Резьбовые соединения

09.06.2020г. гр.2ТПС-4

Дисциплина Техническакя механика

Преподаватель Самарский В.Т.

Занятие № 40

Тема Детали машин. Резьбовые соединения. Классификация резьбы, основные геометрические параметры резьбы. Основные типы резьбы, их сравнительная характеристика и область применения.

Цель дидактическая: обучить студентов, давая им систему теоретических знаний, а также практических умений и навыков;

развивать мыслительные способности, их устную и письменную речь, память, воображение, навыки самоорганизации;

содействовать воспитанию нравственных или эстетических убеждений, чувств, волевых и социально-значимых качеств

Рассматриваемые вопросы:

1. Значение резьбовых соединений в деталях машин.

2. способы резьбовых соединений деталей.

З. Какие виды сварки существуют?

4. Какие существуют виды резьб и элементы резьбовых соединений?

5. Где применяются резьбовые соединения?

6. Преимущества и недостатки резьбовых соединений.

Учебный материал: лекция, видеоматериал.

Опорный конспект лекции

§ 88. Резьбовые соединения

Общие сведения о резьбах. Широко применяемы? резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек, стяжек, резьбовых муфт и т. п. Основным элементом резьбового соединения является винтовая пара.

Винтовая пара образуется соединением винта 1 и гайки 2 (рис. 153), которые соприкасаются друг с другом по винтовым поверхностям.

Рассмотрим образование винтовых поверхностей. Возьмем прямой круговой цилиндр (рис. 154). Навернем на него прямоугольный треугольник с катетом АА₁₉ равным по длине окружности основания цилиндра пd² и высотой А₁В₁ = Ph. Тогда гипотенуза АВ_Х образует на поверхности цилиндра линию, которая называется винтовой. Расстояние А₁В₁ между двумя соседними точками одной и той же винтовой линии, измеренное по образующей цилиндра, называется шагом винтовой линии P_h. Угол ф между основанием треугольника и гипотенузой называется углом подъема винтовой линии.

Винтовая линия, поднимающаяся на видимой части цилиндра при вертикальном расположении его оси слева направо, называется правой (рис. 155). На рис. 154 показана левая винтовая линия.

Если к образующей цилиндра приставить плоскую фигуру (треугольник, прямоугольник, трапецию), как показано на рис. 155, затем перемещать ее так, чтобы вершины двигались по винтовым линиям, а сама она прилегала к поверхности цилиндра, оставаясь в плоскости его осевого сечения, то стороны фигуры опишут в пространстве винтовые поверхности.

Цилиндрическое тело (стержень), на котором образованы винтовые поверхности, называется винтом.

Часть тела, ограниченная винтовыми поверхностями, называется резьбой. В соответствии с формой плоской фигуры, образующей ее профиль, различают винты с треугольной (рис. 156, а), прямоугольной (рис. 156, б), трапецеидальной резьбой и т. д. Профиль резьбы выбирается в зависимости от назначения резьбового соединения.

Один оборот резьбы на теле цилиндра называется витком (ниткой). Если между витками одной винтовой линии нарезать витки еще одной или двух винтовых линий, получится винт с двухзаходной (рис. 156, в) или трехзаходной (рис. 156, г) резьбой и т. д. Все винты более чем с одним заходом называются много- заходными.

Охватывающее винт тело, отверстие которого имеет резьбу, входящую выступами во впадины резьбы винта, называется

гайкой.

Винтовая резьба может быть правой или левой. Винты с правой резьбой завинчиваются при вращении по часовой стрелке, а вывинчиваются против часовой стрелки.

Шагом резьбы P называется измеренное вдоль образующей цилиндра расстояние между одноименными точками двух соседних витков.

Для многозаходных резьб вводят дополнительное понятие ход, обозначая им продольное перемещение гайки вдоль оси неподвижного винта за один ее оборот.

Между ходом P_h и шагом P существует соотношение

где n — число заходов.

