2.1Маркування різьб

У вітчизняному машинобудуванні та інших країнах впроваджені державні стандарти (ДЕСТу) на основні визначенн та позначення, що погоджені з міжнародними стандартами ISO (міжнародна організація з стандартизації).

Метрична різьба позначається літерою М та цифрою, що показує зовнішній (номінальний) діаметр різьби. Основним кроком різьби при цьому вважається крупний і він у марці не показується.

Наприклад, для зовнішнього діаметра d=20 крупним кроком буде р=2,5мм. Маркується так М20.

Мілкі кроки показують через знак „помножити”:

М20х2,00;

М20х1,50;

М20х1,00;

М20х0,75;

М20х0,50;

Трапецієвидна симетрична різьба по ISO маркується з указанням кроку (будь-якого):

Tr20x4,00

Якщо різьба ліва, то додається запис LH

Tr20x4,00LH і т.д.

Картину розподілу осьового зусилля між витками різьби гайки досліджував М.Є.Жуковський. Було встановлено дослідом, що 1-й виток гайки з боку місця прикладення зусилля приймає на себе 1/3F, далі - все меньше і 10-й -1/100 F.

Рівномірного розподілу можливо було б досягти, якби нарізка була виготовлена абсолютно точно, щоб при цьому піддатливість різьби була значно більшою, ніж піддатливість тіла гвинта та гайки. Але ні та ні друга умова не виконується.

Розрахунок витків - від точки прикладання навантаження (дослід Жуковського-взяти гайку з 10-ти витків і дослідити).

I виток 33%;

V виток 8%;

X виток ≤1%.

Висновок: всі стандартні гайки не повинні мати більше 11-ти витків.

2.2 Основи розрахунку різьбових з’єднань на міцність

Вид розрахунку залежить від виду з’єднання. З цієї точки зору різьбові з’єднання бувають з постійним або змінним навантаженням, а також:

-напружені (з попереднім затяганням);

-ненапружені.

Щодо призначення різьбові з’єднання поділяються на:

-силові;

-силові-щільні.

По конструкції: одинарні і групові.

В свою чергу групові з’єднання поділяються залежно від розподілу навантаження між кріпильними деталями (болтами, шпильками, гвинтами) на такі, де розподіл рівномірний або нерівномірний. В останньому випадку слід попередньо визначити найбільш навантаженну кріпильну деталь, розрахувати її, а одержані розміри розповсюдити на всю групу деталей з метою уніфікації.

Розрахунок витків різьби на міцність. (Це питання є спільним для всіх видів розрахунків)

Рис. 8

У з’єднанні гвинта з гайкою беремо:

1. - по гвинту;

- спільний;

- по гайці;

р - крок треба брати по d₂ різби ;

Під дією сили F в витках нарізки, що взаємодіють, виникають одночасно напруження зрізу, зминання та згину. Тобто „працює” якесь зведене напруження, визначити яке важко.

Тому кількість взаємодіючих витків Z визначають окремо по τ_зр та σ_зм. Що ж до напруження згину, то розрахунок по методах опору матеріалів виконати неможливо (точно), бо кожний виток-це не консольна балка, як це здається при розгляді осьового перерізу (рис.8), а пластина зі складною просторовою формою. Хоча в деяких підручниках та методичних вказівках ви можете зустріти такий розрахунок.

При однакових матеріалах гвинта та гайки (в більшості випадків так і є) розрахунок ведуть по витках гвинта (бо dd₁).

Зріз можливий по площадці довжиною πd₁ та шириною kp, де k-коефіцієнт повноти різьби:

Трикутна різьба - k=0,8;

Трапецієвидна різьба - k=0,65;

Прямокутна різьба - k=0,5.

Отже,

(2.2.1)

Звідси кількість взаємодіючих витків:

(2.2.2)

Зминання можливе по кільцевій площадці з діаметрами d і d1 (кутом нахилу робочої грані витка нехтуємо, тобто розрахунок приблизний):

(2.2.3)

Звідси

(2.2.4)

З розрахунків по (2.2.2) і (2.2.4) вибираємо ту кількість взаємодіючих витків, яка більша (як правило, більша виходить по (2.2.4)). Це і буде кількість витків гайки.

Виходячи з того, що ми розглянули раніше, 10-й виток сприймає тільки 1/100 прикладеного до з’єднання зусилля, Z не повинно бути більше 11. Так завжди і приймається для стандартних гайок.

Висота стандартної гайки визначається з умови рівноміцності нарізки на зріз та стержня болта на розтяг. При цьому виходимо з того, що:

(2.2.5)

Отже,

(2.2.6)

де Н=zр (висота гайки).

З урахуванням (2.2.5), умова рівноміцності:

(2.2.7)

де =σр (напруження розтягу стержню гвинта).

З рівняння (2.2.7) 0,6kH=,

H= = = d₁/2 (2.2.8)

(k=0,8-трикутна різьба).

Таким чином, Н0,5d₁, але з урахуванням напруженого стану нарізки, а також послаблення її від стирання, пошкодження від багаторазового загвинчування та розгвинчування і таке інше беруть

Н0,8d (2.2.9)

При цьому міцність різьби перевищує міцність стержня гвинта.

Глибину загвинчування гвинтів та шпильок (різьбове гніздо) беруть:

для сталі -Н₁=d;

для чавуну, силуміну і т.ін.-H₁=1,5d.

В зв’язку з цим вищерозглянутим розрахунки на міцність різьби стандартних кріпильних деталей не потрібні.