2.5. Расчет резьбового соединения деталей гидро

или пневмоцилиндров

В конструкциях гидро и пневмоцилиндров нашла широкое применение метрическая резьба ГОСТ 9150-59 для соединения деталей. Ввиду специфики работы соединяемых деталей (динамической их нагруженности), а также наличия полых тонкостенных деталей предпочтительными являются резьбы с мелким шагом. В гидро и пневмоцилиндрах для станочных приспособлений самими ходовыми значениями шага резьбы являются 1,5 и 2 [1]

Основными конструктивными параметрами резьбы являются:

диаметр d , шаг резьбы S , высота профиля h и длина свинчивания l . Из конструктквных соображений в зависимости от размеров свинчиваемых детей назначают диаметр резьбы. По таблице ГОСТа - 9150-59 стр.183 [8]. В зависимости от диаметра подбирают резьбу, т.е. шаг резьбы и высоту профиля. Величину дпины свинчивания деталей назначают на основании следующих рекомендаций [ 7] стр.39:

для стальных детадей l=d

для чугунных деталей l=1.5d

Данные рекомендации основаны на выполнении условия обеспечения равноправности резьбы в соединяемых деталей, а также учёта сложности напряжённого состояния резьбы. В приложении к данному разделу представлена аналитическая зависимость между параметрами резьбы, материалом свинчиваемых деталей и длиной свинчивания.

Предлагаемое резьбовое соединение проверяется на прочность. Проверка на прочность резьбового соединения состоит из вычисления напряжений смятия на винтовой поверхности и напряжений среза витков резьбы. Итак, условия прочности имеют вид:

а) условие прочности резьбы по напряжениям смятия

<[σ_СМ] (2.16)

б) условие прочности резьбы по напряжениям cpeзa .

<[τ_σ] для винта (2.17)

<[τ_r] для гайки т.е. для

другой свинчиваемой детали Обозначения используемые в формулах:

Р - расчетная осевая сила

h - высота профиля резьбы,

d₁- средний диаметр резьбы

d - внутренний диаметр резьбы

l - длина свинчивания деталей;

S - шаг резьбы;

d – внешний диаметр резьбы

Kσ и K_r - коэффициенты полноты резьбы, принимаемые для метрической

резьбы равными Кσ=К_r=0.87

K_m - коэффициент соединения, представлявщий собой величиву, зависящую от шага резьбы и отношений пределов прочности материалов соединяемых деталей при растяжении. Значения данного коэффициента приведены в табл.2.4

Таблица 2,4

σв1/σв2	Шаг резьбы	К
Свыше 1,3	Крупный и первый мелкий Второй и более мелкий	0,7,- 0.75, 0,65 - 0,6
1.3	Для всех, шагов	0,55 - 0.6

Примечание: индекс "б" относится к детали выполняющей роль винта (болта), индекс "г" - к другой свинчиваемой детали, т.е. гайке.

[σ_СМ] [r_i] допускаемые напряжения прочности материалов свинчиваемых деталей соответственно на смятие и на срез.

Допускаемые непряжения представляет собой соответствующий предел прочности материала разделенный на коэффициент запаса. Последний должен учитывать степень ответственности деталей надёжности материала и точность расчётных формул. При отсутствии подобных данных допускается использовать менее точный метод определения допускаемых напряжений, но широко используемый при проектировании, и именно - табличные значения допускаемых напряжений для некоторых видов стали и чугуна и на них ориентироваться. Taкжe таблицы представлены в достаточном объеме в справочнике конструктора-машиностроителя. [8]

Если материал обеих свинчиваемых деталей одинаков, то по напряжениям среза расчитывают только винт.

При невыполнении условий прочности меняют в возможных пределах основные параметры резьбы и производят расчет заново.

Приложение к данному разделу

Требуемую минимальную величину длина свинчивания деталей определяют из условий обеспечения равнопрочности резьбы и соединённых деталей. Данное условие имеет вид [1] стр.58.

Размеры болта, т	М6	MI2	М24	М36
Наружный диаметр резьбы	6	12	24	36
Внутренний диаметр резьбы	4,918	10,106	20.752	31.670
Средний диаметр резьбы	5.350	10,863	22,051	33.402
Шаг резьбы	1	1.75	3	4
Высота профиля	0,541	0,947	1,624	2.165
Высота гайки	5	10	19	29
Число гаек	5	5.7	6.35	7

l/d=0.41*1/K_M*σ_Вб/σ_ВГ (2.19)

где σ_ВБ σ_ВГ- пределы прочности материалов свинчиваемых деталей.