Очевидно, что для однозаходной резьбы численные значения шага и хода совпадают.

У резьб различают диаметры: наружный d, внутренний d1_г и средний d_c_p

Под углом подъема резьбы принято понимать угол подъема винтовой линии на цилиндре с диаметром, равным среднему диаметру с1_г.

Угол подъема резьбы многозаходных винтов (гаек)

Все применяемые в машиностроении резьбы разделяются на крепежные (предназначенные для скрепления деталей), ходовые (для передачи движения) и специальные.

Самой распространенной крепежной резьбой в Советском Союзе является метрическая резьба (ГОСТ 3150—81, СТ СЭВ 180—75 иСТ СЭВ 181—75). Профиль метрической резьбы — равносторонний треугольник с углом профиля а — 60°,

о основанием, равным шагу, ис притупленной вершиной (рис.157, а). Метрическиерезьбы делятся нарезьбы с крупнымии мелкими шагами. Так, на стержне диаметром 24 мм можно нарезать метрическую резьбу с крупным шагом р — 3 мм, которая обозначается М24, и несколько метрических резьб с мелкими шагами: 2; 1,5; 1 и 0,75 мм, — которым (соответствуют обозначения М24х2; М24х1,5; М24х1и М24х0,75. Резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом более надежны в отношении самоторможения. Поэтому их следует применять там, где действуют знакопеременные нагрузки или возникают вибрации, а также для тонкостенных деталей.

Из других крепежных резьб встречается дюймовая резьба (рис. 157, б), у которой угол профиля а = 55°. Дюймовая резьба применяется только при замене изношенных частей имеющегося старого или импортного оборудования. Использовать ее во вновь изготовляемых машинах не разрешается. Коническая резьба (ГОСТ 6211—81) создает большую плотность соединения.

К специальным резьбам относится трубная резьба треугольного профиля (ГОСТ 6357—81); применяется для соединения труб, арматуры трубопровода и фитингов (рис. 157, в). Пример обозначения трубной резьбы: Труб 3", что означает трубную резьбу на трубе с внутренним диаметром 3 дюйма (около 76 мм).

Для осуществления передачи движения применяется трапецеидальная резьба. Профиль резьбы — равнобочная трапеция с углом профиля а — 30° (ГОСТ 9484—81); применяется для силовых винтов, передающих движение вдоль оси в обе стороны. Пример обозначения трапецеидальной резьбы: Трап. 40x8 ГОСТ 9484—81 (рис. 157, г).

Упорная резьба (ГОСТ 10177—82), СТ СЭВ 1781—79 предназначена для винтов с большим односторонним усилием (домкраты, тиски).

Для грузовых винтов (домкратов, прессов и т. п.) применяется также прямоугольная резьба (см. рис. 153).

Конструкции резьбовых соединений. Резьбовые соединения осуществляются с помощью резьбовых крепежных изделий, которые чрезвычайно разнообразны по своей форме и назначению.

К ним относятся болты, винты, шпильки, гайки, детали трубопроводов.

Болтом называется цилиндрический стержень с резьбой, имеющий головку. За головку болт вращают или, наоборот, удерживают от вращения при соединении деталей. Нарезной частью стержня болт ввинчивается в гайку.

Другой тип резьбового крепежного изделия — винт — отличается от болта только тем, что ввинчивается не в гайку, в резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей.

Конические резьбы

На рис. 158, а показано болтовое соединение двух деталей, состоящее из болта, гайки и шайбы. Головка болта, как правило, имеет форму шестигранной призмы. Стержень болта входит в отверстие соединяемых деталей с зазором. На стержень болта навинчивается гайка. Между гайкой и соединяемыми деталями во избежание повреждения детали вращающейся гайкой ставят кольцевую пластинку — шайбу. При монтаже соединения болт удерживается от вращения гаечным ключом, надетым на головку. При вращении гайки другим ключом соединяемые детали сжимаются между гайкой и головкой болта. Болтовое соединение применяется для соединения деталей относительно небольшой толщины и при наличии места для размещения головки болта и гайки.

