Материал: Детали машин и основы конструирования. Учебное пособие. Нилов В.А., Рукин Ю.Б

Шайбы ГОСТ 11371-68 и др. устанавливаются под головкой болта и гайкой и служат для предохранения стягиваемых деталей от повреждений за счѐт увеличения опорной поверхности. В зависимости от конкретных условий принимается тот или иной вид шайбы.

Стопорные устройства ГОСТ 397-66 и др. предназначены предотвращать само отвинчивание резьбовых деталей. При статическом нагружении в этом нет надобности, т.к. сохраняется требование само отражения: угол подъѐма резьбы 1040′ – 3030′ меньше угла трения. При динамическом нагружении резьбовое соединение может оказаться разгруженным и произойдѐт отвинчивание гайки.

Используется стопорение трѐх видов:

-дополнительным трением с помощью контргайки, специального винта, проходящего через гайку, само контрящихся гаек с конусной головкой и др.

-специальными запирающими элементами: шпильками, шайбами.

-пластическими деформированием, приваркой или припайкой.

Это возможно, когда соединение не требует разборки. Согласно ГОСТ 1759-70 стальные болты, шпильки и вин-

ты изготавливают 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.

Первое число, умноженное на 10, определяет величину минимального предела прочности кгсмм2, второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела текучести к пределу прочности в %.

Установлены классы прочности и для гаек: 4, 5, 6, 8, 10,

12, 14.

При умножении числа на 10 получим величину напряжения от испытательной нагрузки в кгсмм2.

ГОСТ 16093-70 устанавливает для метрической резьбы степени точности, определяющие допуски диаметров резьбы болтов и гаек. Буквами латинского алфавита обозначены ряды основных отклонений: для резьбы болтов h, g , е, d: для резьб

95

гаек, а цифрами степени точности: диаметры болта 4, 6, 7, 8; диаметры гайки 4, 5, 6, 7. Например: Болт М12-6g, Гайка М126H.

Крепѐжные детали изготавливаются из сталей низко- и среднеуглеродистых обыкновенного качества сталь Ст.3; Ст.4; Ст.5, углеродистых качественных сталь 35; сталь 45, легированных конструкционных 40X, 45Г, нержавеющих сталей, цветных металлов и сплавов.

Например, в машинах, для которых решающее значение имеет уменьшение массы самолѐты, применяются винты и болты из титановых сплавов типа ВТ 14; ВТ 16 и др. Масса таких изделий при прочих равных условиях составляет 60% от массы стальных.

По назначению резьбы подразделяются на крепѐжные и ходовые. В зависимости от формы профиля резьбы бывают треугольные, трапециидальные, упорные, прямоугольные и круглые. Для крепѐжных деталей применяют резьбы треугольного профиля. Они отличаются повышенной прочностью витков и обеспечивают большую стабильность затяжки в следствии большего, по сравнению с другими резьбами, коэффициента трения. Профиль и размеры метрической резьбы треугольного профиля устанавливает ГОСТ 9150-59.

10.3. Распределение нагрузки между витками резьбы

При рассмотрении совместной работы витков резьбы болта и гайки прежде всего необходимо решить вопрос о распределении осевой нагрузки Р, испытываемой болтом. Если бы можно было пренебречь деформациями растяжения болта и сжатия гайки, т.е. считать их абсолютно жѐсткими, то все h витков получили бы одинаковую деформацию и несли бы одинаковую нагрузку

Рис. 10.3 Схема распределения нагрузки между витками резьбы по Н.Е. Жуковскому

10.4. Виды разрушений в резьбовом соединении

При статическом нагружении выход строя винтов может быть по одной из причин (Рис. 10.4):

1)разрыв стержня по резьбе или по переходному сечению (б – б).

2)повреждение или разрушение резьбы (смятие, износ, срез) (с – с).

3)разрушение, срез головки болта (а – а).

По этим критериям выполняют расчеты винтов при стандартизации с использованием условия равнопрочности. Поэтому при применении стандартных болтов обычно можно ограничиться расчетами по одному главному критерию работоспособности – прочности винта на растяжение.

97

Рис. 10.4 Опасное сечение болта

Большинство винтов, как правило, работает со значительной силой затяжки. Если гайка и винт выполнены из одного материала, то опасен срез витков винта по внутреннему диаметру резьбы d1.

Тогда:

где S – осевая нагрузка на винт;

d1 – внутренний диаметр резьбы; H – высота гайки;

K – коэффициент полноты резьбы (для треугольной резьбы

К ≈ 0,55…0,75)

KH – коэффициент неравномерности нагрузки по виткам резьбы (КН = 0,55…0,75).

Если менее прочен материал гайки, то может произойти срез витков гайки по наружному диаметру резьбы:

Тогда:

98

Напряжения смятия витков резьбы рассчитывают:

Р– шаг резьбы.

10.5.Силы, действующие в винтовой паре

10.5.1. Величина окружной действующей силы(Q)

Развернѐм виток прямоугольной резьбы на плоскость. В результате получим наклонную плоскость с углом подъѐма, равным углу подъѐма витков резьбы. При навинчивании гайки будет происходить как бы подъѐм груза по наклонной плоскости. Сила трения при подъѐме груза – движущее усилие Q.

πd2

Рис. 10.5 Схема сил, действующих на тело на наклонной плоскости

Движение груза Р вверх по наклонной плоскости с равномерной скоростью обуславливается равновесием сил. Спро-

99