Другие типы стандартной резьбы

Существуют другие типы стандартной резьбы, к которым предъявляются особые требования. К таким типам относятся метрическая резьба для деталей диаметром от 0,25 до 0,9 мм (ГОСТ 9000-73), метрическая резьба для деталей приборов (ГОСТ 16967-71*), метрическая резьба для деталей из пластмасс диаметром от 1 до 180 мм (ГОСТ 11709-71*) и др.

2. Крепежные изделия

Крепежными изделиями принято называть детали, применяемые для соединения других деталей или сборочных единиц при сборке и монтаже. Резьбовым изделием называется деталь, имеющая на своей наружной или внутренней поверхности резьбу определенного типа в зависимости от ее назначения.

Наиболее распространенными резьбовыми изделиями являются болты, шпильки, винты, гайки [2] и детали трубопроводов (штуцер, тройник и т. д.). Для этих деталей характерны отработанные формы и широкий диапазон размеров. Стандартами регламентированы форма и размеры этих деталей, а также их изображение и правила нанесения размеров. Технические требования к крепежным изделиям изложены в стандарте [3].

В соответствии со стандартом [4] механические свойства болтов, винтов, шпилек характеризуют 11 классов прочности (3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9). Класс прочности обозначен двумя числами, разделенными точкой. Первое из этих чисел, умноженное на 100, определяет минимальное временное сопротивление, Н/мм², второе число, умноженное на 10, – отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение этих чисел, умноженное на 10, определяет предел текучести, Н/мм².

Для гаек установлены классы прочности: 4, 5, 6, 8, 9, 10, 12 и 04, 05.

Болты, винты, шпильки и гайки выполняют повышенной точности (класс А), нормальной точности (класс В) и грубой точности (класс С), без покрытия или с покрытием. В зависимости от условий эксплуатации крепежные детали выпускают с различным покрытием, предохраняющим их от коррозии. Виды покрытия и их условные обозначения приведены в прил. 8 [10]. Толщину покрытия для определенного материала выбирают по ГОСТ 9.303-84.

2.1. Условное обозначение крепежных деталей

ГОСТ 1759.0-87 устанавливает полное условное обозначение для болтов, винтов и шпилек из углеродистых сталей классов прочности с 3.6 по 6.8, гаек из углеродистых сталей классов прочности с 4-го по 8-й и 04 и крепежных изделий из цветных сплавов.

В условном обозначении не указываются исполнение 1, крупный шаг резьбы, поле допуска резьбы 8g и 7Н, правая резьба и отсутствие покрытия.

Схема условного обозначения болта приведена на рис. 2.1.

Болт В 2 М24 × 1,5 – LH – 6g ×120. 58. С. 02 9 ГОСТ

Наименование

изделия

Класс точности

Исполнение

Диаметр резьбы d

Мелкий шаг резьбы

Направление резьбы

Обозначение поля допуска

на диаметр резьбы по ГОСТ 16093-81

Длина болта l

Класс прочности

Указание о применении спокойной стали

Обозначение вида покрытия

Толщина покрытия

Номер размерного стандарта

Рис. 2.1. Структура условного обозначения болта

2.2. Типы стандартных крепежных деталей

2.2.1. Болты

Болт – цилиндрический стержень с резьбой и головкой (рис. 2.2). На резьбовую часть болта навинчивается гайка. Существуют различные типы болтов, отличающиеся друг от друга формой и размерами головки и стержня, точностью изготовления и исполнением.

Размеры головки D и H, длина болта l и его резьбовой части b стандартизированы и зависят от диаметра резьбы d. Размеры болта d и l являются номинальными и входят в его условное обозначение.

2.2.2. Винты

Соединение двух деталей можно производить с помощью винтов. Винт ввинчивается в одну из соединяемых деталей. В зависимости от назначения винты делятся на крепежные и установочные. Крепежные винты применяются для разъемного соединения деталей, а установочные – для взаимного фиксирования деталей.

Крепежный винт состоит из головки и стержня с резьбой. Резьба может быть на всей длине или на конце стержня. Крепежные винты могут быть с цилиндрической головкой (рис. 2.3, а), потайной (рис. 2.3, б), полукруглой (рис. 2.3, в) и полупотайной (рис. 2.3, г).

Установочный винт (рис. 2.3, д) состоит из головки, стержня с резьбой и нажимного конца. У головки есть грани «под ключ» или прорезь для отвертки. Нажимной конец может иметь различную форму.

Конструктивные формы и размеры винтов регламентированы стандартами [5, 6]. Схема условного обозначения у винтов такая же, как и у болтов (см. рис. 2.1).

