РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Общие сведения

Разъемными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделия.

Различают подвижные и неподвижные соединения. Распространенными являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

1. Резьбовые соединения - называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу. Свыше 60% деталей имеющих резьбу.

Достоинства: универсальность; возможность многократной сборки – разборки;

- высокая надежность; сборка при различном расположении деталей;

- малые габариты и вес крепежных резьбовых деталей;

- способность создавать и воспринимать большие осевые силы; при небольшой силе на ключе создают значительные силы затяжки вследствие клинового действия резьбы и большого отношения длины гаечного L ключа к радиусу резьбы r- L/r ≈ 28(сила затяжки М12 может составлять 20000 Н)

- технологичность;

- возможность точного изготовления.

Недостатки: значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения;

- низкий КПД подвижных резьбовых соединений;

- сравнительно большие размеры и масса фланцев для размещения гаек или головок винтов.

Резьбы изготовляют либо пластической деформацией (накатка на

резьбонакатных станках; выдавливание на тонкостенных металлических изделиях);

либо резаньем (токарно – винторезные, резьбонарезные, резьбофрезерные станки).

Винтовая линия – линия, образованная на боковой поверхности прямого кругового цилиндра точкой, перемещающейся таким образом, что отношение между ее осевым перемещением а и соответствующим угловым перемещением ε постоянно, но не равно нулю или бесконечности: а = ķε, при условии что ķ ≠ 0, ķ ≠ ∞.

Осевое перемещение, соответствующее полному обороту (ε = 2π) называют шагом или ходом Ρ_h винтовой линии (ход равен перемещению винта при повороте на один оборот в неподвижной гайке).

Угол подъема винтовой линии ψ : tgψ = P_h/(π d), где диаметр окружности основания цилиндра - d , Р – шаг винтовой линии. Если представить, что по винтовой линии перемещают контур какой либо фигуры (треугольник, трапеция),лежащей в плоскости, проходящей через ось цилиндра, то каждая точка выступающая над поверхностью цилиндра – формирует винтовую поверхность витка резьбы соответствующего профиля.

Классификация резьб по признакам:

• по форме профиля (треугольная, трапециидальная, упорная, прямоугольная, круглая и т.д.);

• по форме поверхности (цилиндрическая, коническая);

• по расположению (наружная, внутренняя);

• по числу заходов (однозаходная, многозаходная);

• по направлению заходов (правая, левая);

• по величине шага (с крупным, с мелким);

• по эксплуатационному назначению: [крепежная (метрическая, дюймовая);

крепежно – уплотнительная (трубная, коническая);

ходовая (трапециидальная, упорная, прямоугольная);

специальная (круглая, окулярная, часовая …)]

Метрическая резьба.

Геометрические параметры:

d - наружный диаметр наружной резьбы (номинальный диаметр резьбы);

d₁ - внутренний диаметр наружной резьбы;

d₂ - средний диаметр (ширина впадины равна ширине выступов)

d₃ - внутренний диаметр наружной резьбы по впадине;

α - угол профиля (60⁰);

P - шаг(расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля, лежащими в одной осевой плоскости);

H - высота исходного треугольника: H = 0,5;

H_{1 -} рабочая высота профиля: H₁ = 5H/8 , H₁ = 0,541P;

D, D₁, D₂ - соответственно наружный, внутренний и средний диаметры внутренней резьбы;

n - число заходов;

Ψ – угол подъема резьбы: tgΨ = nP/(πd₂).

Резьба одного номинального диаметра может иметь разные шаги. Например:

резьба М64 крупный шаг – 6 мм; мелкие шаги – 4; 3; 2; 1,5; 1 мм. Резьбы с меньшим шагом меньше ослабляют деталь, их отличает повышенное самоторможение, так как при малом шаге угол подъема винтовой линии мал, но в машиностроении чаще используют резьбы с крупным шагом, как более прочные и менее чувствительные к ошибкам изготовителя. Крепежные детали обычно имеют правую резьбу.

Дюймовая резьба.

Имеет треугольный профиль с углом α = 55⁰, номинальный диаметр задается в дюймах (1 дюйм = 25,4 мм), а шаг – числом витков приходящихся на один дюйм длины резьбы. Используется в Англии, США и др. странах. У нас это ремонт импортных машин.

У нас стандартизированы и применяются: трубная цилиндрическая, трубная коническая (55⁰) и коническая дюймовая с углом профиля 60⁰.

Они являются крепежно - уплотнительными.

Трапециидальная резьба.

Профиль – равнобокая трапеция с углом между боковыми сторонами α = 30⁰.

Шаг – мелкий, средний, крупный.

Упорная резьба.

Профиль – неравнобокая трапеция с углами наклона боковых сторон к прямой, перпендикулярной оси резьбы 3⁰ и 30⁰.ГОСТом диаметры от 10 до 600 мм.

Трапециидальная и упорная являются ходовыми и применяются в передачах винт – гайка.

Прямоугольная резьба.

Не стандартизирована. Имеет ограниченное применение. Прочность ниже, чем у остальных резьб (нельзя фрезеровать и шлифовать), но КПД выше.

Механические свойства материалов резьбовых соединений.

По характеристикам статической прочности резьбовые детали делятся на классы прочности и группы.

Для болтов, винтов и шпилек из углеродистых, нелегированных и легированных сталей предусмотрено 11 классов прочности: от 3.6 до 12.9.Класс прочности обозначается двумя числами, разделенными точкой. Первое умноженное на 100 – номинальное значение временного сопротивления материала резьбы: σ_В (в МПа). Второе число, умноженное на 10 – отношение в % предела текучести σ_Т (или условного предела текучести σ_0,2) к временному сопротивлению σ_В. Произведение первого и второго чисел, умноженное на 10 – номинальное значение предела текучести σ_Т (или σ_0,2) материала в МПа.. Например, для болта класса прочности 4.8 имеем:

σ_В = 4*100 = 400 МПа, σ_Т/σ_В = 8*10 = 80%,

σ_Т = 4*8*10 = 320 МПа