в СТ СЭВ 182 – 75 (резьба метрическая).

Кроме того, каждому номинальному диаметру резьбы соответствует один крупный и несколько мелких шагов.

На чертежах метрическая резьба с крупным шагом обозначается индексом, состоящим из буквы М, и значением величины наружного диаметра (например, М20, М24 и т.д.). Обозначение резьбы с мелким шагом включает в себя букву М и цифры, состоящие из величины наружного диаметра и шага (например, М20´1,5, М60´1,5 и т.д.).

Трапецеидальная резьба применяется для передачи вращения и усилия в машинах и механизмах – домкратах, прессах и т.п. Эта резьба называется ходовой. Профиль данной резьбы показан на рис. 176б.

Пример условного обозначения трапецеидальной резьбы однозаходной с номинальным диаметром 40 мм и шагом 6 мм: Тr 40´6.

В соединениях деталей, где не должно быть самозавинчивания под действием приложенной нагрузки, применяется резьба прямоугольная (квадратная). Так как профиль этой резьбы не стандартизован, то на чертеже приводят все данные, необходимые для ее изготовления (рис. 176в).

Резьбу трубную цилиндрическую применяют на водогазопроводных трубах для их соединения, на трубопроводной арматуре. Профиль, общий для наружной и внутренней резьб, имеет скругления вершин и впадин, что делает трубную резьбу более герметичной, чем метрическую (рис. 176г).

В условное обозначение данной резьбы входят буква G и размер резьбы в дюймах.

В трубной резьбе указываемый в ее обозначении размер в дюймах приблизительно равен условному проходу трубы (номинальный внутренний диаметр, по которому рассчитывают пропускную способность трубы). Например, G1² обозначает размер трубной резьбы, нарезанной на наружной поверхности трубы, имеющей условный проход в 25 мм, т.е. примерно равный одному дюйму. Фактический наружный диаметр резьбы равен 33,249 мм, т.е. больше на две толщины стенки трубы. Поэтому обозначение размера трубной резьбы показывают на полке линии-выноски.

На рис. 176д изображен профиль дюймовой резьбы. Данная резьба используется редко, лишь при ремонте импортных станков и других изделий. Пример обозначения, наносимого по типу метрической резьбы: 11/2².

Трубная коническая резьба применяется в соединениях труб в тех случаях, когда требуется повышенная герметичность соединений. Так как у конической резьбы диаметр непрерывно меняется, то ее размер относят к сечению в основной плоскости (примерно посредине длины наружной резьбы). Наружная резьба обозначается R (например, R11/2²); внутренняя – R_с (например, R_с11/2²).

а

б

в

д

г

Рис. 176

Рис. 177

Коническая дюймовая резьба применяется в соединениях топливных, масляных и т.п. трубопроводов и станков. Пример обозначения, указываемого на полке линии-выноски, трубной резьбы: К 3/4².

Места нанесения н обозначение резьб на чертежах.Обозначения всех резьб, кроме конической и трубной цилиндрической, относят к наружному диаметру, как показано на рис. 177.

Обозначение конической и трубной цилиндрической резьб вследствие условного характера диаметра резьбы относят к контуру резьбы посредством линии-выноски с полкой, на которой пишут параметры резьбы.

Болтовые соединения

Болтовое соединение относится к разъемным соединениям и представляет собой узел, состоящий из скрепляемых деталей и стандартных изделий – болта, гайки и шайбы.

Болт представляет собой стержень с резьбой на одном конце и шестигранной (или иного типа) головкой на другом.

Гайка – деталь, служащая для затягивания болтов или шпилек при соединении деталей и имеющая резьбовое отверстие. В зависимости от назначения и условий работы гайки могут быть различными по форме, высоте и прочности.

Шайба – это подкладка под гайку. Обычно это штампованная или точеная пластинка. Назначение шайбы – предохранить поверхность детали при навертывании гайки и равномерно передать нагрузку. Для предупреждения самоотвинчивания болтов и гаек применяют пружинные шайбы.

В соединяемых деталях просверливаются отверстия, диаметры которых выбираются по ГОСТ 11284–75 в зависимости от наружного диаметра резьбы болта. На чертежах, в зависимости от назначения и масштаба, болтовые соединения показывают одним из следующих способов: конструктивным, упрощенным или условным (рис. 178).

На рис. 178а приведено конструктивное (действительное) изображение болтового соединения. Болт, шайба и гайка, попадающие в плоскость разреза, условно показываются нерассеченными и вычерчиваются по размерам, приведенным в соответствующих стандартах: для болтов в ГОСТ 7798-70; для гаек в ГОСТ 5915-70; для шайб в ГОСТ 11371-78.

На сборочных чертежах, согласно ГОСТ 2.315–68, резьбовые соединения допускается изображать упрощенно и условно.

На рис. 178б дано упрощенное изображение болтового соединения. Как видно из примера, на таком чертеже не показываются фаски; нет зазора между деталями и болтом; резьба у болта изображается нарезанной на всю длину стержня; при изображении на плоскости, перпендикулярной оси резьбы, линию резьбы допускается не показывать.

а

б

в

Рис. 178

Кроме того, на упрощенном изображении отсутствует проекционная связь ребер шестигранников гайки и головки болта на главном виде и виде сверху. На главном виде ребра шестигранников гайки и головки болта совмещаются с линиями, ограничивающими стержень болта.

Крепежные детали, у которых диаметры стержней на чертеже равны 2 мм и менее, на сборочных чертежах изображаются условно (рис. 178в). Толщина линий условных изображений принимается равной толщине обводки основных линий чертежа.

При вычерчивании на плоскости, перпендикулярной оси крепежной детали, шайба не изображается.