Уніфікація – це різновидність методів стандартизації, вона полягає в раціональному скороченні числа типів, видів та розмірів об'єктів однакового функціонального призначення. 6 глава

- вони мають високу твердість і можуть передавати великі крутячі моменти;

- вони мають від 10 до 40 % менше концентрацію напружень біля основи зуб’ів;

- вони мають високу точність і забезпечують краще центрування і само центруються під навантаженням.

Основні відхилення товщини зуба вала забезпечують посадки, які характеризуються широкими межами зміни зазорів i відносно помірними натягами, а деякі основні відхилення (h, k) призначені для утворення перехідних посадок. Для ширини западин втулки встановлено лише одне основне відхилення Н з одностороннім позитивним розміщенням поля допуску, утвореного на базі цього відхилення.

Рисунок 13.2 - Центрування за бічними поверхнями зубців

Допуски і посадки евольвентних з'єднань встановлено за трьома видами центрування, однак перевага віддається центруванню втулки відносно валу за бічними поверхнями зубців та за зовнішнім діаметром.

В евольвентних з'єднаннях прийнято слідуючи позначення:

e - ширина западини втулки;

S - товщина зуба вала;

Te - допуск ширини зуба вала;

- допуск товщини зуба вала;

T - сумарний допуск, що включає в себе відхилення форми і розміщення елементів профілю западини зуба;

- діаметр кола западин втулки;

- діаметр кола (виступів) вершин зуб’ів вала;

- діаметр кола западин вала.

При центруванні за бічними поверхнями зуб’ів прийнято два види допусків Te ( ) і T.

Для ширини западини e встановлено одне основне відхилення H і три ступені точності 7,9 і 11.

Для товщини S зуба вала встановлено десять основних відхилень: a,c,d,f,g,h,k,n,p,r і п'ять ступенів точності 7-11 (рисунок 13.3) .

Рисунок 13.3 - Поля допусків з'єднання шліцьового евольвентного

- поле допуску ширини западин;

- поле допуску для відхилення форми і розміщення.

Посадки за бічними поверхнями зуб'їв передбачені тільки в системі отвору.

При центруванні за зовнішнім діаметром встановлено допуски:

для - H ;

для - n6, 6, h6, g6.

Числові значення відхилень за ГОСТ 25346-89. При цьому центруванні поля допусків ширини западин втулки - 9H або 11H, а товщина зуба вала S - 9h, 9g, 9d, 11c, 11a.

4 Умовні позначення шліцьових з'єднань з евольвентним профілем зуб'ів

Умовні позначення шліцьових евольвентних з'єднань, валів i втулок містять: номінальний діаметр з'єднання D, модуль m, позначення посадки з'єднання (поля допусків втулки i вала), які розміщені після розмірів центруючих елементів, та номер стандарту. Різниця в позначенні полів допусків прямобічний i евольвентних з'єднань зводиться до порядку написання букви основного відхилення i цифри з номером ступені точності. При позначенні прямобічних шліцьових з'єднань на першому місці стоять букви , а на другому - цифри (наприклад h7,F8), у евольвентних, навпаки - спочатку цифра, а потім буква (наприклад, 7Н,8k).

Приклад позначення евольвентних з'єднань:

1. D=50 мм, m=2 мм з центруванням за бічними сторонами зуб'ів:

50 x 2 x 9H/g ГОСТ 6033-80

допуск ширини западини втулки 9Н

допуск товщини зуба вала 9g

2. D=50 мм, m=2 мм з центруванням по центрування по D з посадкою по діаметру центрування H7/g6:

50 x H7/g6 x 2 ГОСТ 6033-80

3. D=50 мм, m=2 мм з центруванням по d з посадкою по діаметру центрування H7/g6:

I50 x 2 x H7/g6 ГОСТ 6033-80

5 Контроль шліцьових з'єднань комплексними калібрами

Для забезпечення складання шліцьових валів i втулок необхідно, щоб їх параметри, відхилення форми i розташування поверхні знаходилися в заданих межах.

Вали i втулки шліцьових прямобічних з'єднань за ГОСТ 1139-80 контролюють за допомогою комплексних калібрів.

