Основные типы крепежных деталей
Основные виды крепёжных деталей:
Винт, гайка, шпилька(стержень с резьбой с двух сторон), шайба(устройство для
Крепежные винты в зависимости от типа резьбового соединения применяются в следующих крепежах:
Вины с гайками – болты
Винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей
Шпильки с гайками
В болтовых соединениях не требуется нарезать резьбу в соединительных деталях.
Болты применяются для:
Скрепления деталей не очень большой толщины (пластин) при наличии места для расположения головки болта или гайки.
Для скрепления материалов, не обеспечивающих достаточную прочность и долговечность резьбы
Недостатки:
а) Обе соединяемые детали должны иметь место для расположения гайки или болта.
б) При завинчивании и отвинчивании гайки необходимо удержать головку винта от проворачивания.
Винты ввинчивают в одну из скрепляемых деталей, применяемых в случаях: 1)достаточной прочности материала детали и достаточной ее толщины, 2)отсутствие места для расположения гайки, а так же при жестких требованиях к массе соединения.
Шпильки применяются в тех же случаях, что и винты, но когда материал соединяемых деталей не обеспечивает достаточной долговечности резьб, при требуемой частоте разборки и сборки соединений. Шпильки и болты применяют при частых сборках и разборках, винты и гайки применяют в том случае, когда постановка болта невозможна или не рациональна.
Теория винтовой пары
Устанавливает зависимости между геометрическими и силовыми параметрами винтового соединения (связь между моментом, приложенным к гайке и осевой силой винта). Рис.
d-номинальный диаметр резьбы.
dотв - диаметр отверстия в соединяемых деталях.
1-винт
2-гайка
3 и 4 – соединяемые детали
-высота
головки винта
H1-высота гайки
Fa-осевая нагрузка, действующая на стержень винта
Tp-момент сил трения в резьбе
Tзав – момент, необходимый для завинчивания гайки для создания надежного соединения деталей 3 и 4.
Основная задача данного соединения – создать такую осевую нагрузку, которая предотвратит смещение деталей при действии сдвигающих сил в области стыка. Стык – поверхность контакта соединяемых деталей. Если детали в стыке будут сдвинуты, тогда соединение теряет работоспособность.
Опасное сечение
в зоне первых витков со стороны гайки.
Разрежем 1 ее виток по среднему диаметру
(d2)
и получим наклонную плоскость, которая
характеризуется углом подъема винтовой
линии ψ , углом трения
и шагом
резьбы. Начинаем с анализа резьбы.
Для определения сил, действующих в винтовой паре, первоначально рассматривают прямоугольную резьбу. Гайку заменяют ползуном. Ползун находится в равновесии, если Fn отклонена от n (нормаль) на угол φ (угол трения).
Fa приложена по среднему диаметру.
Найдем связь между силой и геометрией, определим нагрузку для перемещения гайки по винту. Для этого один виток прямоугольной резьбы разрезают и разворачивают на плоскости.
ψ - угол подъема винтовой линии.
р - шаг резьбы.
πd2- длина окружности по среднему диаметру.
1 – виток или наклонная плоскость
2-ползун или гайка
φ-угол трения.
Ft – начальная или окружная нагрузка, которую надо приложить для того, чтобы переместить ползун по одному витку резьбы.
- только для
прямоугольной резьбы, где
-движущая
окружная сила
-осевая
сила на винте
-угол
подъема Р.
Для резьб треугольного профиля формула примет другой вид:
Окружная сила
трения для витка прямоугольного профиля
В треугольной резьбе сила трения Ттр по сравнению с прямоугольной выше.
Fn-нормальная составляющая
f-коэффициент трения в резьбе
-половина
угла профиля резьбы
-
приведенный
коэффициент трения
-
приведенный угол
трения
-общая
зависимость для всех резьб.
- окружная сила
при отвинчивании гайки.