§ 88. Разъемные соединения
В настоящее время в машиностроении широкое распространение получили разъемные соединения: резьбовые, зубчатые (шлицевые), шпоночные, штифтовые, шплинтовые, клиновые, соединения сочленением.
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.
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 (рис. 201, а).
Рис. 201
Рис. 202
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).
Все резьбы делятся на две группы: стандартные и нестандартные; у стандартных резьб все их параметры определяются стандартами.
Основные параметры резьбы определены ГОСТ 11708—82. Резьбу характеризуют три диаметра: наружный d (D), внутренний d1(D1) и средний d2(D2).
Диаметры наружной резьбы обозначают d, d\, d2, а внутренней резьбы в отверстии — D, D1 и D2.
Наружный диаметр резьбы d (D) — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной или впадин внутренней резьбы. Этот диаметр для большинства резьб является определяющим и входит в условное обозначение резьбы.
Рис. 203
Профиль резьбы — контур сечения резьбы плоскостью, проходящей через ее ось (рис. 201, 202).
Угол профиля резьбы — угол между боковыми сторонами профиля (рис. 202).
Шаг резьбы Р — расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении параллельной оси резьбы (рис. 201).
Ход резьбы t— расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащего одной и той же винтовой поверхности, в направлении, параллельном оси резьбы (рис. 201). В однозаходной резьбе (рис. 201, а) ход равен шагу, а в многозаходной (рис. 201,б) — произведению шага Р на число заходов n(t = лР).
На рис. 203, а — длина резьбы l, длина резьбы с полным профилем l1.
Сбег резьбы — участок неполного профиля в зоне перехода резьбы в главную часть предмета lз.
Недовод резьбы l4 — величина ненарезанной части поверхности между концами сбега и опорной поверхностью детали.
Недорез резьбы /2 включает в себя сбег и недовод резьбы. Чтобы устранить сбег или недорез резьбы, выполняют проточку b (рис. 203, б).
Чтобы облегчить ввинчивание резьбового стержня, на конце резьбы выполняют коническую фаску с под углом 45° (рис. 203, б).
Рассмотрим стандартные резьбы общего назначения.
Резьба метрическая является основной крепежной резьбой. Это резьба однозаходная, преимущественно правая, с крупным или мелким шагом. Профилем метрической резьбы служит равносторонний треугольник. Выступы и выпадины резьбы притуплены (рис. 204) (ГОСТ 9150—81).
Резьба трубная цилиндрическая имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине 55° (рис. 205), вершины и впадины скруглены. Эту резьбу применяют в трубопроводах и трубных соединениях (ГОСТ 6351—81).
Рис. 204
Рис. 205
Рис. 206
Рис. 207
Резьба трапецеидальная служит для передачи движения и усилий. Профиль трапецеидальной резьбы — равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами 30° (рис. 206). Для каждого диаметра резьба может быть однозаходной и многозаходной, правой и левой (ГОСТ 9484—81).
Резьба упорная имеет профиль неравнобокой трапеции (рис. 207). Впадины профиля закруглены, для каждого диаметра имеется три различных шага. Служит для передачи движения с большими осевыми нагрузками (ГОСТ. 10177—82).
Резьба круглая для цоколей и патронов, для предохранительных стекол и светильников, для санитарно-технической арматуры (ГОСТ 13536—68) имеет профиль, полученный сопряжением двух дуг одного радиуса (рис. 208) (ГОСТ 13536—68).
Резьба коническая дюймовая с углом профиля 60° (ГОСТ 6111—52) применяется для герметических соединений в трубопроводах машин и станков; нарезается на конической поверхности с конусностью 1 : 16 (рис. 209).
Рис. 208
Рис. 209
Резьба трубная коническая имеет профиль, аналогичный профилю резьбы трубной цилиндрической; применяется в вентилях и газовых баллонах. Возможно соединение труб, имеющих коническую резьбу (конусность 1 : 16), с изделиями, имеющими трубную цилиндрическую резьбу (ГОСТ 6211—81).
Специальные резьбы — это резьбы со стандартным профилем, но отличающиеся от стандартных размеров диаметра или шага резьбы, и резьбы с нестандартным профилем.
Нестандартные резьбы — квадратная и прямоугольная (рис. 210) — изготовляются по индивидуальным чертежам, на которых заданы все параметры резьбы.
Изображение резьбы на чертеже выполняется по ГОСТ 2.311—68. На стержне резьбу изображают сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями — по внутреннему диаметру. На рис. 211, а показана резьба на цилиндре, а на рис. 211, б — на конусе.
Рис. 210
Рис. 211
Рис. 212
В отверстии резьбу изображают сплошными основными линиями по внутреннему диаметру и сплошными тонкими линиями — по наружному диаметру. На рис. 212, а резьба показана в отверстии цилиндрическом, а на рис. 212, б — в коническом.
