2 Профильные (бесшлицевые) соединения
В профильных (бесшлицевых) соединениях соединяемые детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по плавной некруглой поверхности. Образующая поверхность профильного соединения может быть расположена как параллельно осевой линии вала, так и наклонно к ней. В последнем случае соединение наряду с крутящим моментом может передавать также и осевую нагрузку.
Профильные соединения надежны, но не технологичны, поэтому их применение ограничено. Расчет на прочность профильных соединений сводится к проверке на смятие их рабочих поверхностей.
Лекция 6 резьбовые соединения
1 Назначение и область применения резьбовых соединений
2 Образование резьбы и ее параметры
3 Типы резьбы
4 Расчетные формулы для резьбовых соединений
1 Назначение и область применения резьбовых соединений
Резьбовыми соединениями называются разъемные соединения деталей, собираемые с помощью резьбовых крепежных деталей- болтов, винтов, шпилек, гаек или резьбы, непосредственно нанесенной на соединяемые детали. (Рис 35,36).
Преимущества:
Резьбовые соединения имеют самое широкое применение в машиностроении, в том числе в сельском хозяйстве. Это обусловлено следующими достоинствами:
1) возможностью создания больших осевых соединений благодаря
клиновому воздействию резьбы и большому отношению длины
ключа к радиусу резьбы;
2) возможностью фиксирования силы затяжки вследствие
самоотторжения резьбы;
3) удобными формами и малыми габаритами;
4) простотой и возможностью точного изготовления.
Недостатком резьбовых соединений является: наличие концентраторов напряжений в резьбовых деталях, понижающих их прочность
2 Образование резьбы и ее параметры
Основным элементом резьбового соединения является резьба, которая получается путем прорезания на поверхности деталей канавок по винтовой линии. Винтовую линию образует гипотенуза прямоугольника при навертывании на прямой круговой цилиндр (Рис.37).
Основными геометрическими параметрами резьбы являются:
H=0,866 Р высота резьбы гайки;
h=0,541 Р высота резьбы болта;
r=0,144 Р радиус закргления резьбы.
D - наружный диаметр резьбы, мм;
d
-
внутренний диаметр резьбы, мм;
d2 - средний диаметр резьбы, мм;
Р- шаг резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении, мм;
Р1 - ход резьбы, т.е. расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении для однозаходной резьбы Р1 =Р, для
многозаходной резьбы Р= P1 *Z;
где Z- число заходов;
α - угол профиля резьбы;
ψ-угол подъема резьбы, т.е. угол, образованный винтовой линией по среднему резьбы и плоскостью, перпендикулярной к оси винта (Рис 37):
(73)
-
Таблица 4
Трубная конусная резьба
Тип резьбы
ГОСТ
Диаметр, мм
Шаг, мм.
Трубная конусная
ГОСТ 6211-86
9,73...16383
28...11
Таблица 5 Метрическая резьба ГОСТ 9150-81
-
Ном. диаметр резьбы d, мм
Шаг резьбы Р,мм
Диаметр резьбы, мм
d=D
d2 = D2
D1=D
d3
5
0,8
5
4,48
4,134
4,019
6
1,0
6
5,35
4,917
4,773
8
1,25
8
7,188
6,647
6,446
10
1,5
10
9,026
8,346
8,160
12
1,75
12
10,863
10,106
9,853
Примечание:
Диаметры в скобках по возможности не применять.
Резьбы с крупными шагами обозначаются буквой М, и диаметром, например, М24. Резьбы с мелкими шагами должны обозначаться буквой М, диаметром и шагом через х, например М 24x2. Для левой резьбы после обозначения ставят LH, например М24х2 Ш. Многозаходную резьбу обозначают М 24x3 (Р), где 3-числовое значение хода, а Р- числовое значение шага.
Резьбовые соединения от самоотвинчивания предохраняются двумя способами:
1) стопорением, дополнительным трением, контрогайкой, пружиной, шайбой с зубьями и гайкой с контрящим винтом.
Рис. 36 Виды крепежных деталей: 1-болтовое;
2-винтовое; 3-шпиличное
Рис. 37 Образование резьбы
2) стопорение специальными элементами, например, шплинтом, стопорной гайкой с лапкой, шайбой с носком, стопорной многолапчатой шайбой.