Види i основні розміри калібрів встановлено ГОСТ 24960-81, ГОСТ 24961- ГОСТ24968-81.

Стандартами встановлено два види калібрів: калібр-пробка шліцьова прямобічна у трьох варіантах:

1) застосовується при центруванні по d, D, або b i довжині контрольованого отвору не більше 2L пробки;

2) при центруванні по d i довжині контрольованого отвору не менше 1,5L;

3) при центруванні по D або b.

Основними факторами, що впливають на взаємозамінність шліцьових з'єднань, є: правильність виготовлення зуб'ів вала i западин втулки по ширині; паралельність боків вала i втулки між собою та осі деталі; рівномірність розміщення зуб'ів по колу вала або втулки; співвісність центруючих поверхонь вала i втулки.

14,15 ЛЕКЦІЯ

Тема:"Різьбові з'єднання"

1 Класифікація різьб і вимоги до різьбових з'єднань

Різьбові з’єднання широко застосовуються в машино і приладобудуванні. Приблизно 60 % усіх деталей мають різьбу. Різьбова поверхня утворюється при гвинтовому переміщенні плоского контуру по циліндричній або конічній поверхні. Всі різьби класифікуються по кількох ознаках:

- по призначенню, різьби діляться на загальні і спеціальні (до різьб загального призначення відносяться різьби кріпильні і трубні; до спеціальних різьб відносяться різьби, що застосовуються тільки в певних виробах (різьба для цоколів електроламп, різьба для протигазів, різьба для окулярів та оптики);

- по профілю витків різьби діляться на трикутні, трапецеїдальні, упорні, пилоподібні, прямокутні, круглі;

- по числу заходів (на однозахідні і багатозахідні);

- по напрямку обертання контуру осьового перерізу (на праві і ліві);

- по одиниці вимірювання лінійних розмірів (на метричні і дюймові).

Загальними для всіх різьб є вимоги довговічності та згвинчуємості.

2.Основні елементи і параметри різьб ДСТУ2497-94

Рисунок 14.1 - Основний профіль різьби

d і D - зовнішній діаметр різьби болта і гайки;

d₁ і D₁ - внутрішній діаметр різьби;

d₂ і D₂ - середній діаметр різьби;

Р - крок різьби;

a - кут профілю різьби;

- кути нахилу бічної поверхні різьби з несиметричним профілем;

Літерою позначають менший кут.

Рисунок 14.2 - Кути нахилу різьби

Н - висота вихідного трикутника різьби;

Н₁ - робоча висота профілю різьби (H₁=0.541266·P);

R - номінальний радіус закруглення впадини внутрішньої різьби;

- кут підйому різьби; Розгортка поверхні А

Рисунок 14.3 - Кут підйому різьби

_ℓ - довжина згвинчування (це довжина ділянки взаємного перекриття зовнішньої та внутрішньої різьб);

Рисунок 14.4 - Довжина згвинчування

Ph - хід різьби (для багатоходових різьб, це відстань по лінії, паралельній до осі різьби, між будь-якою вихідною середньої точкою на бічній поверхні різьби та середньою точкою, що отримана внаслідок переміщення вихідної середньої точки по гвинтовій лінії різьби на кут 360°);

Рисунок 14.5 - Хід різьби

W - номінальний діаметр різьби (приймають номінальний зовнішній діаметр зовнішньої різьби).

3 Метрична різьба

3.1 Ступінь точності різьби

Установлено наступні ступені точності - ГОСТ 16093-81:

- для діаметра болта:

зовнішнього 4,6,8

середнього 3,4,5,6,7,8,9,10*

- для діаметра гайки:

внутрішнього 4,5,6 7,8

середнього 4,5,6,7,8,9*

* Ступінь точності різьб на деталях з пластмас.

3.2 Довжини згвинчування

Установлено три групи довжин згвинчування:

група S - коротка,

група N - нормальна,

група L - довга.

До нормальної групи відносяться довжини згвинчування _ℓ N _mіn=2,24·Р·d^0.2 до _ℓ N _max = 6,7·Р·d^0.2 де d і P в мм.

