Детали приборов

Рисунок 2.13 ‒ Схема нормирования точности расположения отверстий при наличии центрирующего элемента

2.3.2 Гайки и резьбовые вставки

Основным типом г а е к так же, как и головок винтов, являются шестигранные

а) б)

в) г)

Рисунок 2.14 - Основные типы гаек

31

Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, выполняют корончатыми или прорезными, обычно с увеличенной общей высотой (рисунок 2.14б).

Вусловиях ограниченных габаритов и необходимости передачи больших моментов применяют гайки с наружными шлицами треугольного профиля под торцовый ключ.

Вслучае опасности вытекания жидкости применяют герметизированные гайки

(рисунок 2.14в).

Вусловиях относительно малых (для данного номинального диаметра) нагрузок преимущественно для валов применяют круглые установочные гайки со шлицами (рисунок 2.14г) или с отверстиями.

Гайки, часто завинчиваемые и отвинчиваемые при малой потребной силе затяжки, выполняют с накаткой или в виде барашка (с двумя ушками) для завинчивания вручную.

2.4Предохранение резьбовых соединений от самоотвинчивания

Все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения даже без учета

дополнительного трения на торце гайки или головки винта. Для основной метриче3°30′ −- ской1°40резьбы′ диаметром 6 – 68 мм угол подъема резьбы колеблется в пределах

,т. е. значительно меньше угла трения. Однако, как показывает опыт эксплуатации, при переменной и ударной нагрузке наблюдается ослабление резьбы. Поэтому необходимы специальные средства стопорения. Регулировочные гайки, которые не должны быть сильно затянуты, например гайки для регулирования подшипников, требуют стопорения даже при спокойной нагрузке.

Используют следующие виды стопорения:

1) дополнительное трение;

2) специальные запирающие элементы - шплинты, шайбы;

3) пластическое деформирование или приварку. Стопорение возможно:

1) между винтом и гайкой, т. е. в резьбе; 2) между гайкой и одновременно головкой или стержнем винта и скрепляемой де-

талью.

Оба способа могут быть достаточно эффективными.

32

2.4.1.Стопорение дополнительным трением

Основано на создании дополнительных сил трения, сохраняющихся при снятии с винта внешней осевой нагрузки, и допускает стопорениев любом положении.

Рисунок 2.15 - Стопорные устройства, основанные на дополнительном трении Наиболее старым средством стопорения резьбы является применение контргайки,

т. е. второй гайки (рисунок 2.15а). После затягивания контргайки она воспринимает основную осевую нагрузку, а сила затяжки и сила трения в резьбе основной гайки ослабляются. Сохранение сил трения в резьбе при разгрузке винта от осевой силы обеспечивается взаимной затяжкой гаек.

Получили распространение самоконтрящиеся гайки с радиальным натягом резьбы вследствие обжатия верхней части гайки на эллипс (рисунок 2.15б) или при наличии нескольких радиальных прорезей на круг (рисунок 2.15в). Самоконтрящиеся гайки выполняют также с завальцованными пластмассовыми, обычно полиамидными стопорными кольцами (рисунок 2.15г), в которых резьбу не нарезают. Она образуется при навинчивании на винт, причем обеспечиваются большие нормальные силы и силы трения между винтом и кольцом.

Вместо кольца можно применить пробку из полиамида, вставленную в отверстие в винте (рисунок 2.15д). Эта конструкция не требует гайки повышенной высоты, но

33

приводит к некоторому ослаблению стержня. Способность стопорения сохраняется− после значительного числа сборок и разборок и в широком диапазоне температур от 60 до + 120 °С.Контргайка цангового типа (рисунок 2.15е) при навинчивании обжимается по конической поверхности.

Широкое применение получили пружинные шайбы по ГОСТ 6402-70 (рисунок 2.15ж), обеспечивающие сохранение сил трения в резьбе при колебаниях осевой нагрузки вследствие упругости шайбы; кроме того, эти шайбы повышают сцепление между гайкой, шайбой и деталью из-за врезания острых срезов шайбы в торец гайки и плоскость детали. Пружинные шайбы изготовляют различными для правой и левой резьбы. Недостатком этих шайб является некоторое смещение нагрузки. Этого недостатка нет у осесимметричных пружинных шайб с несколькими отогнутыми усиками (рисунок 2.15з).В конструкциях, подверженных относительно спокойной нагрузке, применяют стопорение резьбы посредством специального винта через медную или свинцовую прокладку (рисунок 2.15и) или деформированием гайки, имеющей прорези, перпендикулярные оси.

2.4.2 Стопорение специальными элементами.

К ним относятся шплинты и шайбы с лапками.Шплинты по ГОСТ 397-79 представляют собой стержни, согнутые из полукруглой проволоки плоскими сторонами (рисунок 2.16а). Выпаданию шплинта в одну сторону препятствует петля на сгибе, а в другую - разведенные концы. Для удобства разведения концы делают не совпадающими по длине.

