Различают разъемные и неразъемные соединения деталей. 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.
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.
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.
При выполнении на чертежах соединений деталей используют их полные, упрощенные или условные изображения. Иногда (например при обозначении сварки, пайки и др.) применяют дополнительные условные обозначения.
Разъемные соединения. Большое распространение в современном машиностроении получили разъемные соединения деталей машин, осуществляемые с помощью резьбы. Резьбовое соединение может обеспечивать относительную неподвижность деталей или перемещение одной детали относительно другой. Основным соединяющим элементом в резьбовом соединении является резьба.
2.1 Резьба. Условное изображение и обозначение на чертежах
Резьбой называется поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. При этом образуется винтовой выступ соответствующего профиля, ограниченный винтовыми и цилиндрическими или коническими поверхностями.
Резьбы классифицируются по форме поверхности, на которой она нарезана (цилиндрические, конические), по расположению резьбы на поверхности стержня или отверстия (наружные, внутренние), по форме профиля (треугольная, прямоугольная, трапецеидальная, круглая), назначению (крепежные, крепежно-уплотнительные, ходовые, специальные и др.), направлению винтовой поверхности (левые и правые) и по числу заходов (однозаходные и многозаходные).
Наружная резьба образована на наружной прямой круговой цилиндрической (конической) поверхности.
Внутренняя резьба образована на внутренней прямой круговой цилиндрической (конической) поверхности.
Рисунок 17
Резьба, образованная на боковой поверхности прямого кругового цилиндра, называется цилиндрической. Резьба, образованная на поверхности прямого кругового конуса, называется конической.
Основные параметры резьбы определены ГОСТ 11708—82. Резьбу характеризуют три диаметра: наружный d (D), внутренний d1(D1) и средний d2(D2).
Наружный диаметр цилиндрической резьбы (см. рисунок 17 d, D) – диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней цилиндрической резьбы: D – наружный диаметр внутренней резьбы (гайки); d – наружный диаметр наружной резьбы (болта).
Внутренний диаметр цилиндрической резьбы (см. рисунок 17 d1, D1) – диаметр воображаемого прямого кругового цилиндра, вписанного во впадины наружной или вершины внутренней цилиндрической резьбы: d1 – внутренний диаметр резьбы болта; D1 – внутренний диаметр резьбы гайки.
Средний диаметр цилиндрической резьбы (см. рисунок 17 d2, D2) – диаметр воображаемого, соосного с резьбой прямого кругового цилиндра, каждая образующая которого пересекает профиль резьбы таким образом, что её отрезки, образованные при пересечении с канавкой, равны половине номинального шага резьбы.
Однозаходная резьба образована одним выступом резьбы; многозаходная образована двумя или более выступами с равномерно расположенными заходами.
Правая резьба – резьба, у которой выступ, вращаясь по часовой стрелке, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
Левая резьба – резьба, у которой выступ, вращаясь против часовой стрелки, удаляется вдоль оси от наблюдателя.
Ось резьбы – ось, относительно которой образована винтовая поверхность резьбы.
Профиль резьбы – профиль выступа и канавки резьбы в плоскости осевого сечения резьбы.
Боковая сторона резьбы – часть винтовой поверхности резьбы, расположенная между вершиной и впадиной резьбы и имеющая в плоскости осевого сечения прямолинейный профиль.
Угол профиля резьбы α – угол между смежными боковыми сторонами профиля резьбы в плоскости осевого сечения.
Номинальный диаметр резьбы – диаметр, условно характеризующий размеры резьбы и используемый при ее обозначении.
Шаг резьбы p – 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 резьбы.
Ход резьбы ph – расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемещении исходной средней точки по винтовой линии на угол 360°.
Длина резьбы – длина участка детали, на котором образована резьба, включая сбег резьбы и фаску.
Сбег резьбы – участок в зоне перехода резьбы к гладкой части детали, на котором резьба имеет неполный профиль.
Рисунок 18
Резьбы по назначению подразделяют на крепежные и ходовые. Крепежные резьбыприменяются для образования разъемных соединений деталей. Они, как правило, имеют треугольный профиль, являются однозаходными с небольшим углом подъема винтовой линии.
Ходовые резьбыдовольно часто выполняют многозаходными; служат для преобразования вращательного движения в поступательное.
Стандартами предусмотрено большое количество резьб с различными параметрами. Среди них крепежные резьбы: метрическая (ГОСТ 9150-81, ГОСТ 8724-81, ГОСТ 24705-81); метрическая коническая (ГОСТ 25229-82); трубная цилиндрическая (ГОСТ 6357-81); трубная коническая (6211-81) и др.
