Основные типы крепежных деталей

Для соединения деталей применяют болты с гайками, винты, шпильки с гайками.

 

Рисунок 3

     Для неподвижных крепежных соединений обычно применяют метрические резьбы с крупным или мелким шагом, которые обеспечивают высокую прочность и самоторможение резьбовых пар. При вибрациях, переменных нагрузках для повышения надежности резьбовых соединений применяют стопорение соединения. На практике используются следующие три принципа стопорения резьбовых соединений:

     - повышением трения в соединении путем постановки контргайки или пружинной шайбы;

     - жестким соединением гайки со стержнем винта с помощью шплинта;

     - жестким соединением гайки с деталью с помощью специальной шайбы или планки.

 

Лекция 4

     Соотношение между окружными и осевыми усилиями в винтовой паре.  

     Момент завинчивания гаек и винтов

Прямоугольную резьбу болта развернем по среднему диаметру в наклонную плоскость, а гайку заменим ползуном.

 

 

 

 

Рисунок 4

 

 

Сила взаимодействия наклонной плоскости

c ползуном при относительном движении представляет собой равнодействующую нормальной силы и силы трения. Следовательно, эта сила наклонена к нормали под углом трения r. В результате разложения силы получим

 

F_t = F_x ∙ tg ( r +φ),

где F_t —движущая окружная сила.

 

Окружная сила трения для витка треугольного профиля:

 

F_tf = N ∙ f = F_x ∙ f / cos ( a /2)= F_x ∙ f ¹ _прив ,

где f ¹_прив - приведенный коэффициент трения, а приведенный угол трения

 

ρ¹ = ar с t g f ¹                                          

 

 

 

Рисунок 5

 

Определим момент трения в резьбе:

 

Т_р = F_x ∙ d ₂ /2∙ t g (φ+ρ¹)

При завинчивании гайки к ключу прикладывают момент завинчивания

 

Т_зав ⁼ Т_р+ Т_оп = F_{pa 6} ∙ L ,

где L-расчетная длина ключа; Т_р -момент в резьбе; Т_оп -момент трения на опорном торце гайки.

 

Т_оп = (F_x∙f/3)∙(D_o³-d_o³)/(D₀²-d₀²) ≈ F_x∙f (D₀+d₀)/2

 

Полезная работа

 

W _полезн = F_x ∙ p ∙ z = F_x ∙π∙ d ₂ ∙ tg φ .

 

Затраченная работа равна произведению момента в резьбе на угол поворота в радианах

W _затрач = F_x ∙π∙ d ₂ ∙ tg (φ+ρ¹) .

Таким образом коэффициент полезного действия резьбы

 

h = W _полезн / W _затрач = tg φ / tg (φ+ρ¹)

 

Условие самоторможения винтовой пары.

При отвинчивании гайки окружная сила и сила трения меняют направление. Поэтому окружная сила равна

F_t = F ∙ t g (ρ¹-φ).

 

Момент отвинчивания в резьбе без учета трения на торце гайки определится

 

F _отв = F ∙ t g (ρ¹-φ)/2

 

Самоторможение будет, если Т_отв>0; tg (ρ¹-φ)>0; p¹>φ.

Для крепежных резьб значение угла подъема лежит в пределах 2,5°...3,5°, а угол трения изменяется в зависимости от коэффициента трения в пределах 6°...16°. Поэтому все крепежные резьбы - самотормозящие при статических нагрузках. Однако при вибрациях коэффициент трения существенно снижается и условие самоторможения нарушается. Поэтому при переменных нагрузках необходимы специальные средства стопорения резьбовых соединений.

 

Лекция 5

     Расчет витков крепежных и ходовых резьб

Основным видом разрушения крепежных резьб является срез витков. Причем, если материалы болта и гайки одинаковы, то опасен срез витков болта, происходящей по цилиндрической поверхности диаметра d₁. Напряжение среза в резьбе болта:

 

τ₁= F_x /π d ₁ ∙ H ∙ K ∙ K_m ≤[ τ ₁ ]

а в резьбе гайки

τ₂= F_x / πd ∙ H ∙ K ∙ K_m ≤[ τ ₂ ].

Здесь Н -высота гайки (или глубина завинчивания винта);

      К -коэффициент полноты резьбы;

      К_m -коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы.

 

 

Рисунок 6

   Напряжения смятия в резьбе:

 

σ=4 F_x /[( d ² - d ₁ ² )∙ z ∙ K_m ] ≤[ s _см] ,

z = Н/р,

где    р - шаг резьбы,

z-число рабочих витков гайки.

Равнопрочность резьбы и стержня болта является одним из условий назначения стандартных параметров резьбовых деталей (в частности, высоты стандартных гаек, головок болтов, диаметров гаек и т.д.). Поэтому при прочностных расчетах стандартных резьбовых деталей элементы резьбы не рассчитываются, а прочность определяется по прочности стержня болта.

При проектировании резьбовых соединений рассматриваются следующие случаи нагружения.

Случай 1. Незатянутое резьбовое соединение, нагруженное осевой растягивающей силой.

 

Рисунок 7

 

 

Стержень болта под действием осевой силы может разрушиться. Опасным является сечение, ослабленное резьбой. Площадь этого сечения оценивают приближенно по внутреннему диаметру резьбы. Условие прочности по напряжениям растяжения в стержне:

 

σ= F_x /(π d ₁ ² /4)≤[σ]

Для проектировочного расчета получим:

 

Диаметры резьбы округляют до стандартного значения.

Случай 2. Винт нагружен осевой растягивающей силой и может подтягиваться под нагрузкой.

 

 

Рисунок 8

 

Вэтом случае стержень болта растягивается осевой силой, возникающей от затяжки болта, и закручивается моментом сил в резьбе. Нап­ряжения растяжения от силы затяжки:

s _р =4∙ F /π d ₁ ² .

Напряжения кручения от момента в резьбе:

t _кр = T_p / W_p =0,5 F _зат ∙ d ₂ ∙ tg ( φ + ρ ¹ )/0,2 d ₁ ³ .

     Прочность болта определяют по эквивалентному напряжению:

 

 

Вычисления показывают, что для стандартных резьб σ_экв=1,3σ. Это позволяет рассчитывать прочность болтов по упрощенной формуле:

 

σ_экв=1,3 F _зат /(π d ₁ ² /4).

 

     Тогда для проектировочного расчета

 

Случай 3. Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке. Рассмотрим данный случай более подробно.

 

---

Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!