Соединение винтом, ввинчиваемым в одну из скрепляемых деталей, изображено на рис. 158, б.

В зависимости от размеров и назначения болты и винты имеют различные головки: шестигранные (рис. 158); цилиндрические с внутренним шестигранником (рис. 159, а); цилиндрические со шлицем (прорезью) под отвертку (рис. 159, б) и др.

Соединение деталей посредством шпильки представлено на рис. 160, а. Шпилька — цилиндрический стержень, имеющий винтовую нарезку с обоих концов. При соединении шпилькой ее ввертывают в одну из скрепляемых деталей, а на другой конец шпильки навинчивают гайку.

Шпилечное соединение применяют взамен болтового в следующих случаях:

когда болты нельзя пропустить через соединяемые детали либо потому, что они имеют чрезмерно большую суммарную толщину, либо потому, что болт при соединении деталей пересекает и другие детали;

если механизм подвергается частой разборке и многократное ввертывание винта в одну из соединяемых деталей, изготовленную из чугуна или легких сплавов, приводит к повышенному износу или разрушению резьбы.

Для закрепления на валу установочных колец, небольших шкивов, указателей и т. п., для предотвращения смещения вдоль оси вала зубчатых колес, шкивов и других деталей при относительно небольших осевых нагрузках используют установочные винты (рис. 160, б).

Кроме стандартных крепежных винтов в машиностроении сравнительно широко применяют специальные винты и гайки. Так, для сохранения постоянного расстояния между соединяемыми деталями служат распорные болты (рис. 160, в).

Для соединения машин с фундаментами служат фундаментные болты. Пирамидальный стержень болта заершен или изготовлен в форме скрученной винтом или изогнутой стальной полосы (рис. 160, г и д). Болт закладывают в отверстие фундамента и заливают цементным раствором.

Гайки имеют различную форму. Большей частью их изготовляют шестигранными. Размеры гаек согласуют с размерами болтов.

Несмотря на то что все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения ори ударах и сотрясениях, испытываемых соединением, возможны случаи самоотвинчивания. Во избежание самоотвинчивания применяют гаечные замки. Рассмотрим некоторые из них.

Контргайка (рис. 161, а) — вторая гайка, навертываемая поверх основной гайки и создающая в резьбе дополнительную силу трения.

Шплинт — проволока полукруглого поперечного сечения, сложенная вдвое и пропущенная через гайку и болт (рис. 161, б) или только через болт. Концы шплинта разводят (отгибают).

Пружинная шайба (рис, 161, в) — специальная шайба, подкладываемая под гайку. Отвертыванию гайки препятствуют острые края концов шайбы, упирающиеся в торец гайки и в прижимаемую деталь. Кроме того, при ослаблении осевой силы в болте сила упругости шайбы поддерживает соединения в напряженном состоянии и препятствует самоотвинчиванию гайки.

§ 89. Расчет резьбовых соединений

Крепежные резьбовые детали изготовляют из углеродистых сталей СтЗ и Ст4, а также марок 10, 20, 30, 35. Резьбовые детали из этого материала можно изготовлять холодной штамповкой с последующей нарезкой или накаткой резьбы. Для ответственных резьбовых деталей применяют легированные стали марок 35Х, ЗОХГСА. Для болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей по ГОСТ 1759—70* предусмотрены 12 классов прочности. Они обозначаются двумя цифрами: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 6.9; 8.8; 10.9; 12.9; 14.9. В табл. 6 приведены механические свойства наиболее распространенных сталей для резьбовых деталей.

Все стандартные резьбы изготовляют равнопрочными на разрыв стержня, срез и смятие витков, поэтому при расчете на прочность определяют требуемый диаметр резьбового стержня.

Расчет незатянутых резьбовых соединений.Характерным примером такого соединения является резьбовой конец грузового крюка (рис. 162).