Резьба метрическая является основной крепежной резьбой (см. рисунок 19). Метрическая резьбаимеет треугольный профиль с углом α между боковыми сторонами, равным 60°. Вершины треугольников срезаны по прямой. Форма впадин профиля не регламентируется и может выполняться как плоскосрезанной, так и закругленной. Диаметр и шаг метрической резьбы выражается в миллиметрах. Метрическую резьбу подразделяют на резьбу с крупным шагом и резьбу с мелкими шагами при одинаковом наружном диаметре резьбы. У резьбы с мелким шагом на одной и той же длине вдоль оси резьбы распределено большее количество витков, чем у резьбы с крупным шагом.
Рисунок 19
Трубная цилиндрическая резьба (см. рисунок 20) тоже имеет треугольный профиль, но угол α между боковыми сторонами равен 55°. Вершины выступов и впадин закруглены. Закругленный профиль обеспечивает большую герметичность соединения. Поэтому трубную резьбу классифицируют как крепежноуплотнительную. Трубная резьба имеет более мелкий шаг по сравнению с метрической. Её применяют для соединения труб и других деталей арматуры трубопроводов.
Рисунок 20
Резьба трапецеидальная (см. рисунок 21) служит для передачи движения и усилий. Профиль трапецеидальной резьбы — равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами 30°. Для каждого диаметра резьба может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой (ГОСТ 9484—81).
Рисунок 21
Резьба упорная (см. рисунок 22) имеет профиль неравнобокой трапеции. Впадины профиля закруглены, для каждого диаметра имеется три различных шага. Служит для передачи движения с большими осевыми нагрузками (ГОСТ. 10177—82).
Рисунок 22
Резьба круглая для цоколей и патронов(см. рисунок 23), для предохранительных стекол и светильников, для санитарно-технической арматуры (ГОСТ 13536—68) имеет профиль, полученный сопряжением двух дуг одного радиуса (ГОСТ 13536—68).
Рисунок 23
Резьба коническая дюймовая (см. рисунок 24) с углом профиля 60° (ГОСТ 6111—52) применяется для герметических соединений в трубопроводах машин и станков; нарезается на конической поверхности с конусностью 1 : 16.
Рисунок 24
Все виды резьб на чертежах изображаются условно и одинаково, независимо от профиля резьбы по ГОСТ 2.311-68. Резьба на стержне (наружная резьба) изображается сплошными толстыми основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими по внутреннему диаметру.
На изображениях, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси резьбы, по внутреннему диаметру резьбы проводят сплошную тонкую линию на всю длину резьбы без сбега.
На изображениях же, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу, приблизительно равную 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (см. рисунок 25).
Рисунок 25
Как правило, дуга не должна начинаться и заканчиваться точно у осевых линий.
Внутренняя резьба (в отверстии) на разрезах и сечениях вдоль оси резьбы изображается сплошными толстыми основными линиями по внутреннему диаметру резьбы и сплошными тонкими линиями по наружному диаметру на всей длине резьбы без сбега. На изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, по наружному диаметру резьбы сплошной тонкой линией проводят дугу, приблизительно равную 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (см. рисунок 25).
Сплошную тонкую линию при изображении резьбы наносят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии и не более величины шага резьбы. Границу резьбового участка на длине стержня или глубине отверстия изображают сплошной толстой основной линией. Её наносят в конце участка с полным профилем (до начала сбега) и доводят до линии наружного диаметра резьбы.
Фаски на стержне с резьбой и в отверстии с резьбой, не имеющие специального конструктивного назначения, в проекциях на плоскость, перпендикулярную оси резьбы, не изображают.
При изображении резьбовых соединений в разрезе предпочтение отдается изображению резьбы на стержне. Резьба на стержне перекрывает резьбу в отверстии, при этом штриховка деталей в соединении выполняется до сплошных основных линий.
Рисунок 26
Обозначение резьбы включает в себя: вид резьбы, размер, шаг и ход резьбы, поле допуска, класс точности, направление резьбы, номер стандарта.
Вид резьбы условно обозначается:
М — метрическая резьба (ГОСТ 9150—81);
G — трубная цилиндрическая резьба (ГОСТ 6357—81);
Тг — трапецеидальная резьба (ГОСТ 9484—81);
S —упорная резьба (ГОСТ 10177—82);
Rd —круглая резьба (ГОСТ 13536—68);
R — трубная коническая наружная (ГОСТ 6211—81);
Rr — внутренняя коническая (ГОСТ 6211—81);
Rp — внутренняя цилиндрическая (ГОСТ 6211—81);
К — коническая дюймовая резьба (ГОСТ 6111—52).
Размер конических резьб и трубной цилиндрической резьбы условно обозначается в дюймах (1" = 25,4 мм), у всех остальных резьб наружный диаметр резьбы наносится в миллиметрах.
