5.9.1. Конструирование резьбового соединения ствола

Трапецеидальная резьба, применяемая в крюкоблоках, характеризуется небольшими потерями на трение, технологична. Обозначение резьбы на чертежах: Трап. 406 ГОСТ 9484 – 73, где D = 40 мм - наружный диаметр резьбы на стволе, p = 6 мм – шаг резьбы. ГОСТ 9484-73 охватывает резьбы диаметром D =10 … 180 мм с шагом p= 2 … 20 мм.

Разрушения резьбовых соединений, особенно при переменных нагрузках, часто связаны со значительной концентрацией напряжений во впадинах резьбы из-за неравномерного распределения нагрузки между витками и высокой местной напряженностью.

Распределение нагрузки между витками можно охарактеризовать интенсивностью распределения осевых сил по высоте резьбы (рис. 5.12):

(5.39)

где (5.40)

где - коэффициент, характеризующий податливость тел болта и гайки;

- коэффициент, характеризующий податливость витков резьбы болта и гайки.

а б

Рис. 5.12. Распределение нагрузки между витками резьбы при схеме болт-гайка:

а – расчетная схема;

б – распределение нагрузки

Из соотношения следует, что в болтовом соединении нагрузка на витки растет от верхних витков к нижним по закону гиперболического косинуса (рис. 5.12, б).

Существует ряд действенных способов, обеспечивающих равномерное распределение нагрузки по виткам резьбы стержня и гайки.

Решение заключается в том, чтобы заставить гайку деформироваться в том же направлении, в каком деформируется стержень. Это можно достичь переносом опорной поверхности гайки выше последнего витка (рис. 5.13). Расположенное под опорной поверхностью тело гайки ("юбка") в этом случае подвергается деформации растяжения; смещение витков гайки направлено в ту же сторону, что и смещение витков стержня. Отсюда более равномерное распределение нагрузки по виткам.

Рис. 5.13. Гайки:

1 – сжатия;

2 – растяжения;

3 – растяжения-сжатия;

4 – растяжения-сжатия в стержне – разгружающая выборка

Подобные гайки, получившие название "висячих" или гаек растяжения (в отличие от обычных гаек, которые называют гайками сжатия), широко применяются в ответственных резьбовых соединениях, в машиностроении. Недостаток этих гаек – увеличенные осевые и радиальные размеры, а также необходимость увеличения диаметра отверстия в корпусе под "юбку" гайки. Если опорная поверхность гайки расположена между первым и последним витками (рис. 5.13, 3), то получается так называемая гайка растяжения-сжатия. Ниже опорной поверхности тело гайки подвергается растяжению, выше – сжатию. Будучи менее громоздкими, чем гайки растяжения, эти гайки практически равноценны потому. что положительный эффект растяжения "юбки" дополняется эффектом всестороннего обжатия верхних витков в результате упругой информации верхней части гайки под действием сил, приложенных к опорной поверхности (рис.5.13, 4).

Выборка на торце ствола увеличивает податливость верхних витков и также способствует равномерному распределению нагрузки по виткам резьбы.

К другим способам увеличения равномерности распределения усилий по виткам можно отнести:

- увеличение шага резьбы на стержне по сравнению с шагом у гайки (расчет приведен в [11]);

- придание резьбе в гайках небольшой конусности.

Размеры трапецеидальной однозаходной резьбы для диаметров от 50 до 100 мм приведены в таблицах 102 – 104 [12].