Лекция № 14 Недостатки резьбовых соединений

Резьбовые соединения.

В состав резьбовых соединений входят болты, винты, шпильки, гайки.

Классификация резьб.

Основным элементом соединения является резьба, которая получается путём прорезания или накатки на поверхности детали по винтовой линии канавок.

-1- В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические и конические резьбы.

-2- В зависимости от профиля различают треугольные, трапециевидные, упорные, прямоугольные резьбы.

-3- В зависимости от направления винтовой линии различают правые и левые резьбы.

-4- В зависимости от числа заходов различают однозаходные и многозаходные резьбы.

-5- В зависимости от назначения различают крепёжные, крепёжно-уплотнительные и преобразующие движение резьбы.

Достоинства резьбовых соединений:

1) простота конструкции и технологичность;

2) удобство сборки, разборки и регулировки;

3) высокая нагрузочная способность;

4) малая стоимость.

Недостатки резьбовых соединений:

1) высокая концентрация напряжений.

Геометрические параметры резьбы.

d – номинальный диаметр резьбы;

d₁ – внутренний диаметр резьбы;

d₂ – средний диаметр резьбы (толщина витка равна ширине впадины);

Р – шаг резьбы (расстояние между одноимёнными точками профиля).

P_h = z · P – ход резьбы;

α – угол профиля резьбы;

γ – угол наклона боковой стороны профиля;

ψ – угол подъёма резьбы.

Основные типы резьб:

1) метрическая резьба → α = 60°, γ = 30° (профиль обеспечивает возможность создания больших осевых сил и самоторможение; в качестве основной крепёжной резьбы применяют метрические резьбы с крупным шагом; резьбы с мелким шагом применяются в случаях действия переменных нагрузок для обеспечения гарантированного самоторможения; основная характеристика → d и Р);

2) дюймовая резьба → α = 55° (вместо шага задаётся число витков на один дюйм);

3) трубная резьба → α = 55° (резьба имеет закруглённые выступы и впадины и выполняется без осевых и радиальных зазоров; для высоких давлений применяется трубная коническая резьба);

4) трапециаидадьная резьба → α = 30°, γ = 15° (используется для передачи реверсивного движения под нагрузкой → ходовые винты станков, винты домкратов);

5) упорная резьба → рабочая сторона профиля γ = 3° (используется в передачах «винт-гайка» при больших осевых односторонних нагрузках).

Соединение винтом → винт вворачивается непосредственно в резьбовое отверстие детали (гайка отсутствует).

В машиностроении используют соединения шпильками.

Силовые соотношения в винтовой паре.

φ – угол трения;

ψ – угол подъёма резьбы.

F_t = F · tg(φ + ψ); φ = arctg f – это справедливо для прямоугольной резьбы, у которой γ = 0. Для иных резьб φ = arctg f’ = arctg(f / cos γ).

f’ – приведённый угол трения.

Момент завинчивания.

Момент на ключе (момент завинчивания) равен

T = F_p · l = F₀ · [0,5 · d₂ · tg(ψ+φ’) + 0,25 · f · (D₀+d₀)].

Расчёт резьбовых соединений на прочность.

Прочность является основным критерием работоспособности резьбового соединения.

Стандартные болты, винты и шпильки с крупным шагом являются равнопрочными на разрыв стержня по резьбе, на срез резьбы и на отрыв головки. Основной расчёт выполняется по одному критерию – по прочности нарезанной части на растяжение.