Резьбовые соединения

Резьбовые соединения - самый распространенный вид разъемных соединений. Они осуществляются болтами, винтами, шпильками, гайками и другими деталями, снабженными резьбой (рис.3.3).

Рис.3.3. Виды крепежных резьбовых соединений

а - болтовое; б - винтовое; в - шпилечное.

Резьба имеет вид выступов на основной (цилиндрической или конической) поверхности винтов или гаек, которые расположены по винтовой линии.

В многозаходной резьбе выступы расположены по нескольким винтовым линиям - заходам. Все крепежные резьбы однозаходные.

По назначению различают резьбы крепежные и резьбы для винтовых механизмов (рис.3.4). Ниже речь идет только о крепежных резьбах.

Рис.3.4. Основные типы резьб

а - метрическая; б - дюймовая; в - трубная;

г - трапецеидальная; д - упорная; е - круглая;

ж - квадратная.

Метрическая резьба является самым распространенным видом крепежной резьбы. На рис.3.3,а показан профиль метрической резьбы. Профиль резьбы характеризуется углом, теоретической и рабочей высотой. Угол профиля при вершине для метрической резьбы  = 30⁰. Наружный (номинальный) диаметр резьбы d – диаметр цилиндра, описанного вокруг ее вершин. Внутренний диаметр резьбы d - диаметр цилиндра, описанного вокруг ее впадин. Средний диаметр резьбы d. Важнейшим параметром резьбы является ее шаг р – расстояние между одноименными точками профиля соседних витков в осевом направлении.

Развертка витка резьбы на плоскость по среднему диаметру представляет собой прямоугольный треугольник с катетами и р (рис. 3.5).

t

Рис.3.5. Развертка витка

резьбы на плоскость

по среднему диаметру

Угол , показанный на рис.3.5, называют углом подъема резьбы, он равен

Момент завинчивания

При сборке резьбовых соединений необходимо преодолевать два момента трения: , связанный с сопротивлением непосредственно в резьбе, и , вызванный сопротивлением на торце гайки (головки винта). Суммарный момент завинчивания, таким образом, равен:

(3.12)

Чтобы определить момент трения в резьбе , рассмотрим силовые факторы, действующие на нее в результате затяжки соединения (рис. 3.6).

П

Рис. 3.6. Силовые факторы, действующие на стержень болта в результате затяжки соединения

рикладываемое усилие затяжки приводит к появлению в стержне болта (винта) реактивной растягивающей силы N = Q. Кроме того, поскольку болт не прокручивается, вследствие трения в резьбе на стержень воздействует крутящий момент .

Момент трения в резьбе, скручивающий стержень болта. составляет

, (3.13)

где - приведенный угол трения в резьбе.

Для крепежных резьб угол подъема , а приведенный угол трения , вследствие чего эти резьбы являются самотормозящими и для их отвинчивания необходимо приложить соответствующий момент.

Для крепежных резьб, с учетом усредненных геометрических параметров и коэффициентов трения момент завинчивания принимают усреднено

Т_зав  0,2Qd (3.14)

Типовые схемы расчета болтов

Практика эксплуатации резьбовых крепежных соединений показала, что происходит поломка стержней болтов и шпилек в резьбовой части, по внутреннему диаметру резьбы d₁. Рассмотрим наиболее распространенные варианты нагружения таких соединений и методы их расчета.