До групи S відносяться довжини згвинчування менші за нормальні.

До групи L відносяться довжини згвинчування більші, ніж нормальні.

3.3 Класи точності різьби

Всі поля допусків діляться на 3 класи точності:

- точний (4,5 ступінь точності);

- середній (5,6,7);

- грубий (7,8,9).

Поняття про класи точності умовне, його використовують для порівняння оцінки точності різьби.

Точний клас рекомендується для відповідальних, статично - навантажених різьбових з'єднань.

Середній клас - для різьб загального застосування.

Грубий клас-для різьб одержуваних на гарячекатаних заготовках, в довгих глухих отворах.

Ступінь точності поля допуску залежить від довжини згвинчування; наприклад, для короткої довжини згвинчування слід брати ступінь точності 5, для нормальної - 6, для довгої -7.

3.4 Западини різьби

Форма западини різьби гайки і болта не регламентуються.

Однак закруглена форма западин по зрівнянню з плоско зрізаною має перевагу в зв'язку з тим, що вона значно зменшує концентрацію напружень. Болти з закругленою западиною мають найбільш циклічну міцність.

3.5 Профіль і крок різьби

В основу профілю метричної різьби покладено трикутник, кут якого дорівнює 60°.

Номінальний профіль різьби і розміри його елементів встановлені ГОСТ 9150-81.

Метрична різьба застосовується головним чином як кріпильна для різьбових з’єднань. Це пояснюється тим, що по зрівнянню з іншими різьбами метричні різьби мають найбільш високий коефіцієнт тертя.

Метрична різьба загального призначення має нормовані діаметри в діапазоні від 0,25 до 600 мм і кроки від 0,075 до 6 мм., що обумовлено ГОСТ 8724-81.

Різьба з дрібним кроком більш надійна проти само згвинчування.

- Умовно кроки різьби поділяються на крупні і дрібні. Дрібні для діаметрів 1-600. Дрібні кроки мають розміри до 2,5 мм. Крупні кроки від 2,5 до 6 мм, їх застосовують на зовнішніх діаметрах різьб від 1,0 до 68 мм.

Таблиця 14.1 – Діаметри і крупні кроки різьби ГОСТ 8724-81

Номінальні значення зовнішнього, середнього і внутрішнього діаметрів різьби повинні відповідати наведеним у ГОСТ 24705-81, ГОСТ24706-81, ГОСТ9150-81.

Таблиця 14.2 – Розміри середнього і внутрішнього діаметрів метричної різьби

3.6 Допуски метричної різьби

Для метричної різьби задаються допуски на такі елементи:

- середній діаметр болта –Td₂;

- зовнішній діаметр болта – Td;

- внутрішній діаметр гайки – TD₁;

- середній діаметр гайки - TD₂.

Допуски на зовнішній діаметр гайки і на внутрішній діаметр болта не нормуються, а обмежуються розмірами різьбового інструмента.

Для метричної різьби не нормуються вимоги до точності кроку і кута профілю різьби, бо ці параметри зв'язані з середнім діаметром різьби. Допуск на середній діаметр є сумарним, тобто включає в себе допустимі компенсації похибок не тільки на середній діаметр, а й на кут профілю та крок різьби.

Середній діаметр з сумарним допуском називають також приведеним середнім діаметром різьби.

Взаємозамінність різьбових деталей полягає в тому, що болт даного розміру повинен згвинчуватися з першою ліпшою гайкою того самого номінального розміру по всій довжині згвинчування.

Оскільки різьба спрямовується по боках профілю, на згвинчуваність болта і гайки впливає не тільки середній

діаметр, але й половина кута профілю та крок різьби.

Отже умовою взаємозамінності є певна точність додержання d₂, d/2 і P різьби.

Практично неможливо абсолютно точно додержати значення цих елементів. Тому в різьбі болта і гайки виникають похибки в половині кута (Δ(α/2)), в кроці різьби (ΔP) і у власне середньому діаметрі (d2).

Похибки половини кута профілю залежать від правильності профілю інструмента і ступеня його викривлення внаслідок спрацювання.