2.2.3. Шпильки

Шпилька служит для соединения двух или нескольких деталей. Это крепежное изделие представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах. Резьба ввинчиваемого (посадочного) резьбового конца длиной l₁ предназначена для посадки шпильки в отверстие с нарезанной резьбой одной из соединяемых деталей (рис. 2.4). Размер l₁ определяется материалом детали, в которую он ввинчивается. Резьба на другом конце предназначена для навинчивания гайки и называется гаечным (стяжным) концом. Длина резьбы l₀ определяется диаметром резьбы d и длиной шпильки [10, прил. 3, табл. П.3.2]. Под номинальной длиной шпильки l понимается длина стержня без учета длины l₁ ввинчиваемого резьбового конца.

Существуют шпильки с двумя одинаковыми по длине резьбовыми концами (см. рис. 2.5). Такие шпильки предназначены для соединения деталей с гладкими отверстиями. Структура условного обозначения шпилек аналогична обозначению болта (см. рис. 2.1).

2.2.4. Гайки

Гайкой называют деталь, имеющую отверстие с резьбой для навинчивания на болт или шпильку. Гайки классифицируют по форме поверхности, характеру исполнения, шагу резьбы, точности изготовления. По форме поверх-ности различают гайки шестигранные, круглые и др.

Шестигранные гайки по своей конструкции делятся на обыкновенные (рис. 2.6), прорезные (рис. 2.7) и корончатые (рис. 2.8).

Для соединений, подверженных вибрациям, применяют прорезные и корончатые гайки со шплинтами или обыкновенные гайки со стопорными устройствами различной конструкции. Высокие и особо высокие гайки применяются в тех случаях, когда в процессе эксплуатации необходимо часто разбирать резьбовое соединение, а также в случаях, когда на соединение действует большое осевое усилие.

При вычерчивании крепежных изделий обязательным элементом является фаска на шестигранных гайках и шестигранных головках болтов.

Пример построения очертания шестигранной гайки приведен на рис. 2.9.

Для вычерчивания гайки необходимо
выбрать из соответствующего стандарта следующие размеры: d – номинальный диаметр резьбы; Н – высоту гайки; e – диаметр описанной окружности; затем в окружность диаметром e вписывается правильный шестиугольник.

Диаметр окружности торцевой поверх-ности гайки d_w определяется из соотношения
(0,9 – 0,95)S. Строится точка 1, из нее под
углом 30° проводится прямая. Отмечается точка 2, из которой под углом 90° к отрезку 1 – 2 проводится следующая прямая до пересечения с осью (точка О). Точка О₁ получена на пересечении отрезка О – 2 и прямой, проведенной из середины (точка 6) отрезка 4 – 5. Далее проводятся дуги окружностей радиусом R равным длине отрезка О3 и R₁ – О₁3. Аналогично выполняют построение на чертеже шестигранной головки болта.

2.2.5. Шайбы

Шайба – изделие, закладываемое под гайку, головку болта или винта и предназначенное для передачи и распределения усилий на соединяемые детали. Шайбы отличаются по форме и назначению. Обычная круглая шайба показана на рис. 2.10, а. Пружинные (рис. 2.10, б), стопорные и шайбы с лапкой применяют для предохранения резьбового соединения от самоотвинчивания.

Обозначение материала и покрытия шайб даны в стандартах
[7, 8]. В условном обозначении шайбы указывают наименование детали, исполнение (тип – для пружинной шайбы), диаметр резьбы стержня крепежной детали, покрытие, толщину покрытия, номер стандарта на размеры.

В условном обозначении шайбы не указывают исполнение 1 (для круглых шайб), тип Н (для пружинных) и вид покрытия 00 (без покрытия).

Пример условного обозначения шайбы исполнения 2, для диаметра болта 20 мм, из материала группы 05, с цинковым покрытием толщиной 6 мкм:

Шайба 2.20.05.096 ГОСТ 11371-78.

2.2.6. Шплинты

Шплинты (рис. 2.11) служат для предотвращения соскальзывания деталей, надетых на гладкий вал, или самоотвинчивания корончатых или прорезных гаек. Структура условного обозначения для шплинтов приведена на рис. 2.12.

Материал, из которого изготавливают шплинты и виды покрытия устанавливает ГОСТ 397-79. Пример условного обозначения шплинта диаметром 4 мм, длиной
32 мм, из латуни марки Л63 с никелевым покрытием толщиной 6 мкм:

Шплинт 4×32.3.036 ГОСТ 397-79.

В работе в качестве материала для шплинта принять коррозионно-стойкую сталь 12Х18Н10Т. Вид покрытия указан в методических указаниях [10, прил. 9, табл. П.9.1]. Толщину покрытия задать 6, 9 или 12 мкм.

