Крепежные резьбы.

Обычно элементы установки и привода приспособления крепятся на монтажной плите. В основе подавляющего числа элементов крепления лежат различные резьбы, представляющие соединение вала ( винта ) и втулки ( гайки ) с помощью винтового сопрягаемого профиля.

1. Метрическая резьба по ГОСТ8724-81 и ГОСТ9150-81. Наиболее широко употребима для крепежных элементов. Обычно однозаходная. Основные параметры метрической резьбы:

d - наружный диаметр,

Р - шаг резьбы,

H - теоретическая высота резьбы, определяется из соотношения H = 0.866Р,

h - рабочая высота резьбы ( h = 5/8 H = 0.541Р ),

d₂ - средний диаметр резьбы (d₂ = d - 3/4 H ),

d₁ - внутренний диаметр резьбы (d₁ = d - 5/4 H ),

 - угол профиля резьбы ( для всех метрических резьб  = 60).

Обозначение М101.25, где 10 - наружный диаметр резьбы в мм, 1.25 - шаг резьбы в мм. Резьбы бывают с крупным ( нормальным ) и мелким шагом. При использовании резьб с крупным шагом его значение в обозначении не указывается.

2. Упорная резьба по ГОСТ10177-81. Используется для тяжело нагруженных соединений с осевыми силами, действующими в одном направлении. Обычно однозаходная. Основные параметры упорной резьбы:

d - наружный диаметр резьбы,

S - шаг резьбы,

h - рабочая высота резьбы ( h = 0.75 S ),

H - теоретическая высота резьбы ( H = 1.588 S ),

h₁ - высота резьбы гайки ( h₁ = 0.868 S ),

d₂ - средний диаметр резьбы ( d₂ = d - h ),

d₁ - внутренний диаметр резьбы ( d₁ = d - 2h ),

 - угол профиля резьбы 30 (  = 3 ).

Обозначение Уп 8016, где 80 - наружный диаметр резьбы в мм, 16 - шаг резьбы в мм.

3.Трубная цилиндрическая резьба по ГОСТ6357-81. Обычно однозаходная. Используется для соединения элементов трубопроводов ( особенно гидравлических ). Основные параметры трубной резьбы:

- d - наружный диаметр резьбы ( измеряется в дюймах проходного сечения трубы ),

- S - шаг резьбы,

-  - угол профиля резьбы 55,

- остальные параметры определяются согласно таблицам ГОСТ.

Обозначение Труб. 2, где 2 - диаметр проходного сечения трубы в дюймах.

4. Специальная круглая резьба. Обычно однозаходная. Используется для крепления ламп и малонагруженных соединений тонкостенных деталей. Особенность резьбы - низкая точность.

Расчет резьбовых крепежных соединений.

1. Резьбовые соединения рассчитываются на усилие зажима.

Основу расчетов составляет определений взаимосвязи между создаваемым резьбовым соединением осевого усилия Q и прикладываемого при завинчивании гайки или винта крутящего момента М_кр. Развернув один виток, получим клиновой механизм с углом клина , равным углу подъема резьбы

,

где z - число заходов резьбы ( число ниток ).

Сила трения в резьбе равна

,

где  - коэффициент трения (  = 0.08...0.12 ),

N - реакция опоры.

Угол трения  = arctg (  ).

,

откуда P = Q tg (  +  ).

Крутящий момент, необходимый для создания осевого усилия Q, равен

.

2. Самоторможение винтовых механизмов.

Основным условием работы систем крепления связано с отсутствием механического перемещения деталей в направлении приложения рабочего усилия. Это значит, что возникающее в результате действия силы Q усилие Р должно быть значительно меньше противодействующей силы трения

,

откуда tg    = tg ( 5...6) и   5...6. Обычно для всех однозаходных резьб условие самоторможения соблюдается, т.к.   3.

3. Расчет резьбовых соединений на прочность.

а ) Прочность винта по внутреннему диаметру.

Напряжения -  кгс/мм² ( удельная сила, приходящаяся на 1 мм² площади поперечного сечения винта ), возникающие от действия осевой силы Q не должны превышать предельно допускаемых для материала винта значений, которые даются в справочной литературе

,

где k - коэффициент, зависящий от профиля резьбы ( для метрических резьб k = 1.3, для трапецеидальных k = 1.25 ).

б ) Расчет резьбы на смятие.

При нагружении резьбы возможен изгиб витков по среднему диаметру. Возникающие при этом напряжения _см не должны превышать допустимых величин, которые также даются в справочной литературе для материала винта

,

где n - число рабочих витков гайки ( обычно для стальных гаек n = 3...4 ),

h - рабочая высота профиля резьбы.

в ) Расчет резьбы на срез.

При превышении допускаемых касательных напряжений _с, которые даются в справочной литературе для материала винта, возможно отделение витков резьбы ( срез ) от основного металла

,

где mS - толщина ниток резьбы в сечении среза,

m - коэффициент, зависящий от профиля резьбы ( для трапецеидальной резьбы m = 0.64, для метрической m = 0.78 ).

Ориентация узлов измерительных приспособлений ( передних и задних бабок и т.п. ) на базовой плите или корпусе производится с помощью шпонок, выступов, штифтов, направляющих.

ШПОНКИ

Наиболее распространены для неподвижных разъемных соединений, хотя могут использоваться и для ориентации деталей в подвижном соединении. Рекомендуются для круглых соединений типа вал - втулка, а также для плоских соединений типа плита - корпус. Представляют собой металлическое изделие из конструкционной незакаленной стали призматической формы ( ГОСТ8789-81, ГОСТ10748-81 и т.д.) или сегмента ( ГОСТ8795-81) с закругленными краями и фасками, наложенными по контуру. Размеры шпонок: призматических h = 0.8...1b, l  2b; сегментных R = 5...7b. В базовой детали, в которой устанавливается шпонка, формируют паз по ее форме. Рекомендуемые отклонения формируются по посадкам H9/h9, H9/j_S7 с шероховатостью рабочих поверхностей R_a2.5.

В сопряженной детали обычно выполняется сквозной паз. Рекомендуемые отклонения формируются по посадкам H9/h9 - для неподвижных соединений и F9/h9 - для подвижных. Глубина пазов выполняется в пределах

t = 0.5 h,

t₁ = 0.5 h + 0.3...0.5 мм.

В случае ориентации значительных по длине изделий допускается по линии базирования устанавливать не одну длинную шпонку, а две коротких. При малых нагрузках для неподвижных соединений возможна замена шпонок цилиндрическими ступенчатыми пальцами. В случае цилиндрических соединений при передаче значительных усилий допускается установка нескольких шпонок ( четное число 2 или 4 ).

Расчет шпоночных соединений

1. Расчет на смятие ( сминание выступающей части шпонки ).

Рассчитывается предельный крутящий момент, не допускающий смятие шпонки

M_КРmax = 0.5 d ( h - t ) l _см ,

где d - диаметр цилиндрического соединения.

2. Расчет на срез ( возможность разрушения шпонки по месту соединения сопрягаемых деталей.

M_КРmax = 0.5 ( d + h - t ) b l _ср .