Трубные резьбовые соединения
По эксплуатационному назначению различают резьбы общего назначения.
К ним, как уже было сказано в главе 4, относятся в первую очередь крепежные резьбы. Из многообразия крепежных резьб в отдельную подгруппу можно вынести резьбы трубные (цилиндрическая и коническая, метрическая коническая), применяемые для трубопроводов; главное требование к ним – обеспечить герметичность соединения.
Резьбовые трубные соединения имеют различный характер, зависящий от условий работы. В обычных трубопроводах с нормальным давлением чаще имеет место соединение «цилиндр на цилиндр».
В трубах с повышенным давлением для обеспечения большей герметичности используется соединение «конус на конус» или «цилиндр на конус».
К деталям трубопровода относят отдельные трубы, отводы, переходы, заглушки, фитинги, прокладки, болты, гайки и т.д.
Для соединения труб на резьбе их концы снаружи нарезают трубной цилиндрической или конической резьбой. В отличие от нормальной крепежной резьбы трубная резьба имеет значительно меньший шаг и меньшую глубину. Это необходимо, чтобы предупредить ослабление стенок трубы.
Обозначение трубной резьбы обладает той особенностью, что размер резьбы задается не по тому диаметру, на котором нарезана резьба, а по внутреннему диаметру Dy трубы. Он называется диаметром трубы «в свету» и определяется как условный проходной размер трубы. Размер наружного диаметра трубной резьбы всегда больше диаметра «в свету» на две толщины стенки трубы. Так, например, трубная резьба 1″ имеет наружный диаметр 33,25 мм (а не 25,4 мм). Конструктивный расчет резьбовых соединений трубопровода ведется по условным проходам арматуры и соединительных частей (фитингов) по ГОСТ 355-52 (таблица 6.10). Под условным проходом труб, фитингов подразумевается номинальный внутренний диаметр, взятый с округлением.
Условный проход обозначается буквой Dy с добавлением радиуса условного прохода изделия в мм.
Таблица 6.10
Условные проходы трубопроводов, арматуры и фитингов(ГОСТ 355-52)
| Условный проход Dy | Соответствующая резьба в дюймах |
| ¼” | |
| 3/8” | |
| ½” | |
| ¾” | |
| 1” | |
| 1 ¼” | |
| 1 ½” | |
| 2” |
Фитинги изготавливаются из ковкого чугуна для условных проходов от 8 до 100 мм и из стали для условных проходов от 8 до150 мм. Для придания фитингам из ковкого чугуна необходимой жесткости их снабжают по краям буртиками, а муфты – для обеспечения лучшего захвата газовым ключом – несколькими ребрами, расположенными на боковой поверхности по образующей. При помощи муфт, угольников, тройников и крестов соединяют трубы с одинаковыми и разными условными проходами, имеющие наружную резьбу; при помощи ниппелей – трубы с внутренней резьбой. На рис. 6.16, 6.17, 6.18, 6.19 приведены примеры резьбового соединения «цилиндр на цилиндр» труб фитингами.
 |
Рис. 6.16 Соединение труб тройником ГОСТ 8948-75*
Рис. 6.17 Соединение труб муфтой ГОСТ 8954-75*
Рис. 6.18 Соединение труб муфтой переходной ГОСТ 8954-75*
Рис. 6.19 Соединение труб угольником ГОСТ 8946-75*
Штуцерно-ниппельные соединения применяются при сборке стальных и латунных труб диаметром не более 32 мм. Эти соединения состоят из пяти деталей: штуцера 1; накидной гайки 2; прокладки 3; ниппеля 4; трубы 5 (рис.6.20, 6.21)
Рис. 6.20 Штуцерно-ниппельные соединения
Рис. 6.21 Штуцерно-ниппельное соединение
7. Методы контроля точности резьбовых соединений.
Средства измерения резьбы
Точность резьбы контролируют дифференцированным (поэлементным) или комплексным методом.
