Измерение цилиндрических метрических резьб

Цель: изучить взаимосвязь параметров резьбы, подлежащих метро­логическому контролю, ознакомиться с оборудованием для определения параметров резьбы, освоить методику изме­рения этих параметров, выполнить измерения в соответствии с выданными заданиями.

6.1. Резьбы, их классификация, метрологические показатели, система допусков и посадок метрических резьб.

Резьбовые соединения нашли широкое распространение в маши­ностроении, а число резьбовых деталей в современных машинах пре­вышает 50 % от общего числа деталей. По эксплутационному назна­чению резьбы подразделяются на резьбы общего приименения и спе­циальные. К резьбам общего применения относятся:

-крепежная (метрическая и дюймовая), применяемая для разьемных соединений; основное требование к этим резьбам - прочность соединения;

-кинематические (трапециидальная и прямоугольная, а для микрометрических пар - метрическая), применяемые для ходовых винтов. Основным требованием к резьбам ходовых винтов является обеспечение точного перемещения, а к резьбам домкратов - плав­ность вращения и высокая нагрузочная способность;

-трубные и арматурные (трубная цилиндрическая и коническая коническая метрическая), применяемые для трубопроводов и арма­туры; основное требование к этим резьбам - герметичность соеди­нений.

Общими требованиями ко всем резьбам являются надежность, долговечность, навинчиваемость и свинчиваемость без подгонки.

К резьбам специального назначения относятся такие, которые применятся только в определенных изделиях, например, резьба для цоколей электрических ламп, окулярная резьба для оптических приборов и ряд других.

По профилю витков резьбы подразделятся на треугольные; трапециидальные, упорные, прямоугольные, круглые.

По направлению: вращения контура осевого сечения - правые и левые.

По единице измерения линейных размеров - метрические и дюй­мовые.

Основными параметрами резьб являются:

-наружный диаметр - диаметр воображаемого цилиндра, касательного к вершинам наружной или впадинам внутренней резьбы

-внутренний диаметр резьбы - диаметр воображаемого

цилиндра, вписанного касательно к вершинам внутренней резьбы

или впадинам наружной резьбы; внутренний диаметр определяет опасное

сечение болта;

-средний диаметр диаметр воображаемого соосного с резьбой

цилидра, образующая которого пересекает профиль витков в точках

где ширина канавки ровна половине шага; средний диаметр оказывает определяющее влияние на свинчиваемость резьбовых изделий.

- шаг резьбы Р - расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, измеренное в направлении, параллельном оси резьбы; для многозаходных резьб вводится понятие ход:

,

где Р - шаг,

- число заходов;

-угол профиля - угол между боковыми сторонами профиля в осевой плоскости; для симметричных резьб контролируется полови­ка угла профиля: ; для несимметричных резьб:

-угол подъема - угол между касательной к винтовой поверх­ности в течке на среднем диаметре и плоскостью, перпендикуляр­ной оси резьбы; для однозаходных резьб: ; для многозаходных резьб: ;

-длина свинчивания - длина соприкосновения винтовых по­верхностей наружной и внутренней резьб в осевом сечении.

Система допусков и посадок метрических резьб диаметром от 1 до 600 мм основана на взаимосвязанных стандартах ИСО МС 965/1-1973, ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-77) - посадки о зазором, ГОСТ 4608-81 (СТ СЭВ 306-76) - посадки с натягом, ГОСТ 24834-81 (СТ СЭВ 305-76) - переходные посадки.

Для метрических резьб диаметром 0.25...0.9 ммна основании рекомендации ИСО 1601 разработан ГОСТ 9000-81 (СТ СЭВ 837-78).

Стандартом предусмотрены отклонения на диаметры , , величина допусков определяется степенью точнос­ти.

Внутренние и наружные реаьбы общего назначения, а также большинство специальных резьб контактируют по боковым сторонам профиля. Возможность контакта по вершинам и впадинам резьбы исключается соответствующим расположением полей допусков по и . Действительный характер взаимного контакта боко­вых сторон профиля резьбы на длине свинчивания, то есть посад­ку, определяют не только действительные значения средних диа­метров, но и отклонения шага и половины угла профиля резьбы со­единяемых деталей, поэтому характер посадки резьбового соедине­ния зависит от зазора или натяга, которые численно представляют собой разницу действительных значений приведенных средних диа­метров резьбы, болта и гайки.

Отклонения отсчитываются от номинального профиля резьбы в направления, перпендикулярном оси резьбы.

Для получения посадок сзазором предусмотрено пять основных отклонений (d, е. f, g, h) дkя наружной b четыре (Е, F, G, Н) для внутренней резьбы. Эти отклонения одинаковы для диаметров , , , , , . Основные отклонения Е и F установлены только для специального применения при значительных толщинах слоя защитного покрытия.

Поле допуска резьбы образуют сочетанием поля допуски сред­него диаметра с полем допуска диаметра выступов, например: 4h6h, 8h5h, 5h6h. Предпочтение следует отдавать полям допусков одной степени точности. В этом случае поле допуска обозначают один раз.

Наиболее распространенной является резьба с небольшим зазо­ром: бН/бg. В обоснованных случаях разрешается применять поля допусков, образованные иными сочетаниями полей допусков.

Посадки c натягом по среднему диаметру используют, когда в резьбовом соединении недопустимо самоотвинчивание под воздейс­твием внешних факторов. Примером может служить посадка шпилек в корпуса двигателей.