Материалом для изготовления винтов служат, стали в соответствии с классом прочности: низко и среднеуглеродистые стали обыкновенного качества. Используются также углеродистые качественные (35,40) легированные (40Х, 40Г, 38XА, 30ХГСА, 40ХНМА и др.), нержавеющие IХ17Н2, цветные металлы из сплавов. Для повышения механических характеристик стальные болты подвергают термообработке,, гайки изготавливают из тех же металлов, что и винты или из материала с несколько меньшей прочностью. Стандартом предусмотрены три класса прочности резьбовых соединений.
Для болтов: точный 4h;
средний 6h, 6q, 6е, 6d;
грубый 8k, 8q.
Для гаек: точный 4Н,5Н;
средний 5H, 6Н, 6G;
грубый 7H,7G.
При двойном обозначении поля допуска первые относятся к среднему диаметру, а второе к наружному для болтов или к внутреннему для гаек.
3 Типы резьб
По наносимой поверхности: коническая и цилиндрическая.
По профилю:
1. Треугольные
Метрическая резьба - основная треугольная крепёжная резьба. Метрические резьбы бывают с крупными и мелкими шагами (Рис. 38).
Наиболее распространена метрическая резьба с крупным шагом (она оказывает меньшее влияние на износ и ошибки изготовления). Метрическая резьба с мелким шагом обеспечивает детали большую прочность (глубина канавок резьбы меньше и внутренний диаметр резьбы больше). Поэтому метрическую резьбу с мелким шагом применяют при изготовлении тонкостенных резьбовых деталей, служащих для регулирования и подверженных действию динамических нагрузок.
Обозначения:
М8; М10; М12(крупная резьба шаг 1,25; 1,5; 1,75),
М8xl; М10x1,25; М12x1,25 (мелкая резьба),
М8-6q ; М8х-6q; Шаг Р=0,075 Ø6 мм, (Табл.5).
ГОСТ 9150-81
Дюймовая резьба также как и метрическая треугольная, крепёжная. Её применяют для замены резьбовых деталей старых или импортных машин, ввозимых из стран в которых применяется дюймовая система мер (США , Англия и др.).
Обозначения: 3/4", 1/2" шаг измеряется количеством ниток на 1 дюйм (25,4 мм).
Применяется: d=3/16" ... 4"
Р=3...24 ниток на 1" .
2) Круглая резьба применяется для винтов, несущих большие динамические нагрузки, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (вагонные сцепки, пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, как, например на цоколях и патронах электрических ламп, частей противогаза;
ГОСТ 13536-75 d=8...200 мм, Р=2,54...6,35 мм.
Кр. 20x3- удобно для изготовления способом литья чугунных, стеклянных, пластмассовых и др. деталей.
3) Трапецеидальная резьба - основная резьба передач винт-гайка и червяков червячных передач. Она удобна для изготовления, по сравнению с треугольной резьбой имеет меньше потерь на трение, а по сравнению с прямоугольной резьбой более прочная.Тт-40х6,
ГОСТ 9484-81 d=8... 640 мм
Р=1,5...48 мм (табл.6)
4) Упорная резьба - имеет несимметричный трапецеидальный профиль винтов, воспринимающих большую одностороннюю осевую нагрузку в прессах, нажимных устройствах прокатных станов, в домкратах.
d=10...660мм Р=2...48мм
S 80x10 - обозначение ГОСТ 10177-82.
5) Трубная цилиндрическая резьба представляет собой мелкую треугольную дюймовую резьбу. Она применяется в основном для соединения и арматуры трубопроводов. (Коническая трубная резьба обеспечивает герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнителей.) (Табл. 4,6).
D=l/8"... 6" Р=11...28 ниток на 1"
G
1
ГОСТ 6357-81.
Рис. 38 Типы резьб: 1 - метрическая; 2-упорная; 3-дюймовая;
4-трубная цилиндрическая; 5- круглая; 6- трубная
коническая; 7-трапецеидальная; 8- коническая дюймовая
6) Прямоугольная резьба изготавливается на токарно-винторезных станках, применяется в винтовых механизмах. Не стандартизована — эта резьба самая слабая по прочности, поэтому применяется редко например ходовой винт токарного станка.
3.3 По направлению винтовой линии - на правую и левую. Левая резьба обозначается - М 24x2 LН.
3.4 По числу заходов - на однозаходные и многозаходные. Обозначение: M24x3(Р2), где 3 - число заходов,
Р=2 мм - шаг.