Шплинт5 × 28.2.059ГОСТ 397-79

Наименование изделия

Условный диаметр шплинта

Длина шплинта

Обозначение марки материала

Обозначение вида покрытия

Толщина покрытия

Обозначение стандарта

Рис. 2.12. Структура обозначения шплинта

3. Разъемные соединения

Резьбовые соединения (рис. 3.1) являются неподвижными разъемными, неподвижность в них обеспечивается за счет сил трения. К резьбовым соединениям относятся болтовое, винтовое, шпилечное, трубное. Эти соединения выполняются с помощью крепежных деталей: болтов, винтов, шпилек, гаек и т. п.

Головки болтов, винтов и гайки (см. рис. 3.1) с установленными под них шайбами могут располагаться на специальных выступах, быть частично или полностью утопленными (впотай). Размеры выступов и гнезд в таких случаях выбирают из ГОСТ 12876-67 [10, прил. 2, табл. П.2.6]. Размер d_h сквозных отверстий (рис. 3.2) устанавливает ГОСТ 11284-75.

3.1. Соединение болтом

Болтовое соединение применяют для скрепления двух и более деталей. Болт проходит через отверстия всех соединяемых деталей с зазором. В болтовое соединение (см. рис. 3.2) кроме болта входят гайка, шайба и соединяемые детали.

Конструкцию соединения показывают на разрезе, плоскость которого проходит через ось болта и совмещенные с нею оси отверстий соединяемых деталей. Болт, гайку и шайбу принято показывать нерассеченными. На учебных чертежах зазор между отверстием и стержнем болта показывают условно увеличенным (принимают d_h = 1,1d, где d – диаметр резьбы).

3.1.1. Расчет длины болта

Длина болта (см. рис. 3.2) подбирается из расчета:

l = b₁ + b₂ + t₁ + S + H + m, (3.1)

где b₁, b₂ – толщина первой и второй соединяемых деталей;

t₁ – толщина прокладки;

S – толщина шайбы;

H – высота гайки;

m – минимальный выход конца болта из гайки, m ≈ 0,3d.

Затем с учетом номинального диаметра [10, прил. 1, табл. П.1.5] принимают стандартную ближайшую длину болта l и длину резьбы b.

3.2. Соединение шпилькой

Шпильки применяют для соединения нескольких деталей. Шпилька одновременно «работает» как болт и как винт, так как один конец шпильки вворачивается в одну из скрепляемых деталей, а остальная часть шпильки проходит в других деталях с зазором.

Рекомендации по выбору длины ввинчиваемого конца l₁ шпильки приведены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Длина резьбового конца шпилек

3.2.1. Расчет длины шпильки

Схема соединения двух деталей приведена на рис. 3.3. Длина шпильки определяется по выражению:

l = b₂ + t₁ + S + H + m, (3.2)

где b₂ – толщина крышки;

t₁ – толщина прокладки;

S – толщина шайбы;

H – высота гайки;

m – минимальный выход конца болта из гайки, m ≈ 0,3d.

Затем по данным методических указаний [10, прил. 3, табл. П.3.2] принимается ближайшее номинальное значение l и там же выбирается длина резьбового гаечного конца l₀.

Глубина l₂ сверления отверстия под ввинчиваемый (посадочный) конец шпильки определяется из расчета:

l₂ = l₁ + 6Р, (3.3)

где l₁– длина ввинчиваемого резьбового конца шпильки (см. табл. 3.1);

Р – шаг резьбы [10, прил. 3, табл. П.3.1].

Далее в отверстии нарезают резьбу на глубину, которая определяется по формуле:

l₃ = l₁ + 2Р. (3.4)

Границу резьбы изображают сплошной линией. Дно гнезда под шпильку выполняют коническим (в соответствии с формой конца сверла). На чертеже угол при вершине конуса изображают равным 120º. Значение d_h принимают равным 1,1d, где d – диаметр резьбы (см. рис. 3.3).

3.3. Соединение винтом

Соединения применяются для скрепления двух и более деталей, причем винт вворачивают в базовую деталь, а через остальные детали он проходит с зазором (d_h = 1,1d) (рис. 3.4).

3.3.1. Расчет длины винта

Схемы соединения деталей для расчета длины винтов показаны на рис. 3.4.

Размеры для изображения глухого резьбового отверстия под винт определяются аналогично размерам такого же отверстия под ввинчиваемый резьбовой конец шпильки. Разница в том, что в шпилечных соединениях граница резьбы на ввинчиваемом конце шпильки (см. рис. 3.3) совпадает с линией разъема деталей, а в винтовых соединениях предусмотрен запас резьбы n (n = 2 – 3 P).