В этом соединении гайка свободно навинчивается на стержень и фиксируется шплинтом. Стержень болта нагружается при приложении внешней нагрузки и работает только на растяжение. Опасным в резьбовом стержне является сечение где d и р — наружный диаметр и шаг резьбы. Условие прочности для этого случая

Остальные размеры резьбы можно определить по ГОСТу.

Расчет затянутого резьбового соединения, не нагруженного внешней осевой силой.Примером такого соединения может служить крепление люков, крышек, к герметичности которых не предъявляются особые требования. Другимпримером является клеммовое соединение (рис. 163).

Под действием момента, создаваемого силой, приложенной к рукоятке ключа, резьбовое соединение получает затяжку. Стержень с резьбой растягивается силой затяжки и скручивается моментом в резьбе. При одновременно действующих осевой

силы и скручивающем моменте, возникающем в процессе затяжки болта, болт следует рассчитывать на прочность по приведенному показано соединение деталей болтом, вставленным в отверстие с зазором. Поперечная нагрузка Р_т, стремящаяся сдвинуть детали относительно друг друга, должна восприниматься силой трения Я_!/ на стыке соединяемых деталей. При этом необходимо затянуть болт с такой силой Р_г, чтобы вызванная ею сила трения К; на стыке деталей была несколько больше силы Р_г, стремящейся сдвинуть детали относительно друг друга:

(эквивалентному) напряжению (см. § 51). В

среднем для метрических резьб приведенное напряжение больше напряжения растяжения а_р примерно на 30 %.

Таким образом, вместо расчета резьбового соединения на растяжение и кручение можно произвести расчет только на растяжение, принимая не заданную силу затяжки, а в 1,3 раза больше, т. е.

где F₀ — расчетная (эквивалентная) нагрузка,

Расчет напряженного болтового соединения, к которому после затяжки приложена внешняя осевая нагрузка.Рассматриваемый случай расчета характерен для большинства соединений (крепление крышек, фланцев). Такие соединения должны быть предельно плотными (крышки цилиндров), должны не допускать раскрытия стыка — появления зазора между соединяемыми деталями при приложении внешней нагрузки. Для выполнения данного требования предварительная затяжка болтов должна быть такой, чтобы после приложения рабочей нагрузки не произошло раскрытия стыка или нарушения плотности.

В зависимости от упругих свойств болтов и стягиваемых

деталей, а также от назначения соединения расчетную осевую нагрузку Р₀ с учетом влияния крученая при затяжке принимают в пределах Р₀ = (1,4—1,8) Р.

Приняв Р₀ = 1 ,&Р, получим следующую формулу для определения расчетного диаметра резьбы:

Резьбовое соединение, несущее поперечную нагрузку. На рис. 164

откуда

В рассматриваемом случае также происходит растяжение и скручивание болта при его затяжке, поэтому при г болтах

Условия работы затянутого болта под действием внешней нагрузки, перпендикулярной к его оси, неблагоприятны. Поэтому стремятся разгрузить болт от поперечных нагрузок, устанавливая в соединяемых деталях шпонки круглого (рис. 165, а) или прямоугольного сечения (рис. 165, б).

После того как расчетом определен внутренний диаметр болта, по таблицам стандартных резьб выбирают ближайшее большее его значение и соответствующий ему наружный диаметр резьбы

Допускаемое напряжение [а_р] определяют следующим образом:

Болты, подвергающиеся затяжке, должны быть диаметром больше 8 мм, так как при меньшем диаметре их легко разрушить при сборке.

Детали машин Н.Г. Куклин, Г.С.Куклина Стр. 44-71 и законспектировать Тему 5.1 Детали машин. Прилагается интернет материал в формате Word.

По теме прилагается обширный видеоматериал. Просмотреть для ознакомления

Изучить и кратко законспектировать. Разместить фото.

Обратная связь: выполненные задания, вопросы отправляем в комментариях или личные сообщения преподавателю или на электронную почту колледжа dktidistanc@mail.ru