CC BY
72
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ РЕЗАНИЕМ
УДК 621.813, 62-238.9, 621.657, 621.99
БАЗИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА РЕЗЬБОВЫХ ЗАМКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
А.О. Чуприков, Е.Ф. Моисеев, А.С. Ямников
Отмечается, что при соединении полых деталей по резьбе, центрирующему пояску и плотном контакте по торцевым поверхностям возникают избыточные связи. Вместо допустимых шести базовых точек их потенциальное количество достигает десяти.
Ключевые слова: базирование, избыточные связи, точность
При анализе базирования различают базы конструкторские и технологические [1, 2]. В случае соединении полых деталей по резьбе резьбовые полузамки являются конструкторскими базами, причем для одной трубы основными, а для другой вспомогательными. При обработке труб иногда в качестве технологической базы принимают также готовый резьбовой полузамок трубы. Для выяснения сущности процесса свинчивания резьбовых замков и правильности ориентирования при этом трубы относительно базового полузамка при сборке или относительно приспособления при обработке необходимо рассмотреть базирующие свойства резьбовых замков.
В классической литературе по основам базирования [2, 3] не рассмотрены базирующие свойства резьбовых соединений. Имеются попытки представить резьбовую поверхность в виде цилиндра, диаметр которого равен значению приведенного среднего диаметра резьбы [4]. Однако, такое упрощение применимо лишь в случае параллельного смещения осей резьбовых поверхностей полузамков.
Наши исследования показали, что избыточное базирование в совЮкупности с погрешностями размеров и взаимного положения сопрягаемых поверхностей полых цилиндрических деталей вызывает непредусмотренные конструктором погрешности собранного узла [5-9]. Поэтому в настоящей статье рассмотрены теоретические аспекты, поясняющие причины появления избыточных связей.
На рисунке показаны варианты возможного распределения условных базовых точек при свинчивании до упора резьбовых замков в случае идеального изготовления и монтажа обоих полузамков.
На схеме а представлена развертка резьбового замка по среднему цилиндру, причем на каждом развороте показана лишь одна пара контактирующих витков винта В и гайки Г. По схеме видно, что условия ориентации двух резьбовых полузамков по торцу и винтовой поверхности аналогичны вхождению плоского клина (гайки) в клинообразный паз (винт).
Поэтому установочной базой [1] (с учетом последующей свертки плоской фигуры в цилиндрическую) может являться как торец (точки 1' , 2 ' , 3'), так и винтовая линия (точки 1' ', 2 ' ' , 3' '). Во всех случаях последней опорной базой, фиксирующей угловое положение во вращении обоих полузамков относительно общей оси, является точка пересечения продолжения винтовой линии с плоскостью торца (точка 6).
На схеме б показаны условия центрирования при свинчивании замка с симметричной резьбой. Наиболее вероятное положение двойной опорной базы (точки. 4 ' , 5' ), находится на пересечении продолжения рабочей стороны профиля осевого сечения резьбы с осью детали. Причем точка 5 , образована осевым сечением резьбы, перпендикулярным плоскости чертежа. При некоторых обстоятельствах (большой зазор по среднему диаметру резьбы и наличие эксцентричности у цилиндрического пояска) в качестве двойной опорной базы [1] может являться цилиндрический поясок (точки 4 , 5 ).
И, наконец, может наблюдаться разделение функции центрирования по двум поверхностям - то есть могут встретиться следующие варианты базовых точек: точки 4 ' , 5' ' (это может быть при малых зазорах и большем эксцентриситете). Возможен также при малых зазорах в резьбе и вариант: точки 4 ', 5' - 4 ' ' ', 5' ' '. В этом случае в точках 2 ' , 3' или 2 ' ' , 3' ' будет наблюдаться отрыв от базы.
Схема в иллюстрирует условия центрирования по прямоугольной резьбе. Двойной опорной базой в этом случае может быть цилиндрический поясок (точки 4 , 5 ), внутренний цилиндр резьбы (точки 4 , 5 ) и наружный цилиндр резьбы (точки 4 , 5 ). При различных погрешностях и сочетаниях зазоров в резьбе замка могут встретиться и различные сочетания базовых точек - точки 4 ', 5' ' , точки 4 ' ' ', 5' ' , точки. 4 ', 5' ' ', точки 4 ' ', 5' , точки 4 ' ', 5' ' ' , точки 4 ' ' ' , 5' и т.д.