Таблица1	.
Ряд нормальных				линейных размеров
3,2	5,6	10 18	32	56	100	180	320	560
3.4	6,0	10,5 19	34/35	60/62	105	190	340	600
3.6	6.3	11 20	36	63/65	110	200	360	630
3,8	6,7	11,5 21	38	67/70	120	210	380	670
4,0	7,1	12 22	40	71/72	125	220	400	710
4,2	7,5	13 24	42	75	130	240	420	750
4,5	8,0	14 25	45/47	80	140	250	450	800
4,8	8.5	15 26	^15 26	85	150	260	480	850
5.0	9,0	16 28	50/52	90	160	280	500	900
5,2	9.5	17 30	53/55	95	170	300	530	950
Таблица 2. Значения коэффициента
Гибкость		Для строительных сталей				Для стали		Для чугуна
	>	С-38/23	С-44/29	С-46/36 СПК
	0	1,00	1,00	1.00		1.00		1,00
	10	0.988	0.987	0,986		0,97		0.97
	20	0,970	0,968	0,965		0.85		0.91
	30	0,943	0.935	0,932		0,91		0.81
	40	0,905	0,892	0,888		0,87		0,69
	50	0,867	0.843	0,837		0.83		0,57
	60	0,82	0,792	0,78		0.79		0,44
	70	0,77	0,73	0,76		0,72		0,34
	80	0,715	0,66	0,637		0,65		0,26
	90	0.655	0.592	0,563		0,55		0,20
	100	0.582	0.615	0,482		0,43		0.16
	110	0,612	0,44	0.413		0.35		-
	120	0,448	0,383	0,350		0,30		-
	130	0,397	0,330	0,302		0,26		-
	140	0,348	0,285	0.256		0,23		-
		0,305	0,250	0,226		0,21		-
	160	-	-	-		0,19		-
	170	-	-	-		0.17		-
	180	-	-	-		0,15		-
	190	-	-	-		0,14		-
	200	-	-	-		0,13		-

Марка стали	Термо -обработка	При растяжении [σ] кгс/см^2			При изгибе [σКЗ] кгс/см^2			При кручении [τКР] кгс/см^2
		1	2	3	1	2	3	1	2	3
10	Н	1100	800	600	1450	1000	750	800	600	450
	Ц-В59.	1300	900	700	1550	1150	900	1000	650	550
20	Н	1400	1150	950	1700	1200	950	1050	700	550
	Ц-В59	1650	1150	900	2000	1400	1100	1250	750	550
30	Н	1650	1150	900	2000	1400	1100	1250	900	700
	У	2000	1400	1050	2400	1750	1350	1500	1050	800
40	Н	1900	1300	1050	2300	1650	1300	1400	1000	750
	У	2300	1600	1250	2700	2000'	1550	1700	1200	950
	Ц-В35	3400	2300	1800	4000	2900	2200	2500	1750	1350

Марка стали	Термо-обработка	При срезе [τСР] КГС/СМ^2			При смятии [σСМ]
		1	2	3	1	2
10	Н	650	450	350	1650	1200
	Ц-В59	700	500	400	1950	1350
20	Н	850	600	450	2100	1750
	Ц-В59	1000	600	450	2400	1750
30	Н	1000	650	550	2400	1750
	У	1200	850	650	3000	2100
40	Н	1150	800	600	2800	2000
	У	1400	1000	600	3400	2400
	Ц-В35	2000	1400	1100	5000	3500

римским цифрами обозначен вид нагрузки:

I - статическая 2 - переменная действующая от нуля до максимума и от максимума

до нуля /пульсирущая/ Ш - знакопеременная /симетричная/ Н - нормализация; У - улучшение; Ц - цементация.

Марка стали	Термо -обработка	Предел прочности при растяжении σв кгс/мм^2	Предел текучести σ кгс/мм^2	Предел выносливостии
				при растяжении σ-1Р кгс/мм^2	при изгибе σ-1 кгс/мм^2
10	Н	34	21	12,5	15.5
	Ц-В59	40	25	14,5	18
20	Н	42	25	15	19
	Ц-В59	50	30	18	22.5
30	Н	50	30	16	22,5
	У	60	35	21.5	27
40	Н	58	34	21	26
	У	70	40	25	31,5
	Ц-В35	100	65	36	45