ТМех ЛК - Синотин (20.02.2013) / 15 От самоотв

12

ПРИКЛАДНАЯ МЕХАНИКА И

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Лекция 15

А.М. СИНОТИН

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ САМООТВИЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Кафедра технологии и автоматизации производства

П

Курк.156

РЕДОТВРАЩЕНИЕ САМООТВИЧИВАНИЯ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

В процессе эксплуатации под воздействием внешних механических сил (вибрация, тряска и т. п.), а также вследствие периодических колебаний температуры за счёт влияния температурного коэффициента линейного расширения, изменения упругих свойств материала и размеров деталей, резьбовые соединения могут ослабляться. В отдельных случаях при этом могут отвинчиваться винты и гайки (рис. 5.10)

Предотвратить самоотвинчивание можно следующими способами:

Созданием большого трения между соединяемыми элементами конструкции;

- использованием специальных дополнительных деталей;

- закраской или заливкой выступающих частей соединения.

Краски или лаки применяют в тех случаях, когда соединение не предназначено для частых разборок. Этот способ даёт хорошие результаты для винтов малых размеров (3 – 6 мм). Закраску следует производить со стороны выхода винта. В этом случае при проникновении краски в зазор резьбового соединения закрепление винта получается настолько прочным, что отвернуть его без повреждения трудно (рис. 5.10, н, о).

Если необходима герметизация или пломбировка, винты закрепляют при помощи заливки углублённой головки. В качестве заливочной массы могут быть использованы органические смолы.

Использование специальных деталей требуется в тех случаях, когда по условиям производства или эксплуатации приходится прибегать к разборке соединения. Кроме того. Эти детали применяют и для редко разбираемых соединений с винтами (болтами) сечения более 4 – 6 мм.

В качестве дополнительных деталей используют разрезные пружинные, а также корончатые и упругие шайбы (рис. 5.10, ж, з, и). В процессе сжатия острые края шайбы врезаются в тело головки винта (болта, гайки) и соединяемой детали, что и предотвращает самоотвинчивание.

Рис. 1

Плоские шайбы из упругих или пластинчатых материалов применяют для работы при небольших механических нагрузках. Материалами этих шайб могут быть резина, пластмассы, кожа, фибра, свинец, медь, алюминий и др. Использование шайб из силиконовой резины одновременно предохраняет от самоотвинчивания и от проникновения в резьбовое соединение пыли или воды (трс. 5.10, д).

Детали с упорами на грань гайки или болта во многих случаях хорошо предотвращают самоотвичивание (рис. 5.10, к, л, м).

Контргайки (рис. 5.10,б) применяют в соединениях, находящихся под большими механическими нагрузками (диаметр болтов более 8 мм).

Специальные разрезные гайки могут быть использованы без дополнительного и с дополнительным креплением (рис. 5.10, в, г,). Специальные гайки с упругим уплотнение (рис. 5.10, е), у которых в процессе навёртывания на болт прорезается резьба в запрессованной в них пластмассовой шайбе ( за счёт чего и создаётся дополнительное трение), предназначены только для тех случаев, когда требуется не только предотвращение самоотвинчивания, но и зашита от проникновения воды или пыли в зазоры резьбового соединения. Наиболее надёжными являются специальные пружинные гайки, предотвращающие самоотвинчивание в соединениях листовых деталей с помощью специальных винтов с большим шагом. На рис. 5.11 показана скоба для крепления конденсатора или кабеля с пружинной гайкой на конце. Пружинные гайки изготавливают из стальной ленты.

Рис. 2

Рис. 3 Рис. 4

Стопорение наглухо производят несколькими способами: запеканкой (кернением) расклёпкой и штифтовкой. В радиоустройствах резьбовые соединения со стопорением наглухо применяют редко, так как они, как правило, легко заменяются неразъёмными соединениями (клёпка, сварка, расчеканка и т. п.).

Для некоторых типов применяют стопорение проволокой (рис.5.12,б). Для одного винта может быть осуществлено проволочной петлёй, скрученные концы которой опломбированы (рис. 5.12,а). Если одной пломбой необходимо застраховать одновременно несколько винтов, то через отверстие в головке каждого винта пропускают проволоку (рис. 5.12, в ), концы которой затем соединяют вместе и пломбируют. В конструкциях, предназначенных для разъединения в сложных условиях эксплуатации, часто требуется предохранение винтов от выпадения из соединения.

В соединении, показанном на рис. 5.13, а, предотвращение винта от выпадения осуществляется без использования дополнительных деталей. При относительно малой толщине стенки проходного отверстия иногда нарезают резьбу в ней (рис.5.13, в). Если стенка детали с проходным отверстием тонкая и резьбу с крупным шагом в ней сделать нельзя, то на шейку винта насаживают разрезную шайбу (рис. 5.13, б). Чтобы предохранить гайки от выпадения, применяют расклёпку, разгибку винтов, шплинта, штифта, или винта ввёрнутого в резьбовой стержень стопорного винта, а также пружинные шайбы. Наибольшее распространение получили пружинные шайбы (рис. 5.14, а) и корончатые гайки со шплинтами (рис. 5.14, б) Часто используют специальные запорные шайбы (рис. 5.14, в, г).

Рис. 5

Запорные шайбы изготовляют из мягкой стали, что позволяет после завинчивания гайки загнуть край или ушко шайбы и прижать его к грани гайки. Например, у запорной шайбы (рис. 5.14, г) меньший усик 1 вставляют в отверстие 2, а большой усик 3 пригибают плотно к грани гайки.

Расчёт резьбовых соединений

При действии осевой нагрузки условие прочности выражается уравнением

,

Откуда ,

где [_р] – допускаемое напряжение на растяжение.

Для незакалённых болтов, винтов и шпилек [_р]  0,8 _т (для болтов малого сечения [_р] = 0,4 _т) . Для закалённых, в том числе и цианированных болтов, винтов и шпилек [_р]  0,6 _т (для болтов малого сечения [_р]  0,3 _т ). Здесь _т – предел текучести материала болта.

В данном случае расчётную площадь болта в его нарезной части рассматривают как площадь круга диаметром d₁ (фактическая площадь поперечного сечения, захватывающая и часть витка, несколько больше расчётной). По внутреннему диаметру резьбы d₁ по таблице резьб может быть подобрана необходимая резьба.

Когда, кроме осевой действует и поперечная нагрузка, болты вставляют в отверстие без зазора, т. е. " под развёртку" или предусматривают специальные детали (штифты и втулки), воспринимающие поперечную нагрузку.

Поперечную нагрузку Q в данном случае воспринимает стержень болта. Расчётное уравнение при этом имеет вид

,

где _ср – допускаемое напряжение на срез.

Диаметр стержня болта, поставленного под развёртку, определяют из уравнения

,

Для ориентировочных расчётов принимают [_ср] = (0,1 – 0,2) _т.

Высоту гайки h определяют из соотношения h = 0,8 d₁.

Для штампованных гаек без зенкования h = 0,5 d.