Средства против самоотвинчивания винтов и гаек

Для предотвращения самоотвинчивания гаек и винтов применяются две группы средств: в первой используются силы трения – контргайки, пружинные шайбы, во второй – механическое соединение специальных деталей с винтом и гайкой, исключающее их относительное вращение – стопорные шайбы, проволока. Средства первой группы лишь тормозят самоотвинчивание. Средства второй группы гарантируют против самоотвинчивания. В приборах для предотвращения самоотвинчивания винтов и шаек применяется их крепление краской, лаком или чернением.

Материал болтов, винтов и гаек выбирается в зависимости от их назначения и условий работы. Наиболее часто резьбовые детали изготовляются из сталей марок Ст3, А12, 35 и др.

Расчет. Назначение и условия работы резьбовых соединений весьма разнообразны, поэтому при проектировании и расчете их необходимо учитывать особенности каждого конкретного случая.

Расчет резьбового соединения, нагруженного осевой силой

Если соединение собирается без предварительной затяжки, то под действием силы P в материале винта (болта) возникают напряжения растяжения σ_р, которые по условию прочности не должны превышать допускаемых [σ]_р, т.е. σ_р=4P/πd₁²≤ [σ]_р. Отсюда можно определить внутренний диаметр резьбы .

При статической нагрузке принимают - для незакаленных винтов, болтов и шпилек и - для закаленных, где - предел текучести материала.

Если соединение собирается с предварительной затяжкой, что встречается наиболее часто, то в материале болта (или винта) под действием осевой силы P и крутящего момента M_k, создаваемого при помощи ключа (или отвертки), возникают напряжения растяжения и кручения.

Приняв в качестве расчетной нагрузки 1,3P (для учета напряжений кручения), внутренний диаметр резьбы винта с предварительной затяжкой определяют по формуле

.

Возможность перенапряжения винтов малого диаметра (d≤6 мм) от затяжки учитывается путем уменьшения значения . Для винтов, болтов и шпилек из углеродистой стали принимают =(0,25…0,4) .

Расчет резьбового соединения, нагруженного поперечной силой

При установке болта (или винта) в отверстие с зазором применяется затянутое соединение, в котором поперечная сила Q уравновешивается силами трения, действующими по поверхности соприкосновения соединяемых деталей, Q≤F_тр=Pfi; где f – коэффициент трения; i – число стыков соединяемых деталей; P – сила затяжки болта.

Необходимая сила затяжки болта P>Q/fi.

Принимая f=0,2, при i=1 получаем P=5Q, при i=2 получаем P=2,5Q.

Соединение, в котором нагрузка на болт в 5 раз превышает нагрузку на соединение, нельзя признать рациональным. Поэтому с целью уменьшения размеров болта применяются конструкции, в которых поперечные силы воспринимаются специальными деталями (например, втулкой, поставленной в отверстие с небольшим натягом). Для этой же цели ставятся конические и цилиндрические штифты, которые рассчитываются на срез и снятие.

Если чистый болт поставлен в отверстие с небольшим натягом, то соединение может осуществляться без предварительной затяжки болта. В этом случае стержень болта рассчитывается на срез и проверяется на снятие по формулам: при l₁<l₂.

Допускаемые напряжения для стальных болтов принимаются: ; .