3.3 Способы фиксации гаек

Рис. 3.9. Способы фиксации гаек

Обычно гайка устанавливается в корпус по посадке с зазором (например, H8/h8). Такая посадка позволяет сборку и разборку без дополнительных усилий. Если по условиям работы механизма фиксация гайки не требуется (осевая нагрузка приложена сверху), то гайка будет удерживаться от проворачивания только за счет сил трения на опорной поверхности буртика. Условие непроворачиваемости гайки имеет следующий вид:

.

Момент трения на поверхности контакта корпуса и буртика будет:

,

где – коэффициент трения между буртиком гайки и корпусом; для бронзовой гайки = 0,1…0,12, для чугунной – = 0,12…0,15.

Если условие непроворачиваемости не выполняется, гайку требуется обязательно зафиксировать одним из описанных ниже способов или увеличить диаметр буртика для увеличения площади трения.

Если по условиям работы механизма требуется фиксация гайки от выпадения, то проверку условия непроворачиваемости проводить не требуется.

Если использовать в качестве стопорного винта установочный винт по ГОСТ 1478 (рис. 3.9а,б), то это облегчит сборку и разборку, но несколько усложнит конструкцию. В случае радиальной установки винта (рис. 3.9а), он будет работать на срез и смятие под действием разности моментов , при условии, что (если , то = 0).

Так как величина момента небольшая, обычно диаметр винта выбирают конструктивно, в зависимости от толщины стенки корпуса:

.

Условие прочности винта на срез и смятие:

,

, ,

где = 140 МПа – для материала винта;

– допускаемое напряжение смятия; так как материал винта прочнее материала гайки, то на смятие проверяем гайку: для бронзы – = 60 МПа, для чугуна – = 60…80 МПа.

4. Проверка винта на устойчивость

Длинные винты, работающие на сжатие, под воздействием рабочей нагрузки могут получить продольный изгиб и выйти из строя, поэтому проверка на устойчивость является обязательной.

П ри расчете на устойчивость будем рассматривать винт как гладкий стержень, нагруженный сжимающей силой Q, диаметром равным внутреннему диаметру резьбы d₁.

Гибкость винта определяется по формуле:

,

,

где – коэффициент приведения длины, зависящий от способа закрепления концов винта (рис. 3.5);

l – длина участка винта, работающего на сжатие.

i_x – радиус инерции поперечного сечения винта: i_x = 0,25d₁=0.25*21=5,25.

При выборе коэффициента приведения длины гайку можно считать жесткой заделкой, особенно при коэффициенте высоты гайки , но из-за наличия зазоров в резьбе предпочтительнее считать ее шарнирной опорой. Вторая опора у домкратов считается свободной, у других механизмов желательно считать ее шарнирной опорой. Только в случае, когда эта опора представляет собой подшипник скольжения с отношением (рис. 3.6б), ее можно считать жесткой заделкой.

Длиной участка винта l, работающего на сжатие, считается длина участка от середины гайки до опорной поверхности пяты. Длина l зависит от конструкции механизма. В механизмах с кольцевой пятой (рис. 3.6а) в длину участка винта, работающего на сжатие включаются половина высоты гайки H_г, рабочий ход H и ширина фаски C. В конструкциях со сплошной или сферической пятой (рис. 3.6б) в длину l необходимо включать еще высоту пяты h_п. Если в участок винта, работающего на сжатие попадает головка винта (рис. 3.6в), то необходимо учитывать ее высоту h_гв (h_гв  (1,3…1,6)d) и ширину канавки .

Условием устойчивости винта будет соблюдение соотношения:

=23086 Н,

где – критическая сила, при которой винт потеряет устойчивость;

– коэффициент запаса устойчивости: .

Рис. 3.6. Определение длины участка винта, испытывающего сжатие

Для винтов при  90 расчет ведется по формуле Эйлера:

, ,

где – приведенный момент инерции сечения, мм⁴;

=3903.76 мм⁴,

=1,084;

Е = 2,110⁵ МПа – модуль продольной упругости стали.

В случае несоблюдения условия устойчивости подбирается другая резьба с большим диаметром. При этом проверку новой резьбы на износостойкость проводить не требуется, так как площадь витков увеличивается. Если не изменился шаг резьбы, то при увеличении диаметра уменьшается угол подъема резьбы и, следовательно, улучшаются условия самоторможения. Поэтому требуется только провести проверку числа витков гайки. Если принимается резьба с большим шагом, то надо дополнительно провести проверку на самоторможение.