Шаг резьбы не указывают для метрической резьбы с крупным шагом и для дюймовых резьб, в остальных случаях он указывается. Для многозаходных резьб в обозначение резьбы входит ход резьбы, а шаг проставляется в скобках.
Направление резьбы указывают только для левой резьбы (LH).
Поле допуска и класс точности резьбы на учебных чертежах можно не проставлять.
Примеры обозначения резьб:
М 30 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм и крупным шагом резьбы;
М 30 × 1,5 — метрическая резьба с наружным диаметром 30 мм, мелким шагом 1,5 мм;
G 1 1/2-A— трубная цилиндрическая резьба с размером 1 1/2", класс точности А;
Тг 40×6 — трапецеидальная резьба однозаходная с наружным диаметром 40 мм и шагом 6 мм;
Тг 20 × 8 (Р4) — трапецеидальная резьба двухзаходная с наружным диаметром 20 мм, ходом 8 мм и шагом 4 мм;
S 80 × 10 — упорная резьба однозаходная с наружным диаметром 80 мм и шагом 10 мм;
S 80 × 20 (Р10) — упорная резьба двухзаходная с наружным диаметром 80 мм, ходом 20 мм и шагом 10 мм;
Rdl6 — резьба круговая с наружным диаметром 16 мм;
Обозначения резьб согласно ГОСТ 2.311—68 относят к наружному диаметру, как показано на рисунке 30.
Рисунок 27 - пример условного обозначения метрической резьбы с номинальным диаметром 24 мм: с крупным шагом – М24; с мелким шагом – М24×1,5, при шаге 1,5 мм
2.2 Стандартные резьбовые изделия
Резьба для соединения деталей широко применяется в различных отраслях промышленности. Это обусловлено удобством сборки и разборки при технических осмотрах, ремонте, возможностью быстрой замены одних изношенных деталей без нарушения целостности других, удобством регулировки механизмов и т.д.
Резьбовые соединения могут быть получены навинчиванием одной детали на другую или посредством болтов, шпилек, винтов и других стандартных крепежных изделий, имеющих резьбу.
К стандартным резьбовым изделиям относятся крепежные резьбовые детали (болты, винты, гайки, шпильки). Их обозначение приведено на рисунке 28.
В учебной конструкторской документации пункты 2, 6, 8 – 11 приведенной структуры допускается не указывать, обозначение крепежных изделий значительно упрощается.
Рисунок 28
Пример обозначения крепежных изделий в учебной конструкторской документации:
Болт М20×1,5×80 ГОСТ…
Такое обозначение имеет болт первого исполнения с резьбой М20, мелким шагом резьбы 1,5 мм, длиной 80 мм.
Обозначения винта, гайки и шпильки с такой же резьбой выглядят следующим образом:
Винт М20×1,5×45 ГОСТ…,
Гайка М20×1,5ГОСТ…,
Шпилька М20×1,5×50 ГОСТ…
В обозначении шайбы после наименования указывается номер её исполнения, если он не первый, и диаметр резьбы болта, винта или шпильки для которых предназначена шайба, например:
Шайба 2.20 ГОСТ…
2.2.1 Болт
Болт представляет собой цилиндрический стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом конце. Болты используются (вместе с гайками, шайбами) для скрепления двух или нескольких деталей. Существуют различные типы болтов, отличающиеся друг от друга по форме и размерам головки и стержня, по шагу резьбы, по точности изготовления и по исполнению.
Рисунок 29
Рисунок 30
Болты с шестигранными головками имеют от трех (рисунок 29) до пяти исполнений: исполнение 1 — без отверстий (в головке и стержне); исполнение 2 — с отверстием на резьбовой части стержня; исполнение 3 — с двумя отверстиями в головке болта.
При изображении болта на чертеже выполняют два вида (рисунок 30) по общим правилам и наносят размеры длины l болта, длины резьбы lо, размер под ключ S и обозначение резьбы Md. Высота H головки в длину болта не включается. Гиперболы, образованные пересечением конической фаски головки болта с ее гранями, заменяются другими окружностями.
Примеры условных обозначений болтов:
Болт Ml2×60 ГОСТ 7798—70 — с шестигранной головкой, первого исполнения, с резьбой М12, шаг резьбы крупный, длина болта 60 мм.
Болт 2М12×1,25 × 60 ГОСТ 7798—70 — с мелкой метрической резьбой М12×1,25, второго исполнения, длина болта 60 мм.
2.2.2 Винт
Винт представляет собой цилиндрический стержень, на одном конце которого выполнена резьба, на другом конце имеется головка. По назначению винты разделяются на крепежные и установочные. Крепежи винтов применяются для соединения деталей путем ввертывания винта резьбовой частью в одну из соединяемых деталей.
