Файл: База ДМиОК ч. 1.doc

Глава 2. 2. Разъемные соединения.

2.2.I. Резьбовые соединения.

Цель - изучение видов резьб и их основных параметров, конструктивных особенностей болтовых и винтовых соединений, конструкций болтов, шпилек, гаек и стопорящих шайб, способов расчета на прочность резьбовых соединений при различных способах приложения нагрузки и с учетом особенностей и назначения конструкции.

Резьбовые соединения относятся к разъемным и осуществ­ляются крепежными деталями с помощью резьбы. В машинострое­нии наибольшее распространение получили следующие виды резь­бовых крепежных соединений

(рис. 2.18): а) болтами, установ­ленными в сквозных отверстиях соединяемых деталей, и навинчи­вающимися на них гайками; б) винтами, проходящими сквозь отверстие одной детали и ввертываемых в резьбовое отверстие другой детали; в) шпильками, ввертной конец которой уста­навливают как правило с натягом в нарезном гнезде одной из соединяемых деталей, в другой детали сверлится отверстие. Крепежные детали общего назначения изготовляют обычно из стали 45. В серийном производстве резьбу нарезают методами накатывания на резьбонарезных станках-автоматах или фрезе­рованием на резьбофрезерных станках. В мелкосерийном и штуч­ном производстве резьбу нарезают вручную метчиками (в от­верстиях) или плашками (на стержнях). Нарезку на токарно-винторезных станках производят для резьбы с повышенными тре­бованиями к точности и шероховатости поверхностей.

Рис. 2.18. Виды резьбовых соединений:

а) болтовое, б) винтовое, в) шпилечное

Виды резьб и основные параметры.

Резьбы, используемые в машиностроении, по назначению разделяют на крепежные, предназначенные для соединения деталей, и ходовые -для винтовых механизмов (рис. 2.19).

К крепежным относятся метрическая резьба треугольного профиля и трубная - треугольного профиля со скругленными вершинами и впадинами для обеспечения герметичности соединений. Ходовые резьбы бывают прямоугольно­го и трапецеидального профиля.

Резьбы характеризуются следующими параметрами (рис.2.19): наружным диаметром - d, внутренним диаметром – d₁, средним (теоретическим) диаметром -, шагом -p (расстояние между одноимен-

ными точками соседних витков), ходом –p₁ (произведение шага на число заходов - k ), числом заходов - k определяемым количеством параллельно наре­занных винтовых канавок (крепежные резьбы обычно однозаходные), высотой профиля - h, углом при вершине профиля -, углом подъема резьбы -.

Рис.2.19. Профиль и основные параметры резьбы

метрической, трубной, прямоугольной и трапециидальной

Геометрические параметры резьбы стандартизованы и при­водятся в таблицах. К достоинствам резьбовых соединений следует отнести удобство сборки-разборки, надежность соединения, простоту в изготовлении, высокую точность при сборке. Недостатком соеди­нений является пониженная прочность вследствие наличия кон­центраторов напряжений..

Виды крепежных соединений

Резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек и гаек. Болтовое соединение применяют в случае, когда возможно выполнение сквозных отверстий в стя­гиваемых деталях. Суммарная толщина стягиваемых деталей ог­раничена из-за унифицированной длины стандартных бол­тов. Наибольшее распространение получили шестигранные гайки и болты с шестиг­ранной головкой .

Болт, у которого диаметры стержня и резьбы совпадают, называется " жестким" и применяется в малонагруженных конструкциях небольшой толщины. В ответственных конструкциях применяют "упругие" болты, у которых диаметр стержня уменьшается до внутреннего диаметра резьбы. При этом улуч­шаются условия работы стяжного соединения при действии ударной нагрузки.

Винты со шлицем (рис.2.20) под отвертку используются для ненагруженных соединений вследствие невозможности сило­вой затяжки и затруднительности стопорения. В машиностроении наибольшее распространение получили винты с коническими го­ловками несмотря на такой недостаток, как центрирование по двум поверхностям ( по конусу и резьбе). Стопорение таких соединений для пластичных материалов обычно осуществляется закерновкой и завальцовкой головки винта. Более широкое использование находят винты с усиленными завертными эле­ментами (рис. 2.20).

