11. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых сопряжений

Эксплуатационные требования к резьбам зависят от их назначения. Требования надежности, долговечности и свинчиваемости без подгонки независимо изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений являются общими для всех резьб [1].

В данном разделе приведены методические указания по выбору посадок, определению предельных размеров для деталей резьбового соединения.

11.1. Определение основных параметров резьбы

Цилиндрическая резьба характеризуется следующими основными параметрами:

d (D) - наружный диаметр резьбы, мм;

d₁ (D₁) - внутренний диаметр резьбы, мм;

d₂ (D₂) - средний диаметр резьбы, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

 - угол профиля резьбы;

Н- высота исходного треугольника резьбы, мм;

 и  - угол наклона сторон профиля резьбы;

 - угол подъёма резьбы;

l - длина свинчивания резьбы, мм

Профиль и номинальные размеры диаметров,  и Н являются общими для наружной и для внутренней резьбы. Профиль метрической резьбы и ее основные размеры регламентированы стандартами ГОСТ 9150-2002, ГОСТ 8724-2002, ГОСТ 24705-81.

В соответствии с вариантом задания установить основные параметры резьбы, занести их в таблицу 29.

Пример: Резьба М14. Параметры заданного резьбового соединения занесены в таблицу 29.

Таблица 29

d (D)	d1 (D1)	d2 (D2)	P		H	H/8	H/6	H/4
14	12,918	13,35	1,0	60	0,866	0,108	0,144	0,216

11.2. Расположение полей допусков резьбы

11.2.1. Выбор характера соединения

Исходя из условий работы резьбового сопряжения и выполняемых функций, обосновать и установить характер соединения наружной и внутренней резьбы (с зазором, с натягом или переходный).

11.2.2. Выбор класса точности и посадки

С учётом характера резьбового сопряжения и эксплуатационных требований обосновать и назначить класс точности (точный, средний или грубый); обосновать и назначить посадку.

Внутренние и наружные резьбы общего назначения соединяются по боковым сторонам профиля. Для метрической резьбы диаметром от 1 до 600 мм система допусков и посадок регламентирована ГОСТ 16093-81. Данный стандарт предусматривает посадки с зазором, для получения которых установлено пять основных отклонений для среднего диаметра d₂ наружной резьбы: h, g, f, e, d (степени точности 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) - и четыре - для внутренней: H, G, Е, F (степени точности 4, 5, 6, 7, 8).

Посадки с натягом регламентированы ГОСТ 4608-81, который предусматривает основные отклонения для наружной резьбы по среднему диаметру d₂: 2r, 3р, 3n; по наружному диаметру d: 6e, 6с и для внутренней резьбы по среднему диаметру D₂: 2Н; по внутреннему диаметру D₁: 4D, 5D, 4С, 5С.

В целях обеспечения равномерности резьбовых соединений с натягом предусмотрена сортировка деталей по среднему диаметру на группы; число групп сортировки указывается в скобках (например: 3р(2), 3n(3), 2H(2), 2H(3)).

Переходные посадки применяют при одновременном дополнительном заклинивании шпилек, что достигается её конструктивными особенностями [3]. Переходные посадки регламентированы ГОСТ 24834-81, в котором установлены отклонения по среднему диаметру d₂ наружной резьбы: 4jk, 2m, 4j; по наружному диаметру d: 6g; по среднему диаметру внутренней резьбы D₂: 3Н, 4Н, 5Н; по внутреннему диаметру внутренней резьбы D₁: 6Н.

Установлены три группы длин свинчивания: S  короткие, N  нормальные и L  длинные. Длины свинчивания свыше 2,24Pd^0,2 до 6,7Pd^0,2 относятся к группе N; длины свинчивания меньше нормальных относятся к группе S, а больше к группе  L (d и Р  в мм).

Поля допусков наружной и внутренней резьбы установленные для трех классов точности указаны в таблицах, 30, 31, 32, 33.

Примечание

1. Поля допусков, указанные в скобках, по возможности не применять.

2. Поля допусков, поставленные в рамки, являются предпочтительными.