На изображениях, полученных проецированием резьбовой поверхности на плоскость, перпендикулярную ее оси, сплошную тонкую линию проводят дугой на 3/4 длины окружности, разомкнутую в любом месте, но не заканчивающуюся на осях. Сплошную тонкую линию при изображении резьбы проводят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии и не более величины шага резьбы. Видимая граница резьбы проводится сплошной основной линией в конце полного профиля резьбы до линии наружного диаметра резьбы.
Сбег резьбы изображается сплошной тонкой линией, как показано на рис. 213.
Фаски на резьбовом стержне или в резьбовом отверстии, не имеющие специального конструктивного назначения, не изображаются в проекции на плоскость, перпендикулярную оси стержня или отверстия. Сплошная тонкая линия изображения резьбы должна пересекать линию границы фаски (рис. 213, 214). Штриховку в разрезах и сечениях доводят до сплошной основной линии.
Рис. 213
Рис. 214
Рис. 215
Резьбу с нестандартным профилем изображают, как показано на рис. 215, со всеми размерами и дополнительными данными с добавлением слова «резьба».
В резьбовых соединениях резьба условно вычерчивается на стержне, а в отверстии — только та часть резьбы, которая не закрыта стержнем (рис. 216).
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 проставляется в миллиметрах.
Шаг резьбы не указывают для метрической резьбы с крупным шагом и для дюймовых
Рис. 216
Рис. 217
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 х 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 40x6 — трапецеидальная резьба однозаходная с наружным диаметром 40 мм и шагом 6 мм;
Тг 20 х 8 (Р4) — трапецеидальная резьба двухзаходная с наружным диаметром 20 мм, ходом 8 мм и шагом 4 мм;
S 80 х 10 — упорная резьба однозаходная с наружным диаметром 80 мм и шагом 10 мм;
S 80 х 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;
Rdil6LH— резьба круглая с диаметром 16 мм, левая;
R 1 1/2— резьба трубная коническая с размером 1 1/2".
К 1 1/2 ГОСТ 6111—52 — резьба коническая дюймовая с размером 1 1/2".
Обозначения резьб согласно ГОСТ 2.311—68 относят к наружному диаметру, как показано на .рис. 217.
Рис. 218
Обозначение конических резьб и трубной цилиндрической резьбы наносят, как показано на рис. 218, а, б, в.
Соединение деталей осуществляют с помощью резьбовых изделий.
К стандартным резьбовым изделиям относятся крепежные резьбовые детали (болты, винты, гайки, шпильки). Техническими требованиями установлены 12 классов точности для винтов, болтов и шпилек и 7 классов точности — для гаек. Установлены также виды и условное обозначение покрытий для крепежных изделий.
Структура условных обозначений крепежных деталей включает в себя:
7 — наименование изделия (болт, винт, и т. д.);
2 — исполнение (исполнение I не указывают);
3 — обозначение резьбы метрической и ее диаметра;
4 — шаг резьбы (для мелкой метрической);
5 — обозначения поля допуска резьбы;
6—длину болта, винта, шпильки в мм; 7—класс точности;
8 — марку стали или сплава;
9 — обозначение вида покрытия;
10 — толщину покрытия в мм;
11 — номер стандарта на конструкции крепежного изделия и его размеры.
На учебных чертежах позиции 5, 7, 8, 9, 10 в курсе инженерной графики можно не включать в условие обозначение изделия, так как назначать обоснованно эти параметры без специальных знаний нельзя.
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.
Рис. 219
Рис. 220
Болты с шестигранными головками имеют от трех (рис. 219) 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 (рис. 220) по общим правилам и наносят размеры длины l болта, длины резьбы /о, 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 х 60 ГОСТ 7798—70 — с шестигранной головкой, первого исполнения, с резьбой М12, шаг резьбы крупный, длина болта 60 мм.
Болт 2М12 х 1,25 х 60 ГОСТ 7798—70 — с мелкой метрической резьбой М12х1,25, второго исполнения, длина болта 60 мм.
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.
Установочные винты используются для взаимного фиксирования деталей. Их стержень нарезан полностью, они имеют нажимной конец цилиндрической или конической формы или плоский конец (рис. 221).
Крепежные винты бывают четырех исполнений; исполнение 1 — диаметр резьбы больше диаметра гладкой части стержня (рис. 222); исполнение 2 — диаметр резьбы равен диаметру гладкой части; исполнение 3 и головка винта имеет крестообразный шлиц для отвертки.
Рис. 221
Рис. 222
В зависимости от условий работы винты изготовляются (рис. 223) 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 (рис. 223).
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 + 6 мм) и условное обозначение винта по соответствующему стандарту.
Примеры условных обозначений винтов:
Винт М12х50 ГОСТ 1491—80 —с цилиндрической головкой, первого исполнения, с резьбой М12 с крупным шагом, длиной 50 мм;
Рис. 223
Рис. 224
Винт 2M12x1, 25x50 ГОСТ 17475—80 —с потайной головкой, второго исполнения, с мелкой метрической резьбой диаметром 12 мм и шагом 1,25 мм, длина винта 50 мм.
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах (рис. 224). Шпилька служит для соединения двух или нескольких деталей. Один конец шпильки 1\ ввертывается в резьбовое отверстие детали, а на другой конец /о 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.