Стандартные гайки изготавливают нормальной и по­вышенной точности. Основные типы шестигранных гаек показаны на рис. 2.21.

В зависимости от назначения гайки могут иметь высоту 0,3...1,25 диаметра резьбы. Высокие гайки используют для высоконагруженных соединений.

Рис. 2.20 Конструкция винтов со шлицем и с усиленными завертными элементами

Рис.2.21 Типы гаек: шестигранные с

фаской и шестигранные под шплинты

Конструирование резьбовых соединений

Известно, что резьбы не обеспечивают точного взаимного расположения стягиваемых деталей из-за того, что отверстия выполняют большего диаметра, чем устанавливаемые в них болты. Для повышения точности соединения применяют фиксирующие конструктивные элементы (буртики, шпильки, штифты и т.д.), представленные на рис.2.22.

Для исключения самопроизвольного отвинчивания в резь­бовых соединениях применяют стопорные устройства, рабо­тающие по принципу жесткого или фрикционного стопорения. При жестком стопорении соединяемые детали связываются меж­ду собой жесткой связью, шайбой Гровера, шплинтом, отгибной шайбой, а при фрикционном стопорении - создается повышен­ное трение в зоне контакта.

Рис.2.22 Фиксация конструкций с использованием шпилек и штифтов

Рис.2.23. Стопорение шплинтами

Рис.2.24. Стопорение отгибными шайбами

Стопорение гаек шплинтами широко распространенно в наи­более ответственных соединениях. Способы стопорения с отгибкой концов шплинта показаны на рис. 2.23. Стопорение отгибными шайбами из мягкой листовой стали показано на рис. 2.24. Стопорение упругими шайбами основано на создании сил трения в резьбе и на торце гайки. Пружинная шайба Гровера ("гровер") представляет кольцо прямоугольного поперечного сечения, с косым разрезом под углом 15° к оси (рис. 2.25). Эти шайбы не применяются на мягких материалах, т.к. зубчики портят поверхности деталей.

Рис.2.25. Шайба Гровера

Во многих конструкциях применяют стопорение гаек при помощи проволоки, которую пропускают через отверстие в гра­нях гайки и специальное отверстие на детали (рис. 2.26). Концы проволоки скручивают плоскогубцами.

Изображение резьбы и резьбовых соединений на чертежах проводится в соответствии с ГОСТ.

Наружная резьба изображается по внешнему диаметру основной линией, а по внут­реннему - сплошной тонкой (рис.2.27).

Рис.2.26. Стопорение проволокой гайки и заглушки.

Резьба в сечении, перпендикулярном оси стержня , изоб­ражается сплошной окружной и тонкой линией на окружности.

Внутренняя резьба изображается сплошной основной линией по внутреннему диаметру и сплошной тонкой - по наружному. Мет­рическая резьба с крупным шагом обозначается по наружному диа­метру буквой М с указанием номинального внешнего диаметра - М 14. Резьбу с мелким шагом обозначают с указанием номинального диаметра, шага резьбы и поля допуска, например М 16x1 -5-6q. При обозначении левой резьбы после условного изображения ставят LH.

Трубная цилиндрическая резьба обозначается буквой G, далее указывается размер резьбы и класс точности среднего диаметра (А или В) – G1-A.

При обозначении резьбовых сое­динений в числителе указывается класс точности внутренней резьбы, а в знаменателе - наружной: G1-A/В.

На чертежах резьбовые соединения изображают конструктивно или упрощенно. При упрощенном - размеры определяют в зависимости от диамет­ра резьбы, не показывают зазор между болтом и стенками отверстия, не изображают фаски (рис.2.28, 2.29).

Рис.2.27. Изображение резьбы на чертежах

Рис. 2.28. Соединение Рис.2.29. Соединение

шпилькой болтом

Расчет болтов (винтов) на прочность.

Разрушение правильно рассчитанных резьбовых соединений происходит чаще всего вследствие разрыва стержня по внутрен­нему диаметру резьбы и значительно реже вследствие разрушения или повреждения резьбы. Из расчета на прочность находят внут­ренний диаметр резьбы, по которому из таблиц определяется но­минальный диаметр резьбы. Рассмотрим наиболее часто встре­чающиеся на практике случаи силового нагружения болтов.