Похибка кроку різьби визначається точністю ходового гвинта і правильністю визначення передаточного числа шестерень від ходового гвинта до шпинделя верстата.

Для забезпечення згвинчуваності гайки і болта при наявності цих похибок треба відповідно змінити середній діаметр болта або гайки, а саме: зменшити середній діаметр болта або збільшити середній діаметр гайки. В результаті цього по середньому діаметру між гайкою і болтом утворюється додатковий зазор, що компенсує нерівність кроків і кутів профілю деталей, що спрямуються.

Цей зазор забезпечує можливість профілю болта входити в профіль западин гайки.

Значення, на яке треба зменшити середній діаметр болта або збільшити діаметр гайки для компенсації похибок кроку і кута профілю, називається діаметральною компенсацією відхилень кроку і кута профілю, яку для метричної різьби обчислюють за формулами, (довідник В.Д. Мягков та ін. табл. 4.20, ст. 133)

- компенсація відхилень кроку

fp=1,732·Δp , мкм;

де Δр - похибка кроку по довжині згвинчування, мкм;

Компенсація відхилень половини кута профілю

fα=0,36·P·Δ(α/2) , мкм;

де P - крок, мм;

Δ(a/2)- похибка половини кута профілю, хв.

Систему допусків для посадок з зазором метричної різьби встановлено ГОСТ16093-81.

Встановлено такі основні відхилення

- для зовнішньої різьби (для болтів) - h,g,f,e,d;

- для внутрішньої різьби (для гайок) - H,G,F,E.

Числові значення відхилень є в ГОСТ і в довіднику Мягков В.Д., том 2^ий, ст. 153.

Основним з ряду допусків для всіх діаметрів різьби є 6^й ступінь точності. Він рекомендується для різьби середньої точності при нормальній довжині згвинчування.

3.7 Умовні позначення полів допусків різьби

Умовні позначення поля допуску діаметра різьби складаються із цифри, яка визначає ступінь точності, і букви, що визначає основне відхилення, наприклад 4h, 6d, 6H, 6G.

При позначенні різьби болта двома полями допусків -7g6g – на першому місці позначення середнього діаметру d₂, а на другому - зовнішній діаметр виступів d. Якщо позначення поля допуску діаметра виступів співпадає з позначенням поля середнього діаметра, то воно в позначенні поля допуску різьби не повторюється і пишеться 7g, 6g, 6H.

Умовне позначення різьби болта з крупним кроком М12-7g6g означає:

- M - різьба метрична;

- 12 - зовнішній діаметр виступів d, мм;

- 7g - поле допуску середнього діаметру d₂

(7 - ступінь точності, g - відхилення);

-6g - поле допуску зовнішнього діаметру d.

Умовне позначення різьби болта з дрібним кроком М12х1-6g означає:

- M - різьба метрична;

- 12 - зовнішній діаметр виступів d, мм;

- 1 -крок різьби, мм;

- 6g - поле допуску середнього діаметру d_{2 і} зовнішнього діаметру d;

Умовне позначення різьби гайки з дрібним кроком М12х1-4H5H означає:

- M - різьба метрична;

- 12 - зовнішній діаметр виступів D, мм;

- 1 -крок різьби, мм;

-4H - поле допуску середнього діаметру D₂ ;

-5H -поле допуску внутрішнього діаметру D_1.

Умовне позначення лівої різьби болта М12х1-LH-6g означає:

- M - різьба метрична;

- 12 - зовнішній діаметр виступів D, мм;

- 1 -крок різьби, мм;

- LH - різьба ліва;

- 6g - поле допуску середнього діаметру d_{2 і} зовнішнього діаметру d.

3.8 Посадки метричних різьб

3.8.1 Посадки метричних різьб з зазором

Посадки метричних різьб з зазором регламентує ГОСТ16093-81; СТ СЕВ640-77.

В умовних позначеннях різьбові з’єднання пишуться дробом, в чисельнику дається поле допуску внутрішньої різьби (гайки), а в знаменнику - поле допуску зовнішньої різьби. Наприклад:

М12-6Н/6g

М12х1-6Н/6g,

М12х1-LH-6Н/6g.