Посадки с натягом предусмотрены только в системе отверстия. Для посадок с гарантированным натягом необходимо устанавливать весьма малые допуски по среднему диаметру, так как при больших допусках возможно проскальзывание или заклинивание резьбы. В связи с этим для резьб с натягом допуск на средний диаметр резьбы установлен: для гнезд - по степени точности 2, для шпи­лек - по степеням точности 3 и 2.

Для посадок с натягом установлены следующие основные отклонения и степени точности:

-наружный диаметр шпильки: d - 6е, 6с;

-средний диаметр шпильки: d₂-2r, 3p(2), 3n(3);

-диаметр гнезда: D, D₂ - 2Н5D, 2Н5С, 2Н4D(3), 2H4C(3), 2H6D(2), 2Н5С(2).

При отклонениях 2H5D(2) и других с указанием цифры в скобках производится сортировка на группы по среднему диаметру, цифра указывает на число групп. В этом случае в допусках среднего диаметра не включаются компенсации отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля.

Для переходных посадок установлены следующие основные отклонения и степени точности:

-наружный диаметр шпильки: d – 6g;

-средний диаметр шпильки: d₂ -2m, 4jk, 4j, 4jh;

-наружний диаметр гнезда: D - 6Н;

-внутренний диаметр гнезда: D₂ – 3H, 4H, 5H;

Схемы расположения полей допусков посадок резьбовых соединений приведены на рис. 6.1.

Схема расположения полей допусков резьбовых соединений

Рис. 6.1

Посадки: а- с зазором, б- переходные, в – с натягом.

Контроль резьбовых изделий выполняется с помощью предельных

калибров (комплексный метод) и поэлементно (дифференцированный

метод). При поэлементном контроле проверяют собственно средний диаметр, шаг и половину угла профиля.

Измерение собственно среднего диаметра можно выполнять контактным прибором с резьбовыми вставками и косвенным методом с

помощью трех проволочек.

6.2.Методика проведения работы.

Получить у преподавателя образец резьбовой детали (болта).

Измерить наружный диаметр с помощью микрометра и штанген­циркуля.

С помощью резьбометра определить шаг резьбы Р.

Уточнить номинальный наружный диаметр резьбы по ГОСТ 8724-81.

Рассчитать диаметр проволочек по формуле:

где Р - шаг, мм;

- угол профиля ( для метрической резьбы).

Диаметр проволочек может находится в диапазоне

Установить проволочки в приспособление и ввести между ними болт. Проволочки закладывался таким обрезом, чтобы одна лежала во впадине с одной стороны резьбы, а две другие - в соседних впадинах на диаметрально противоположной стороне резьбы (см. рис.6.2.)

Измерить размер М с помощью микрометра.

Вычислить измеренный средний диаметр резьбы:

Схема измерений среднего диаметра резьбы

Рис.6.2.

Вычислить номинальный средний диаметр резьбы по ГОСТ 9150-81 (СТ СЭВ 180-75):

Сравнить и 1 и дать заключение о годности болта для резьбового соединения с зазором. Болт годен, если:

где - минимальное значение среднего диаметра резьбы за­данных степени точности и основного отклонения.

Для крепежных соединений с зазором предпочтительными полями допусков являются: 6g – для наружных; 6Н – для внутренних. Поэтому:

где еs - основное отклонение (З.табл.II 56,с.259);

- допуск на диаметр по ГОСТ 16093-81 (З.табл.II 54,стр.257).

Допуск по ГОСТ 16093-81 - суммарный, он включает в себя допуск на собственно средний диаметр, а также величины компен­саций погрешностей шага и погрешностей половины угла профиля.

Измерить наружный диаметр резьбы и дать оценку годности:

Значения (З, табл.II 53, с.287).

6.3. Результаты и их обработка.

Осуществить замеры и расчёты согласно п.6.2. Результаты свести в таблицу 6.1 и таблицу 6.2.

Таблица 6.1

Метрологические параметры замеров

Измеряемый параметр резьбы	Наименование прибора, ГОСТ	Цена деления шкалы

6.4. Контрольные вопросы для самопроверки

- классификация резьб, области применения;

- основные параметры резьб;

- виды погрешностей в резьбовых соединениях;

- комплексный и дифференциальный метод контроля резьб;

- образование гезьбовых посадок с зазором, переходных и посадок с натягом;

- обозначение и графическое изображение допусков и посадок метрических резьб;

- по какому параметру формируются посадки резьбовых соеди­нений?

- методика оценки пригодности резьбового соединения.

Таблица 6.2

Результаты замеров и расчетов.

Параметры .	Един. измер.	Значения параметров	Заключение о годности по параметру
Шаг резьбы, Р	мм
Наружный диаметр, d	мм
Диаметр проволочек, dn	мм
Размер М	мм
Средний диаметр, d2	мм

Литература

1. Саранча Г.А. Взаимозаменяемость, стандартизация и техни­ческие измерения: Учебник. - М.: Издательство стандартов, 1982.-264с.

2. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измере­ния: Учебник для втузов/ А.И.Якушев, Л.Н.Воронцов, Н.М.Федотов.-6-е изд.М.: Машиностроение, 1937.-352 с.

З. Козловский Н.С. Ключников В.М. Сборник примеров и задач по курсу “Основы стандартизации, допуски, посадки и технические игмереия^”-М: Машиностроение, .1988.-304 с.

4. Анухин В. И. Допуски и посадки. Выбор и расчет, указание на чертежах: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. - 219 с.

Лабораторная работа №7