Момент завинчивания в резьбовой паре. Самоторможение. Кпд.

Момент завинчивания в резьбовой паре складывается из момента сил трения в резьбе (T_P) и момента сил трения гайки по торцу детали (T_T). (1)

F _зат F_зат

F_t

Момент сил трения в резьбе найдем следующим образом:

Развернем виток резьбы в наклонную плоскость, гайку заменим ползуном.

R

F _t

F_зат

 d₂

- приведенный угол трения.

Подставив все значения в формулу (1), получим

R

T_зав

 14d

После подстановки этих значений в формулу T_зав, получим следующую зависимость

, где d – наружный диаметр резьбы.

Т.о. выигрыш в силе в резьбовых деталях составляет более 70 раз.

Самоторможение резьбовой пары.

Самоторможение – невозможность самоотвинчивания гайки.

По аналогии с червячной передачей при отвинчивании гайки ( что эквивалентно опусканию груза по наклонной плоскости) имеем:

R

F _t^отв

F_зат

Условие самоторможения резьбовой пары:

У метрических резьб угол , т.е. самоторможение наступает когда , что соответствует . Реально в резьбе , т.е. все крепежные резьбы являются самотормозящимися.

Однако, при динамических и вибрационных нагрузках резьбовые детали могут самоотвинчиваться из-за резкого снижения коэффициента трения в резьбе в этом случае.

На практике применяют специальные способы для того, чтобы избежать самоотвинчивания резьбовых деталей (подробнее см. уч. Иванова).

Существуют 3 метода стопорения резьбовых деталей:

1. Создание дополнительного трения в резьбе (установка пружинных шайб, двух гаек).

2. Стопорящие средства (шайбы с подвижными элементами)

3. Жесткое крепление резьбовых деталей, расклепывание тела болта, сварка).

Кпд резьбовой пары.

Аналогично червячной передаче, КПД резьбовой пары рассчитывается по формуле:

Все крепежные резьбы, у которых , имеют .

В ходовых винтах КПД стараются максимально увеличить, для этого нужно увеличить угол подъема резьбы и снизить трение . Для этого применяют многозаходную резьбу и специальную форму (трапецеидальные, прямоугольные).

Виды разрушений резьбовых соединений. Критерии работоспособности.

1.Разрушение элементов резьбы.

Для крепежных резьб основным видом разрушения является срез витков резьбы. Для ходовых резьб – износ резьбы, основной фактор, влияющий на это – напряжения смятия.

2.Разрушение стержня резьбовой детали.

Распределение нагрузки по виткам резьбы.

Теоретически и экспериментально установлено, что нагрузка по виткам резьбы распределяется неравномерно.

F_зат

0 .34 F_зат

0 .15 F_зат

0 .05 F_зат

1 2 3 4 5 6 N_винта

С учетом этого распределения применяют гайки высотой .

В расчетах нагрузка на один виток будет рассчитываться по формуле: , где

- коэффициент неравномерности нагрузки в резьбе.

d

h

d ₂

p Н

d ₁



F _зат _см

Витки гайки более прочны по сравнению с витками болта, т.к. площадь среза меньше.

, вводя обозначение - коэффициент полноты резьбы.

- треугольная резьба;

- трапецеидальная;

- прямоугольная.

Подставляем в формулу выражения для n и k, получим

Для приработанных ходовых резьб .

Стандарты на резьбы и резьбовые детали таковы, что витки резьбы всегда прочнее тела (стержня) винта. Поэтому на практике расчет на прочность резьбовых соединений выполняется по сечению стержня винта, расчет на прочность резьбы исключают.

Расчет на прочность резьбовых соединений при различных случаях нагружения.

Все возможные виды нагружения резьбовых соединений делятся на 2 группы (по применяемой при силе затяжки резьбовой детали):

1. ненапряженные резьбовые соединения, винт (гайка) завинчен, но не затянут. В этом случае винт рассчитывается как обычный цилиндрический стержень.

2. напряженные резьбовые соединения, винт (гайка) завернут и сильно затянут. В этом случае стержень винта испытывает сложное напряженное состояние (растяжение с кручением).