Длина винта с полукруглой головкой (см. рис. 3.4, а) определяется по формуле:

l = b₁ + b₂ + S + t₁ – 6Р – e; (3.5)

с цилиндрической неутопленной головкой –

l = b₁ + b₂ + S + t₁ – 6Р – e; (3.6)

с цилиндрической утопленной головкой (см. рис. 3.4, б) –

l = b₁ + b₂ + S + t₁ – t₂ – 6P – e; (3.7)

с потайной головкой (см. рис. 3.4, в) –

l = b₁ + b₂ + t₁ – 6P – e; (3.8)

с полупотайной головкой (см. рис. 3.4, г) –

l = b₁ + b₂ + t₁ – 6P – e, (3.9)

где b₁, b₂ – толщина первой и второй соединяемых деталей;

S – толщина шайбы;

t₁ – толщина прокладки;

t₂ – положение опорной поверхности под головкой винта (рис. 3.4, б);

P – шаг резьбы.

Величину e принять равной не менее d.

Для потайной головки (см. рис. 3.4, в) в верхней детали раззенковывают конус под углом 90° с таким расчетом, чтобы головка винта не выступала над поверхностью детали. Если в конструкции предусмотрено углубление под цилиндрическую головку винта, то размеры опорных поверхностей t₂ и D определяет ГОСТ 12876-67 [10, прил. 2, табл. П.2.6].

На виде сверху шлиц под отвертку изображается расположенным под углом 45° к горизонтальной центровой линии. Размеры шлицев выбирают из ГОСТ 22669-81 [10, прил. 7, табл. П.7.1]. Требования к форме и геометрии шлицев устанавливает ГОСТ 1759.0-87.

4. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Расчетно-графическая работа должна содержать чертеж, выполненный на одном листе ватмана формата А4, и спецификацию, составленную на другом листе формата А4 (ГОСТ 2.106-96).

При вычерчивании соединяемых деталей необходимо выдержать размеры, указанные в задании, полученные из расчета, а также взятые из соответствующих стандартов. Остальные размеры назначить из конструктивных соображений самостоятельно.

4.1. Последовательность выполнения работы

По данным своего варианта выполнить чертеж соединения двух деталей с помощью соответствующих крепежных деталей. Предусмотреть установку шайбы под гайку, головку болта или винта. Между деталями расположить
прокладку. Примерные этапы работы:

1) составить перечень всех деталей, входящих в разъемное соединение по своему варианту (прил. 1);

2) выписать параметры крепежных деталей [10, прил. 1 – 9];

3) произвести расчет длины крепежной детали по формулам (3.1) – (3.9);

4) в расчетах толщину b₁и b₂соединяемых деталей принять согласно данным своего варианта (см. прил. 1);

5) выбрать ближайшую номинальную длину крепежной детали и длину резьбы по соответствующему стандарту [10, прил. 1 – 3];

6) толщину прокладки принять равной 3 мм, для прокладки использовать материал «Паронит ПМБ 3,0 ГОСТ 481-80» [9];

7) уточнить толщину крышки (размер b₂);

8) составить условные обозначения всех крепежных деталей с учетом вида и толщины покрытия [10, прил. 8, 9], толщину покрытия принять равной
6, 9 или 12 мкм;

9) заполнить бланк спецификации;

10) по принятым размерам выполнить сборочный чертеж, масштаб
изображения принять самостоятельно;

11) на сборочном чертеже проставить габаритные размеры и диаметр резьбы (размер шрифта – 5);

12) для всех составных частей сборочной единицы указать номера позиций в соответствии со спецификацией, принять высоту шрифта номеров позиций в 1,5 – 2 раза больше, чем высота шрифта размерных чисел;

13) заполнить основную надпись.

Образцы оформления сборочных чертежей и примеры заполнения спецификаций приведены в прил. 2 – 4.

Библиографический список

1. Шевченко В. Я. Трубопроводы. Пневматические и гидравлические схемы. Фитинги, трубы и их соединение / В. Я. Шевченко / Омская гос. акад. путей сообщения. Омск, 1996. 37 с.

2. ГОСТ 27017-86. Изделия крепежные. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. 71 с.

3. ГОСТ 1759.0-87. Болты, винты, шпильки и гайки. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. 24 с.

4. ГОСТ Р52627-2006. Болты, винты, шпильки и гайки. Механические свойства и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2007. 44 с.

5. Попова Г. Н. Машиностроительное черчение / Г. Н. Попова,
С. Ю. Алексеев. СПб: Политехника, 1999. 453 с.

6. Чекмарев А. А. Справочник по черчению / А. А. Чекмарев,
В. К. Осипов. М.: Академия, 2005. 336 с.

7. ГОСТ 18123-82. Шайбы. Общетехнические условия. М.: Изд-во стандартов, 1989. С. 90 – 99.

8. ГОСТ 9.306-85. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1989. 20 с.

9. Шевченко В. Я. Виды конструкторских документов. Состав сборочной единицы / В. Я. Шевченко, Б. А. Курдуманов / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2000. 40 с.

10 Шевченко В. Я. Резьба. Крепежные изделия. Резьбовые соедине-
ния / В. Я. Шевченко, Ю. Ф. Савельев, А. А. Котелков / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. Ч. 2. 35 с.