Посадки метричної різьби виконуються по середньому діаметру.

Найбільш поширеними є посадки різьби в системі отвору.

Залежно від характеру посадки по середньому діаметру може утворитися зазор або натяг. Величина цього зазору чи натягу розраховується так само , як і для гладких циліндричних спряжень-середній діаметр гайки або гнізда беруть за діаметр отвору, а середній діаметр шпильки або болта-за діаметр вала.

3.8.2 Посадки метричних різьб з натягом

Посадки метричних різьб з натягом регламентує СТ СЕВ306-76

Посадки з натягом використовують для зовнішньої різьби деталей із сталі (наприклад, шпильки), що з'єднуються з внутрішньою різьбою із сталі, чавуну, титанових, алюмінієвих і магнієвих сплавів.

Шпильки із сталі повинні мати довжину згвинчування _ℓ =(1,0-1,25)·d в межах від 1·d до 1,25·d, шпилька із чавуну від 1,25·d до 1,5·d, _ℓ=(1,25-1,5)·d; шпилька із алюмінію і магнієвих сплавів - _ℓ=1,5·d … 2·d.

Шпилька, яка вгвинчується в гніздо корпуса повинна в ньому встановлюватися нерухомо для того, щоб при згвинчуванні гайки шпилька не викручувалася.

Нерухомість з’єднання повинна забезпечитись або вгвинчуванням збігу різьби в гніздо корпуса, або застосування посадки з натягом.

ГОСТ4608-81 встановлює основні відхилення і допуски для метричної різьби посадок з натягом з крупними і дрібними кроками від 0,8 до 3 мм і діаметрами від 5 до 45 мм.

Стандартом передбачено посадки з натягом тільки в системі отвору. До складання деталей в з’єднання здійснюється сортування на групи по середньому діаметру зовнішньої і внутрішньої різьби. Число груп вказується в дужках (дві або три).

Наприклад: посадка означає, що це посадка з натягом, з номінальним діаметром 12мм і крупним кроком, що деталі сортувались на дві групи. Поле допуску зовнішнього діаметра зовнішньої різьби в позначенні не вказується.

3.8.3 Перехідні посадки метричних різьб

Перехідні посадки метричних різьб регламентує СТ СЕВ305-76 або ГОСТ 24834-81.

Різьби з перехідними посадками встановлюються для діаметрів від 5 до 45 мм з кроками від 0,8 до 4,5 мм.

М12-4Н6Н/4jk ; М12-3Н6Н/2m

(D₂D₁ / d₂ d )

Всі перехідні посадки передбачають обов'язкове застосування додаткового елемента заклинювання.

3.9 Поля допусків

Схема полів допусків будується на підставі розрахунків.

Наприклад, побудуємо схему поля допуску для болта

М24-9g8g, якщо P=3 мм.

Зовнішній діаметр болта d=30 мм.

Визначаємо середній і внутрішній діаметр болта d2 і d1 згідно формул, ГОСТ9150-81 (Мягков,т.2,ст.144)

d₂=d-2+0,051=24-2+0.051=22,051 мм;

d₁=d-4+0,752=24-4+0,752=20,752.

Визначаємо відхилення для діаметрів згідно ГОСТ 16093-81 (Мягков,т.2,ст.159):

для d,d2,d1 es= -0,048 ei=0

для d2 ei= -0,448

для d ei= -0,648

Визначаємо max і min значення d,d2,d1:

l dmax=d+es=24-0,048=23,952;

l dmin=d+ei=24-0,648=23,352;

l Тd=dmax-dmin=22,952-23,352=0,60;

l d2max=d2+es=22,051-0,048=22,003;

l d2min=d2+ei=22,051-0,448=21,603;

l Тd2=d2max-d2min=22,003-21,603=0,40;

l d1max=d1+ es=20,752-0,048=20,704;

Далі відкладаємо розміри вершини d і впадини d1 у вигляді невеликих відрізків. Наносимо бокові лінії під кутом 60 °, з’єднуючи вершину і западину.