Схема г показывает варианты центрирования при соединении полузамков по упорной (несимметричной) резьбе. В случае идеального изготовления полузамков двойной опорной базой может служить упорная сторона резьбы (точки 4 , 5 ). В противном случае центрировать может цилиндрический поясок (точки 4 ' ' , 5' ). Может также встретиться любое сочетание точек 4 и 5.
Распределение базовых точек в резьбовом соединении : а - развертка винтовой поверхности по среднему диаметру гайки и винта; б - резьбовое соединение с симметричной резьбой; в - резьбовое соединение с прямоугольной резьбой; г - резьбовое
соединение с несимметричной (упорной) резьбой
И, наконец, при больших погрешностях хода I винтовой поверхности, формы или положения базового торца возможен случай, когда торец или винтовая поверхность превращаются из установочной в опорную базу и дают только одну базовую точку. Одновременно совокупность цилиндрического пояска и резьбового цилиндра превращается из двойной опорной базы в двойную направляющую базу. Возможен также вариант, когда торец или винтовая линия являются направляющей базой (точки 1, 2), а совокупность цилиндрического пояска и резьбового цилиндра в одном сечении становится направляющей, а в другом - опорной базой.
Таким образом, резьбовой замок является многократно неопределенной системой и в общем виде, заранее предсказать относительное положение сопрягаемых деталей без знания фактических размеров и погрешностей формы и взаимного положения практически невозможно. Да и в последнем случае нужно говорить не о предсказанном относительном положении сопрягаемых деталей, а о математическом ожидании вероятностного относительного положения деталей и его рассеянии.
Список литературы
1. Ямников А.С. и др. Основы технологии машиностроения: учебник. Под ред. Ямникова А.С. Тула, изд-во ТулГУ. 2006. 269 с.
2. ГОСТ 21495-76. Базирование и базы в машиностроении. 1976.
35 с.
3. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. М.: Высшая школа. 1974. 431 с.
4. Гейликман А.И. О точности центрирования деталей по резьбовым поверхностям./Прогрессивная технология машиностроения. Тула: Приокское книжное издательство, 1966. С. 129-131.
5. Ямников А. С., Семин В.В., Логунов В.М. Влияние деформаций тонкостенных резьбовых деталей на точность сборки / Проблемы машиностроения и надежности машин. № 2, 1991. С. 74-82.
6. Ямников А. С., Илюхин А.Ю., Петров В. А. Моделирование формирования выходных характеристик изделий с учетом взаимодействия сопрягаемых деталей / Известия ТулГУ. Технология машиностроения. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 10-14.
7. Ямников А.С., Илюхин А.Ю. Специфика сборки соединения с избыточными связями / Сборка в машиностроении и приборостроении. №4, 2008. С. 27-30.
8. Ямников А.С., Минаев В.С. Базирующие свойства резьбовых замковых соединений / Машиностроение и техносфера ХХ1 века//Сборник трудов XVI МНТК в Севастополе 14-19 сентября 2009. Т. 2. С. 244-246.
9. Ямников А.С., Иванов В.В., Чуприков А.О. Снижение систематических погрешностей при токарной обработке тонкостенных сварных кор-
Известия ТулГУ. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 1 пусов / Справочник. Инженерный журнал. № 9, 2013. С. 31-36.
Чуприков Артем Олегович, канд. техн. наук, начальник бюро, [email protected], Россия, Тула, Тульский оружейный завод,
Моисеев Евгений Федорович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, начальник опытно-производственного участка, mail@splav. org, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,
Ямников Александр Сергеевич, д-р техн. наук, проф., yamnikovas@mail,ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
BASING PROPERTIES OF THE CARVING CASTLE CONNECTIONS A.O. Chuprikov, E.F. Moiseyev, A.S. Yamnikov
It is noted that at connection of hollow details on the carving, an aligning corbel and dense contact on face surfaces there are excess communications. Instead of admissible six basic points their potential quantity reaches ten.
Key words: basing, excess communications, accuracy.
Chuprikov Artem Olegovich, candidate of technical science, docent,, chief of bureau, artemline @rambler. ru, Russia, Tula, Tula small-arms factory,
Moiseyev Eugeny Fedorovich, candidate of technical science, senior research associate, chief of a skilled and production site, [email protected], Russia, Tula, JSC «NPO «SPLAV»,
Yamnikov Alexander Sergeyevich, doctor of technical science, professor, [email protected]. Russia, Tula, Tula State University