а) б) в)

Рисунок 2.16 - Стопорные устройства со специальными запирающими устройствами

34

Недостатком стопорения шплинтами и другими элементами этого типа является ступенчатое регулирование силы затяжкиl/d < 4. Поэтому стопорение шплинтами не рекомендуют для коротких болтов при .

Стопорение гайки или головки винта по отношению к детали достигается стопорными шайбами по ГОСТ 3693-52 и ГОСТ 3695-52 (рисунок 2.16б) с лапками, одну из которых отгибают по грани гайки, а другую - по грани детали. Стопорение шплинтами и шайбами, благодаря своей надежности, имеет широкое распространение в ответственных конструкциях.

Стопорные шайбы с лапками по ГОСТ 11872-89 (рисунок 2.16в) применяют в основном для стопорения гаек со шлицами при регулировке0,8 − 2,5и креплениимм подшипников качения на валу. Эти шайбы выполняют толщиной , шайбы имеют внутренний носик, отгибаемый в канавку вала, и несколько наружных лапок, отгибаемых в один из шлицев гайки.

Гайки и головки болтов в групповых соединениях нередко стопорят обвязкой проволокой.

Для резьбы небольших диаметров применяют стопорение смолами, лаками и красками. Перспективно стопорениерезьб с помощью герметиков, которые устойчивы к воздействию температуры, влаги, масла, динамических нагрузок

Стопорение болтов возможно также усами на болтах, вминающимися в материал соединяемых деталей, или специальными подголовками.

При очень редкой разборке возможно применять стопорение пайкой. Если соединение совсем не требует разборки в эксплуатации, применяют стопорение пластическим деформированием или приваркой, которая превращает соединение в неразъемное.

Сопротивление отвинчиванию можно также существенно повысить выравниваем нагрузки по виткам коррекцией шага. Шаг гайки делают больше шага винта на величину около 0,1%.

2.5 Момент завинчивания, коэффициент полезного действия (КПД) и условие самоторможения для резьб.

Вначале установим искомые зависимости для прямоугольной резьбы, а потом

распространим и на другие типы резьб.

35

При рассмотрении сил в винтовой паре удобно резьбу развернуть по среднему диаметру 2 в наклонную плоскость, а гайку заменить ползуном (рисунок 2.17).

Сила взаимодействия наклонной плоскости с ползуном при относительном движении представляет собой равнодействующую нормальной силы и силы трения. Сле-

В треугольной резьбе сила трения по сравнению с прямоугольной резьбой выше. Соотношение сил трения в прямоугольной и треугольной резьбах удобно рассмотреть на моделях с кольцевыми витками, приняв угол подъема резьбы равным нулю (рису-

нок 2.17б).

Окружная сила трения для витка прямоугольного профиля:

ваться выведенной формулой для прямоугольной резьбы, подставляя вместо действительного приведенный угол трения.

метром, равным раствору ключа a, и внутренним диаметром, равным диаметру отвер-

та затяжки.

37

расчетов пользоваться простейшими соотношениями, выведенными для средних зна-

( + 1) + 2

Момент, необходимый для отвинчивания гайки или винта с головкой, получают аналогично моменту завинчивания, только направления момента и сил трения меняют

дежности затяжки. Однако в условиях вибрациониых нагрузок возможно ослабление затяжки резьбы, во избежание которого применяют специальные стопорные устрой-

ства (см п. 2.4.2).

2.6 Расчет крепежных резьбовых соединений на прочность

Основным критерием работоспособности крепежных резьбовых соединений является прочность. Стандартные крепежные детали сконструированы равнопрочными по следующим параметрам: по напряжениям среза и смятия в резьбе, напряжениям растяжения в нарезанной части стержня и в месте перехода стержня в головку. Поэтому для стандартных крепежных деталей в качестве главного критерия работоспособности принята прочность стержня на растяжение, и по ней ведут расчет болтов, винтов

39

ишпилек. Расчет резьбы на прочность выполняют в качестве проверочного лишь для нестандартных деталей.

.Как показали исследования, проведенные Н.Е. Жуковским, силы взаимодействия между витками винта и гайки распределены в значительной степени неравномерно, однако действительный характер распределения нагрузки по виткам зависит от многих факторов, трудно поддающихся учету (неточности изготовления, степени износа резьбы, материала и конструкции гайки и болта и т.д.). Поэтому при расчете резьбы условно считают, что все витки нагружены одинаково, а неточность в расчете компен-

сируют значением допускаемого напряжения.

Из рисунка 2,1 видно, что если на сопрягаемые резьбой детали (болт и гайку и пр.) действует осевая сила , то витки резьбы каждой детали работают на срез, смятие

иизгиб.

40