Потім від вершини відкладаємо розміри d_max і d_min, наносимо їх бокові лінії і будуємо поле допуску.

Далі бокову лінію між d і d₁ ділимо точкою пополам. Це буде розмір середнього діаметру d₂. Від цієї точки прокладається перпендикуляр. Точки перетинання перпендикуляра визначають розміри d_2max, d_2min і 1/2 допуску d₂ (1/2Тd₂).

Тепер треба нанести розмірні лінії і проставляти над ними назву параметрів та їх числові значення (рисунок 14.6)

Якщо d_max=d, то поле допуску буде починатися зразу після розміру d, а не d_max як це в нашому прикладі.

Рисунок 14.6 - Схема поля допуску різьби болта М24-9g8g

Схема полів допусків різьбового з'єднання посадки з зазором зображена на рисунку 14.7

Рисунок 14.7 - Схема полів допусків різьбового з'єднання посадки 6H/6g

3.9 Вибір полів допусків

Вибір полів допусків для деталей різьбових з’єднань робиться в залежності від їх призначення.

Поля допусків метричної різьби з зазором по ГОСТ16093-81 (Мягков,т.2,ст.151)

Примітка: 6g,6H - рекомендуються як переважні; ( ) - не рекомендуються.

Поля допусків, які відносяться до точного класу, рекомендується використовувати для з’єднань де потрібне мале коливання зазорів для відповідальних статично навантажених різьбових деталей в авіабудуванні і автобудуванні;

Поля допусків, які відносяться до середнього класу рекомендується для різьб загального призначення.

Поля допусків грубого класу рекомендуються при одержанні різьб на гарячекатаних заготовках, в довгих глухих отворах.

Найбільше поширення в машинобудуванні і приладобудуванні одержали поля допусків середнього класу точності, при якому забезпечується достатня статична і циклічна міцність різьбових деталей.

Поля допусків грубого класу можливо використовувати коли нема необхідності в особистої точності.

При виборі полів допусків посадок треба віддавати перевагу полям допусків одного класу точності.

Найчастіше використовується посадка 6Н/6g.

Основні відхилення Н і h утворюють посадки з гарантійним зазором, який дорівнює нулю.

Посадки з більшим гарантійними зазорами використовують, якщо різьбові деталі експлуатуються при високій температурі, якщо необхідна легка згвинчуваність.

4 Контроль різьбових з’єднань

Різьбові вироби контролюють в основному за допомогою граничних калібрів. В комплект для контролю циліндричних різьб входять робочі прохідні і непрохідні граничні калібри. Цей метод зветься комплексним.

Другий метод - по елементний або диференційований. Він використовується головним чином при вимірюванні точних різьб. При цьому окремо вимірюють середній діаметр, крок і половину кута профілю.

Для вимірювання середнього діаметра використовують інструментальний мікроскоп, різьбовий мікрометр, метод трьох дротиків.

Крок різьби і половину кута профілю вимірюють за допомогою мікроскопів, або проекторів.

Контроль різьби гайок здійснюють за допомогою реплік, тобто знімаючи відбитки (репліки) за допомогою плавких сплавів, які точно відтворюють дану нарізку.

16 ЛЕКЦІЯ

Тема: "Допуски зубчастих і черв'ячних передач"

1 Експлуатаційні вимоги до зубчастих та черв'ячних передач

Майже всі машини мають передачі.

Передачі бувають: пасові, канатні, гідравлічні, зубчасті, черв'ячні та інші.

Найбільше застосування здобули зубчасті передачі.

Зубчасті і черв'ячні передачі поділяються на силові та кінематичні.

Силові застосовуються в редукторах, коробках передач, задніх мостах автомашин, тракторів тощо.

Кінематичні передачі використовують в механізмах для точного руху однієї деталі відносно другої. Для здійснення певного доцільного руху. Наприклад: колеса ланцюга подач в металорізальних верстатах, ділильна головка рейки паливного насоса.

Основні експлуатаційні вимоги до силових передач:

- контакт по всій довжині зубів (він потрібен для повнішого використання бічної поверхні зуба при передачі навантаження від ведучого колеса до відомого);