8. Причины ослабления резьбовых соединений. Моменты затяжки. Порядок затяжки. Способы контровки резьбовых соединений.

Существует два основных фактора нарушения резьбовых соединений: ослабление усилия затяжки и самоотвинчивание.

Ослабление усилия затяжки наступает при увеличении длины болта, наступающей в следствии изменения температурного режима, а также осевой нагрузки на болт. 

Самоотвинчивание - после процедуры фиксации в болте поддерживается нагрузка сжатия, т.к. болт был затянут подобно пружине и перемещение гайки к головке болта создает сжимную силу между фиксируемыми частями. Как только исчезает напряжение сжатия, появляется тенденция к откручиванию гайки. Трение в резьбе и между головкой болта и гайкой препятствует затяжке болта.

Знакопеременные горизонтальные нагрузки и поперечные вибрации представляют гораздо большую опасность и быстрее ослабляют обычные незафиксированные резьбовые соединения.

Метод приложения крутящего момента - самый распространенный и, вероятно, самый простой метод затяжки резьбовых соединений. Он заключается в создании на гайке крутящего момента, обеспечивающего необходимое усилие предварительной затяжки.

Крутящий момент (Мкр, в Нм) – это момент силы, приложенной к гайке на определенном расстоянии от её центра (произведение силы на плечо), действие которого вызывает поворот гайки вокруг оси.

Усилие предварительной затяжки (Q, в H), на которое производится затяжка резьбового соединения, обычно принимается в пределах 75-80%, в отдельных случаях 90%, от пробной нагрузки.

Пробная нагрузка (N, в H) является контрольной величиной, которую стержневая крепежная деталь должна выдержать при испытаниях. Пробная нагрузка приблизительно, на 5%-10% меньше, произведения предела текучести стержневой крепежной детали на номинальную площадь сечения.

Требуемый крутящий момент затяжки конкретного соединения зависит от нескольких переменных:

1. Коэффициент трения между гайкой и стержневой крепежной деталью;

2. Коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;

3. Качество и геометрия резьбы.

Номинальный крутящий момент рассчитывается по формуле:

Мкр = 0,001 Q*(0,16*Р + µр *0 ,58* d2 + µт *0,25*(dт + d0)),

где µр– коэффициент трения в резьбе между гайкой и стержневой крепежной деталью;

µт — коэффициент трения между поверхностью гайки и поверхностью соединяемой детали;

dт – диаметр опорной поверхности головки болта или гайки, мм;

d0 – диаметр отверстия под крепёжную деталь, мм;

Р – шаг резьбы, мм;

d2– средний диаметр резьбы, мм;

Q – усилие предварительной затяжки.

Для упрощения расчетов Мкр коэффициенты трения усредняют. Средние коэффициенты трения крепежных соединений из стали соответствуют следующим состояниям поверхности:

- 0,1 – фосфатированный или оцинкованный болт, хорошо смазанная поверхность -0,14 – химически оксидированный или оцинкованный болт, плохое качество смазки -0,2 – болт без покрытия, нет смазки

Для обеспечения плот­ности резьбового соединения без его перенапряжения, применяют динамометрические рукоятки, позволяющие регулировать момент затяжки.

Порядок затяжки и протяжка болтов осуществляется в строгом соответствии с требованиями производителя к данному двигателю.

Подтяжка гаек креплений головки цилиндров, картера короб­ки передач к двигателю, диска колеса к ступице и некоторых др деталей производится поочередным подтягиванием проти­воположно расположенных болтов или гаек.

Способы фиксации резьбовых соединений можно разделить на три группы:

Способ деформации: увеличение упругости соединения компенсируется за счет проседания после сборки. Усилие предварительного натяжения, таким образом, сохраняется и препятствует ослаблению резьбового соединения. Этот метод, однако, не предотвращает самоотвинчивание резьбового соединения, если имеются относительные колебания между напряженными деталями. Примерами способа деформации могут служить конические пружинные шайбы и тарельчатые пружины высокой жесткости. Эффект фиксации резьбовых соединений с помощью других элементов, например, пружинных шайб, эластичных и зубчатых шайб, шайб веерного типа, не являются адекватными. 

Элементы для предотвращения самоотвинчивания: крепежные элементы для предотвращения самоотвинчивания могут частично уменьшить усилие затяжки, но препятствуют самоотвинчиванию резьбового соединения. Примеры: корончатые гайки, проволочные фиксаторы, болты с резьбовыми вставками из металла или пластмассы. Эти элименты частой позволяют избежать нарушения фиксированного положения, но они не эффективны для поддержания первоначального усилия затяжки;

Элементы для предотвращения самоослабления: болты и гайки со стопорными зубчиками, болты с рифленым фланцем, клеи.