Конструкция и размеры шпилек определяются стандартами в зависимости от длины резьбового конца:
ГОСТ 22032—76l1= 1,0d — шпилька ввертывается в сталь, бронзу, латунь;
ГОСТ 22034—76 l1, = 1,25d; ГОСТ 22036—76l1 = 1,6d— шпилька ввертывается в чугун;
ГОСТ 22038—76 l1 = 2d; ГОСТ 22040—76 l1 = 2,5d— шпилька ввертывается в легкие сплавы.
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 х 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 х 1,0 х 60 ГОСТ 22038—76 — та же, но с мелким шагом резьбы —1,0 мм.
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 (рис. 225); 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
Рис. 225
оси гайки, со стороны фаски. На чертеже указывают размер резьбы, размер S под ключ и дают обозначение гайки по стандарту.
Примеры условного обозначения гаек:
Гайка M12 ГОСТ 5915—70 — первого исполнения, с диаметром резьбы 12 мм, шаг резьбы крупный;
Гайка 2М12 х 1,25 ГОСТ 5915—70 — второго исполнения, с мелкой метрической резьбой диаметром 12 мм и шагом 1,25 мм.
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. С целью предохранения резьбового соединения от самопроизвольного развинчивания в условиях вибрации и знакопеременной нагрузки применяют шайбы пружинные по ГОСТ 6402—70 и шайбы стопорные, имеющие выступы-лапки.
Круглые шайбы по ГОСТ 11371—78 имеют два исполнения (рис. 226): исполнение 1 — без фаски, исполнение 2 — с фаской. Форму круглой шайбы вполне передает одно изображение на плоскости, параллельной оси шайбы.
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:
Рис. 226
Рис. 227
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.
Соединительные детали трубопроводов (муфты, угольники, тройники и т. д.) представляют собой резьбовые соединения, изготовленные из ковкого чугуна и предназначенные для соединения труб в трубопроводах (рис. 227). Трубы используются в коммуникациях, транспортирующих жидкость или газ, а также для прокладки кабеля.
Конструкция и размеры соединительных деталей трубопроводов определены стандартами. Концы труб имеют резьбу наружную, а соединительные детали — внутреннюю. Основным параметром деталей трубных соединений является условный проход Dy — внутренний диаметр труб в миллиметрах. Соединительные детали трубопроводов имеют покрытие в основном цинковое.
Примеры условных обозначений соединительных деталей трубопроводов:
Муфта длинная 20 ГОСТ 8955—75 — прямая, неоцинкованная, для труб с условным проходом 20 мм;
Угольник Ц-25 ГОСТ 8946—75 — прямой, оцинкованный, для труб с условным проходом 25 мм.
Изображения резьбовых соединений на чертежах выполняются в соответствии с требованиями стандартов.
Резьбовые соединения являются неподвижными резьбовыми соединениями. К ним относят соединения деталей с помощью болтов, винтов, шпилек, гаек и соединительных деталей трубопроводов.
Изображение резьбового соединения состоит из изображенных и соединяемых деталей.
Различают конструктивное, упрощенное и условное изображения крепежных деталей и их соединений. При конструктивном изображении
Рис. 228
Рис. 229
размеры деталей и их элементов точно соответствуют стандартам. При упрощенном изображении размеры крепежных деталей определяют по условным соотношениям в зависимости от диаметра резьбы и упрощенно вычерчивают фаски, шлицы, резьбу в глухих отверстиях и т.д.
Условные обозначения используются при диаметрах стержней крепежных деталей 2 мм и менее. Изображения упрощенные и условные крепежных деталей установлены ГОСТ 2.315—68.
В настоящем разделе приводятся упрощенные изображения крепежных деталей в резьбовых соединениях, рекомендуемые в учебных чертежах.
Болтовое соединение состоит из болта, гайки, шайбы и соединяемых деталей. В соединяемых деталях просверливают сквозные отверстия диаметром d0 = (1,05...1,10)d, где d — диаметр резьбы болта. В отверстие вставляют болт, надевают на него шайбу и навинчивают до упора гайку (рис. 228).
Длину болта определяют по формуле l = Н1+ Н2 + SШ + Н + К, где H1 и H2— толщина соединяемых деталей; Sm — толщина шайбы, SШ = 0,15d; H—высота гайки, H = 0,8d; К — длина выступающего стержня болта, K = 0,35d.
Расчетную длину болта округляют до ближайшей стандартной длины болта.
На чертеже болтового соединения (рис. 228) выполняют не менее двух изображений — на плоскости проекций, параллельной оси болта, и на плоскости проекций, перпендикулярной его оси (со стороны гайки). При изображении болтового соединения в разрезе болт, гайку и шайбу показывают неразрезанными. Головку болта и гайку на главном виде изображают тремя гранями. Смежные детали штрихуют с наклоном в разные стороны. На чертеже болтового соединения указывают три размера: диаметр резьбы, длину болта и диаметр отверстия под болт.
Условные обозначения болта, гайки и шайбы записываются в спецификации сборочного чертежа (см.