Таблица 30 - Поля допусков наружной резьбы для подвижных соединений

Класс точности	Длина свинчивания
	S			N				L
	Поле допуска наружной резьбы
Точный Средний Грубый	(5g6g)	(3h4h) (5h6h)	6d		6е	6f	4g 6 g 8g	4h 6h (8h)	(7e6e)	7g6g (9g8g)	(5h4h) (7h6h)

Таблица 31 - Поля допусков внутренней резьбы для подвижных соединений

Класс точности	Длина свинчивания
	S		N		L
	Поле допуска внутренней резьбы
Точный		4Н		4Н5Н 5Н		6Н
Средний	(5G)	5H	6G	6Н	(7G)	7Н
Грубый			7G	7Н	(8G)	8H

Обозначение поля допуска диаметра резьбы состоит из цифры, обозначающей степень точности, и буквы, обозначающей основное отклонение.

Например: 4g, 6h, 7G . Если степени точности диаметров d₁ и d₂ наружной резьбы, D и D₂ - внутренней резьбы не совпадают, их указывают отдельно: первое обозначение относятся к среднему диаметру d₂(D₂), второе - к d и D₁.

Например: 3h 4h

| |____Поле допуска диаметра d

|_____Поле допуска диаметра d₂

4Н 5Н

| |_________Поле допуска диаметра D₁

|________Поле допуска диаметра D₂

Таблица 32 - Поля допусков наружной и внутренней резьбы для переходных соединений

Номинальный диаметр резьбы, мм	Материал детали с внутренней резьбой	Поля допусков		Посадки
		наружной резьбы	внутренней резьбы
5 - 16	Сталь	4jk, 2m	4Н6Н, 3Н6Н
	Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы	4jk, 2m	5Н6Н, 3H6H
18 - 30	Сталь	4j, 2m	4Н6Н, 3Н6Н
	Чугун, алюминиевые и магниевые сплавы	4j, 2m	5Н6Н, 3Н6Н
33 - 45	Сталь, чугун, алюминиевые и магниевые сплавы	4jh	5Н6Н

Если степени точности диаметров d и d₂ наружной резьбы, D₁ и D₂ внутренней совладают, то указывают одно обозначение на два диаметра.

Примеры обозначения резьбы:

1 - подвижных соединений:

-с крупным шагом M12 - 6Н/6g;

-с мелким шагом M12x1 - 6H/6g;

2 - переходных соединений:

-с крупным шагом M12 - ;

-с мелким шагом M12х1 -

3 - неподвижных соединений

- с крупным шагом M12 - ;

- с мелким шагом M12x1 - .

Пример: Если в заданном узле на резьбовое сопряжение не установлено дополнительных требований по точности, то рекомендуется назначить средний класс точности. Для обеспечения подвижности сопряжения назначаем предпочтительную посадку М14 - 6Н/6g.

В соответствии с выбранным характером резьбового соединения установить по стандарту предельные отклонения размеров и занести их в таблицу 34.

Для шага резьбы и угла профиля предельные отклонения не устанавливаются. Допуск по среднему диаметру Тd₂(ТD₂) дается на приведенный средний диаметр, то есть представляет сумму трех слагаемых:

а) допуска собственно среднего диаметра;

б) диаметральной компенсации погрешности шага f_p;

в) диаметральной компенсации погрешности угла профиля f_.

Таблица 33 - Поля допусков наружной и внутренней резьбы для неподвижных соединений

Материал детали с внутренней резьбой	Поля допусков			Посадки		Дополни-тельные условия сборки
	наруж- ной резьбы	внутренней рёзьбы
		при шагах Р		при шагах Р
		до 1,25 мм	свыше 1,25 мм	до 1,25 мм	свыше 1,25 мм
Чугун и алюминиевые сплавы	2r	2Н5D	2H5C	2H5D 2r	2Н5С 2r	–
Чугун, алюминиевые сплавы	3р(2)	2Н5D(2)	2H5С(2)	2H5D(2) 3p(2)	2H5C(2) 3p(2)	Сортировка на две группы
Сталь, высокоточные и титановые сплавы	3n(3)	2H4D(3)	2Н4С(3)	2H4D(3) 3n(3)	2Н4С(3) 3n(3)	Сортировка на три группы

Пример: Для выбранной посадки 6Н/6g вносим численные значения отклонений в таблицу 34.

Таблица 34

Диаметры	Отклонения	Наружная резьба	Внутренняя резьба
Наружный	Верхнее ES, es Нижнее EI, ei	– 0,026 – 0,206	– 0
Средний	Верхнее ES, es Нижнее EI, ei	– 0,026 – 0,144	+ 0,160 0
Внутренний	Верхнее ES, es Нижнее EI, ei	– 0,026 –	+ 0,236 0