🗊Презентация Резьбовые соединения

Тема 4. Соединения Занятие 4/3 Лекция № 13. Резьбовые соединения (РС)

Определения: Резьбовые соединения – это разборные соединения с применением резьбовых крепёжных деталей (винтов, болтов, шпилек, гаек) или резьбовых элементов, выполненных на самих соединяемых деталях. Основным признаком резьбового соединения является наличие резьбы хотя бы на некоторых из деталей, входящих в соединение. Резьбой называют совокупность чередующихся выступов и впадин определённого профиля, расположенных по винтовой линии на поверхности тела вращения (обычно цилиндра или конуса).

Достоинства резьбовых соединений: Достоинства резьбовых соединений: 1) возможность создания больших осевых нагрузок при малых усилиях на инструменте; 2) возможность фиксации в затянутом состоянии (самоторможение); 3) удобство сборки и разборки с применением стандартных инструментов; 4) простота конструкции и возможность точного изготовления; 5) наличие широкой номенклатуры стандартных крепёжных изделий (винты, болты гайки); 6) низкая стоимость крепёжных изделий благодаря массовости и высокой степени автоматизации производства; 7) малые габариты в сравнении с соединяемыми деталями. Недостатки резьбовых соединений: 1) высокая концентрация напряжений в дне резьбовой канавки; 2) значительные энергопотери в подвижных резьбовых соединениях (низкий КПД); 3) большая неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы; 4) склонность к самоотвинчнванию при знакопеременных нагрузках; 5) ослабление соединения и быстрый износ резьбы при частых сборках и разборках.

Классификация резьб: 1) по эксплуатационному назначению – крепёжная, крепёжно-уплотняющая, ходовая (для преобразования движения), специальная (например, ниппельная); 2) по форме поверхности, несущей резьбу – цилиндрическая и коническая; 3) по форме профиля резьбы в поперечном сечении нарезки (рис. 13.2)  треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная, круглая; 4) по расположению – наружная и внутренняя; 5) по величине шага нарезки  нормальная (с крупным шагом нарезки) и мелкая (с уменьшенным шагом нарезки); 6) по направлению нарезки  правая (применяется чаще) и левая; 7) по числу заходов (по количеству параллельных гребешков движущихся вдоль одной и той же винтовой линии) – одно-, двух-, трёх-, и т.д., многозаходная; 8) по исходной метрической системе – метрическая и дюймовая.

Резьба метрическая

Силы в РС

Таблица 13.1. Влияние профильного угла резьбы /2 на величину приведённых коэффициента и угла трения. Таблица 13.1. Влияние профильного угла резьбы /2 на величину приведённых коэффициента и угла трения.

КПД винтовой пары При ведущем вращательном движении

Стопорение резьбовых соединений

Стопорение резьбовых соединений

Прочностной расчёт РС. Обозначение прочностных характеристик стальных крепёжных резьбовых деталей стандартизовано и состоит из двух цифр, разделённых точкой (в некоторых документах точка не ставится): первая цифра представляет предел прочности материала b, выраженный в МПа и поделённый на 100; вторая цифра (стоящая после точки) равна отношению предела текучести t материала к его пределу прочности умноженному на 10. В стандарте представлены 12 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 6.9; 8.8; 10.9; 12.9; 14.9. Пример обозначения стандартного болта в спецификации к сборочному чертежу: Болт М10-6g100.58.ГОСТ 7798-70. При особых требованиях к материалу в обозначение вводится марка стали, например: Болт М10-6g100.58-4Х13. ГОСТ 7798-70 (необходима повышенная кислотостойкость болта).

При затяжке резьбового соединения и в процессе его последующей работы в деталях соединения действуют самые разнообразные напряжения. Так, например, под действием осевой силы в болтовом соединении сечение тела болта нагружено растягивающими напряжениями, в переходной области между телом и головкой возникают касательные напряжения, а в витках резьбы напряжения изгиба, смятия и среза одновременно. Таким образом, прочность элементов резьбового соединения является основным критерием работоспособности. Часто наблюдается обрыв тела винта в области первых одного-двух витков резьбы, считая от опорного торца гайки. У соединений с мелкими резьбами возможен срез витков резьбы. При затяжке резьбового соединения и в процессе его последующей работы в деталях соединения действуют самые разнообразные напряжения. Так, например, под действием осевой силы в болтовом соединении сечение тела болта нагружено растягивающими напряжениями, в переходной области между телом и головкой возникают касательные напряжения, а в витках резьбы напряжения изгиба, смятия и среза одновременно. Таким образом, прочность элементов резьбового соединения является основным критерием работоспособности. Часто наблюдается обрыв тела винта в области первых одного-двух витков резьбы, считая от опорного торца гайки. У соединений с мелкими резьбами возможен срез витков резьбы. Стандартные болты, винты шпильки, гайки с крупными шагами спроектированы по условиям равнопрочности, то есть таким образом, что разрушение по любому из видов напряжений может произойти приметно при одной и той же нагрузке на соединение. Это условие позволяет предварительный (проектный) расчёт соединения выполнять в упрощенном варианте.

Расчетные схемы и формулы

Более сложными расчетными схемами резьбовых соединений являются статически неопределимые схемы. В таких схемах долю нагрузки, приходящейся на каждый болт (винт, шпильку), определить непосредственно из уравнений статики (уравнений равновесия) не представляется возможным. Расчёт таких резьбовых соединений выполняется с учётом дополнительных условий, наиболее часто таким дополнительным условием является условие совместности деформаций, учитывающее как деформацию резьбовых деталей соединения, так и деформацию соединяемых деталей. Наиболее часто встречающимися задачами такого рода можно считать задачи: Более сложными расчетными схемами резьбовых соединений являются статически неопределимые схемы. В таких схемах долю нагрузки, приходящейся на каждый болт (винт, шпильку), определить непосредственно из уравнений статики (уравнений равновесия) не представляется возможным. Расчёт таких резьбовых соединений выполняется с учётом дополнительных условий, наиболее часто таким дополнительным условием является условие совместности деформаций, учитывающее как деформацию резьбовых деталей соединения, так и деформацию соединяемых деталей. Наиболее часто встречающимися задачами такого рода можно считать задачи: 1) расчет группового соединения, воспринимающего моментную нагрузку; 2) проверка способности соединения воспринимать переменную нагрузку; 3) проверка соединения на нераскрытие стыка; 4) проверка соединения на восприятие температурной нагрузки.