Крепежные винты бывают четырех исполнений; исполнение 1 — диаметр резьбы больше диаметра гладкой части стержня (рисунок 31); исполнение 2 — диаметр резьбы равен диаметру гладкой части; исполнение 3 и головка винта имеет крестообразный шлиц для отвертки.
Рисунок 31
В зависимости от условий работы винты изготовляются (рисунок 32) с цилиндрической головкой (ГОСТ 1491—80), полукруглой головкой (ГОСТ 17473—80), полупотайной головкой (ГОСТ 17474—80) или потайной головкой (ГОСТ 17475—80) со шлицем, а также с головкой под ключ и с рифлением.
Высота головки в длину винта не входит, исключение составляют винты с потайной головкой.
На чертеже форму винта со шлицем полностью передает одно изображение на плоскости, параллель оси винта. При этом указывают размер резьбы, длину винта, длину нарезанной части (lо = 2d + 6мм) и условное обозначение винта по соответствующему стандарту.
Относительные размеры головок винта указаны на рисунке 33.
Примеры условных обозначений винтов:
Винт М12×50 ГОСТ 1491—80 —с цилиндрической головкой, первого исполнения, с резьбой М12 с крупным шагом, длиной 50 мм;
Рисунок 32
Рисунок 33
Винт 2M12×1,25×50 ГОСТ 17475—80 —с потайной головкой, второго исполнения, с мелкой метрической резьбой диаметром 12 мм и шагом 1,25 мм, длина винта 50 мм.
2.2.3 Шпилька
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах (рисунок 34). Шпилька служит для соединения двух или нескольких деталей. Один конец шпильки 1 ввертывается в резьбовое отверстие детали, а на другой конец lо навинчивается гайка. Выпускают шпильки с двумя одинаковыми по длине резьбовыми концами для деталей с гладкими сквозными отверстиями. Длина гладкой части стержня шпильки должна быть не менее 0,5d.
Рисунок 34
Конструкция и размеры шпилек определяются стандартами в зависимости от длины резьбового конца:
При изображении шпильки вычерчивают только один вид на плоскости, параллельной оси шпильки, и указывают размеры резьбы, длину шпильки и ее условное обозначение. Примеры условного обозначения шпилек:
Шпилька М8×60 ГОСТ 22038—76 — с крупной метрической резьбой диаметром 8 мм, длина шпильки 60 мм, предназначена для ввертывания в легкие сплавы, длина ввинчиваемого конца 16 мм;
Шпилька М8×1,0×60 ГОСТ 22038—76 — та же, но с мелким шагом резьбы —1,0 мм.
2.2.4 Гайка
Гайка — крепежная деталь с резьбовым отверстием в центре. Применяется для навинчивания на болт или шпильку до упора в одну из соединяемых деталей. В зависимости от названия и условий работы гайки выполняют шестигранными, круглыми, барашковыми, фасонными и т. д. Наибольшее применение имеют гайки шестигранные. Их изготовляют трех исполнений: исполнение l — с двумя коническими фасками (рисунок 35); исполнение 2 — с одной конической фаской; исполнение 3 — без фасок, но с коническим выступом с одного торца.
Форму гайки на чертеже вполне передают два ее вида: на плоскости проекций, параллельной оси гайки, совмещают половину вида с половиной фронтального разреза, и на плоскости, перпендикулярной оси гайки, со стороны фаски. На чертеже указывают размер резьбы, размер S под ключ и дают обозначение гайки по стандарту.
Рисунок 35
Примеры условного обозначения гаек:
Гайка Ml2 ГОСТ 5915—70 — первого исполнения, с диаметром резьбы 12 мм, шаг резьбы крупный;
Гайка 2М12×1,25 ГОСТ 5915—70 — второго исполнения, с мелкой метрической резьбой диаметром 12 мм и шагом 1,25 мм.
2.2.5 Шайба
Шайба представляет собой точеное или штампованное кольцо, которое подкладывают под гайку, головку винта или болта в резьбовых соединениях. Плоскость шайбы увеличивает опорную поверхность и предохраняет деталь от задиров при завинчивании гайки ключом.
Круглые шайбы по ГОСТ 11371—78 имеют два исполнения (рисунок 36): исполнение 1 — без фаски, исполнение 2 — с фаской. Форму круглой шайбы вполне передает одно изображение на плоскости, параллельной оси шайбы.
Рисунок 36
Внутренний диаметр шайбы обычно на 0,5...2,0 мм больше диаметра стержня болта, на который шайба надевается. В условное обозначение шайбы включается и диаметр резьбы стержня, хотя сама шайба резьбы не имеет.
Примеры условного обозначения шайбы:
Шайба 20 ГОСТ 11371—78 — круглая, первого исполнения, для болта с резьбой М20;
Шайба 2.20 ГОСТ 11371—78 — та же шайба, но второго исполнения.
