Соединения деталей машин

Детали, входящие в состав машины, связаны между собой тем или иным способом. Эти связи делятся на подвижные (подшипники, шарниры и др. ) и неподвижные (сварные, болтовые, шпоночные и др.). Неподвижные связи в технике называют соединениями.

Разъемные соединения позволяют разъединять детали без их повреждения (резьбовые, шпоночные, штифтовые, шлицевые и др.) Неразъемные соединения не позволяют разъединять без их повреждения (сварные, заклепочные, клеевые, соединения с натягом).

Основным критерием работоспособности и расчета соединений является прочность.

Резьбовые соединения Классификация резьб и их геометрические параметры

Резьба - это выступы на поверхности винтов или гаек, расположенные по винтовой линии.

По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы (рис 41 а).

Рис. 41. Пример цилиндрической и конической резьб (а)

и профили резьб (б – е)

Профиль резьбы - контур сечения в плоскости, проходящей через ось основной поверхности. По форме профиля резьба может быть треугольной (рис. 41 б), упорной (рис. 41 в), трапецеидальной (рис. 41 г), прямоугольной (рис. 41 д) и круглой (рис. 41 е)

По направлению винтовой линии правую (рис. 42 а) и левую (рис. 42 б) резьбу.

Методы изготовления резьбы:

Рис. 42. Примеры правой трехзаходной (а)

и левой однозаходной (б) резьб

а) нарезка вручную метчиками или плашками,

б) нарезка на токарно-винторезных и специальных станках;

в) фрезерование на peзьбофрезерных станках (для винтов больших диаметров с повышенными требованиями к точности резьбы);

г) накатка на резьбонакатных станках-автоматах путем пластической деформации заготовки (с получением резьбы повышенной прочности за счет того, что волокна металла при накатывании не перерезаются);

д) литье резьбовых деталей из стекла, пластмасс, металлокерамики и т д.;

е) выдавливание резьбы на тонкостенных изделиях из жести, пластмассы.

К основным геометрическим параметрам цилиндрической резьбы относятся

d - наружный диаметр (номинальный диаметр резьбы);

d₁ - внутренний диаметр;

d₂ - средний диаметр, ;

р - шаг резьбы (расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении);

p_z - ход резьбы (расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении, см рис 42 а), для однозаходной резьбы , для многозаходной , где z - число заходов;

α - угол профиля (см. рис. 41 б);

β - угол подъема винтовой линии (см. рис. 42 а).

Разрушение болтов и винтов обычно происходит путем разрыва стержня по резьбе или у головки. Стандартные болты, винты и шпильки обладают равнопрочностью стержня на растяжение, на срез и смятение, поэтому расчет производят методами сопромата по одному критерию - прочности нарезанной части стержня.

Основные типы резьб и область их применения

По назначению различают два типа резьбы а) резьбы крепежные (метрическая, дюймовая, трубная, круглая), б) резьбы для передачи движения, применяемые в винтовых механизмах, или ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная).

Метрическая резьба имеет треугольный профиль с углом 60° при вершине (рис.41 б). Вершины профиля резьбы притуплены по дуге или по прямой, что снижает концентрацию напряжений и исключает возможность повреждения резьбы. Радиальный зазор в резьбе делает ее негерметичной.

Метрические резьбы бывают с крупным и с мелким шагом. Резьбы с крупным шагом имеют основное применение в общем машиностроении, так как они менее чувствительны к износу и погрешностям изготовления. Резьбы с мелким шагом применяют для соединения тонкостенных деталей, а также в резьбовых соединениях, подверженных действию переменных нагрузок.

Резьба с мелким шагом прочней (увеличивается внутренний диаметр резьбы) и надежней от ослабления затяжки (уменьшается угол подъема резьбы) в связи с уменьшением шага.

В условное обозначение однозаходной резьбы входит буква М (метрическая), номинальный диаметр резьбы, значение шага (только для резьбы с мелким шагом), буквы LH (только для левой резьбы).

Дюймовая резьба является крепежной резьбой, она имеет треугольный профиль с углом 55° при вершине. Диаметр резьбы измеряется в дюймах (один дюйм равен 25,4 мм). Применяется дюймовая резьба только при ремонте импортных машин.

Трубная резьба является мелкой дюймовой резьбой с закругленными выступами и впадинами. Отсутствие радиальных зазоров позволяет применять эту резьбу для герметичного соединения деталей трубопроводов.

Круглая резьба (рис. 41 е) имеет профиль, составленный из дуг окружностей. Резьба имеет высокую динамическую прочность и применяется в тяжелых условиях эксплуатации в загрязненной среде, а также в тонкостенных изделиях (цоколи и патроны электрических ламп).

Трапецеидальная резьба (рис. 41 г) является основной в передаче винт-гайка. Ее профиль - равнобочная трапеция с углом 30°, применяется для передачи реверсивного движения под нагрузкой (винтовые механизмы, ходовые винты станков и т.п.).

Упорная резьба (рис. 41 в) имеет профиль в виде неравнобочной трапеции с углом 30°. Применяется при больших односторонних осевых нагрузках (грузовые винты прессов, домкратов и т.д.).

Прямоугольная резьба (рис. 41 д), применявшаяся ранее в винтовых механизмах, в настоящее время не стандартизована и почти вытеснена трапецеидальной резьбой.