Дифференцированный метод контроля применяют в том случае, когда допуски даны отдельно на каждый параметр резьбы. При этом отдельно проверяют собственно средний диаметр d2, шаг P и половину угла профиля. Этот метод сложен, трудоёмок, а потому его используют, главным образом, для контроля точной резьбы (калибрпробок, резьбообразующего инструмента и т.д.). Наиболее универсальным прибором для измерения параметров резьбы является инструментальный микроскоп различных модификаций.
Комплексный метод контроля применяют для резьбовых деталей, допуск среднего диаметра которых является суммарным. Этот метод основан на одновременном контроле среднего диаметра, шага, половины угла профиля, а также внутреннего и наружного диаметров резьбы путем сравнения действительного контура резьбовой детали с предельными. Контроль калибрами применяют как в массовом и серийном, так и в мелкосерийном и единичном производствах (за исключением резьбы с мелким шагом).
Предельные контуры резьбы
При изготовлении резьбовых деталей неизбежны погрешности профиля резьбы и ее размеров, возможны неконцентричность диаметральных сечений и другие отклонения, которые могут нарушить свинчиваемость и ухудшить качество соединений. Для обеспечения свинчивания и качества соединений действительные контуры свинчиваемых деталей, определяемые действительными значениями диаметров, угла профиля и шага резьбы, не должны выходить за предельные контуры по всей длине свинчивания.
Отклонение шага резьбы (ΔP) – это разность между действительным и номинальным расстояниями в осевом направлении между двумя средними точка-ми любых одноименных боковых сторон профиля в пределах длины свинчивания или заданной длины. Складывается отклонение шага из прогрессивных погрешностей шага, периодических и местных (не зависящих от числа витков резьбы на длине свинчивания). Соотношения этих составляющих отклонений шага зависят от технологии изготовления резьбы, точности оборудования и резьбообразующего инструмента и других факторов.
При анализе погрешностей угла профиля резьбы обычно измеряют не угол профиля α , а половину этого угла α/2 .Измеряя α/2, можно установить не только значение α, но и перекос резьбы.
Отклонением половины угла профиля резьбы (Δα/2), называют разность между действительными и номинальными значениями α/2. Эта погрешность может быть вызвана погрешностью полного угла профиля, перекосом профиля относительно оси деталей и сочетанием обоих факторов. Погрешность половины угла профиля может стать следствием ошибок профиля резьбообразующего инструмента и неточности установки его, перекоса оси детали.
Свинчивание резьбовых деталей, имеющих погрешность Δα/2, как и деталей, имеющих погрешность шага, оценивают величиной диаметральной компенсации ƒα этой погрешности.
Свинчиваемость будет обеспечена, если разность средних диаметров резьбы болта и гайки будет не меньше сумм диаметральных компенсаций шага и половины угла профиля обеих деталей. Для упрощения контроля резьбы и расчета допусков введено понятие “приведенный средний диаметр резьбы”.
Приведенным средним диаметром называют значение среднего диаметра резьбы, увеличенное для наружной резьбы и уменьшенное для внутренней на суммарную диаметральную компенсацию отклонений шага и угла наклона боковой стороны профиля.
Посадкой резьбы называют характер резьбового соединения деталей, определяемый разностью средних диаметров наружной и внутренней резьбы до сборки. В посадке с зазором поле допуска среднего диаметра внутренней резьбы расположено над полем допуска среднего диаметра наружной резьбы.
Наиболее распространенной является резьба с небольшим зазором 6Η/6g.
В стандарте СТ СЭВ 144 – 75 установлены следующие степени точности, на которые даны ряды допусков, приведенные в таблице 7.1.
Таблица 7.1
Ряды допусков для резьбовых соединений
| Диаметр болта | Степень точности | Диаметр гайки | Степень точности |
| Наружный d | 4; 6; 8; | Внутренний D1 | 4; 5; 6; 7; 8; 10* |
| Средний d2 | 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; | Средний D2 | 4; 5; 6; 7; 8; 9* |
* – Для пластмасс
Для выбора степени точности и свинчиваемости резьбы и требований к точности соединений установлены три группы длин свинчивания: S – короткие, N – нормальные, L – длинные.