Методички / Курс деталей машин

Рис. 5.5. Трубная резьба

К крепёжным резьбам относятся также круглая резьба, применяемая для литых и пластмассовых и тонкостенных деталей, а также резьба винтов для дерева (шурупов).

5.3.4. Трапецеидальная резьба

Резьба трапецеидальная одно- и многозаходная (рис. 5.6) относится к

кинематическим резьбам и используется для передачи двухстороннего движения под нагрузкой. Угол симметричного профиля α = 30о. Другие параметры трапецеидальной резьбы приведены в прил. 10.

Обозначение резьбы: Tr 20 4 (Р2),

где 20 – наружный диаметр d, 4 – ход резьбы (Ph = 4 мм), 2 – шаг резьбы Р.

Прямоугольная резьба (рис. 5.4), широко применяемая ранее, в настоящее время не стандартизирована и почти вытеснена трапецеидальной. Изготовить такую резьбу высокопроизводительными методами невозможно, так как для образования чистой поверхности у фрезы должны быть режущими не только передние, но и боковые грани. Прямоугольная резьба менее прочна, чем трапецеидальная.

5.3.5. Упорная резьба

Упорные резьбы обычно предназначаются для одностороннего движения под нагрузкой, поэтому имеют несимметричный профиль. Закругление впадин

(рис. 5.7) уменьшает концентрацию напряжений. Малый угол наклона (3о)

упорной стороны профиля резьбы ( на рис. 5.7 не показан) позволяет уменьшить потери на трение и в то же время изготовлять винты на резьбофрезерных станках.

Большой угол (α = 30о) с другой стороны повышает прочность витков и нагрузочную способность соединения. Параметры упорной резьбы приведены в прил. 11.

Обозначение резьбы аналогично трапецеидальной: S 20 4 (Р2).

5.4. Оценка соединения

Резьбовое соединение – единственная конструкция, не имеющая альтернативной, с которой можно её сравнивать. Используют объективные критерии оценки.

Достоинства:

1)высокая несущая способность и надёжность;

2)удобство сборки и разборки;

3)относительно малая стоимость, обусловленная стандартизацией;

4)наличие большой номенклатуры резьбовых деталей.

Недостатки:

1)наличие значительной концентрации напряжений;

2)нетехнологичность некоторых специальных конструкций резьбовых деталей (см. п. 5.7.3).

5.5. Крёпежные детали

Наибольшее распространение среди резьбовых деталей получили крепёжные болты, винты, шпильки, гайки и шайбы (рис. 5.8). В зависимости от технологии изготовления различают болты и шайбы чёрные и чистые. Чёрные болты изготавливают штамповкой, их головки – высадкой, а резьба нарезается или накатывается. Чистые болты имеют гладкую поверхность стержня,

полученную на токарном станке.

Рис. 5.8. Крепёжные изделия Основным преимуществом соединения болтами является то, что не

требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях (рис. 5.8, а), когда они имеют относительно небольшую толщину. Соединение позволяет многократную сборку и разборку. Однако обе соединяемые детали должны иметь места для расположения гайки или головки винта, что увеличивает массу изделия и ухудшает его внешние очертания. А при завинчивании гайки требуется удерживать головку винта от проворачивания.

Винты и шпильки (рис. 5.8, б, в) применяют в тех случаях, когда постановка болта невозможна или нерациональна. Например, когда нет места для размещения

головки болта либо когда нет доступа к гайке (головке болта) при большой толщине изделий. Подкладную шайбу (рис. 5.8, а) ставят под гайку или головку болта (винта) для:

1)уменьшения смятия детали, если деталь изготовлена из менее прочного материала;

2)предохранения чистых поверхностей деталей от царапин при завинчивании;

3)перекрытия большого зазора отверстия.

В других случаях ставить простую шайбу нецелесообразно (ставят пружинную шайбу).

5.6. Способы стопорения

Крепёжные резьбы являются самотормозящими, так как угол подъёма резьбы больше угла трения. Однако при вибрациях, носящих систематический или случайный характер, резьбовые соединения часто «теряют» напряжение предварительной затяжки в результате смятия микронеровностей на рабочих поверхностях резьбы, а также из-за самоотвинчивания. Вибрация понижает трение и нарушает условие самоторможения в резьбе. На практике применяют три основных способа стопорения:

1) повышение трения в резьбе путем постановки контргайки, пружинной шайбы (рис. 5.9) и другими способами;

2) жёсткое соединение гайки со стержнем винта с помощью шплинта

(рис. 5.10) или соединение головок группы винтов проволокой (рис. 5.11);

Рис. 5.11. Стопорение проволокой Рис. 5.12. Стопорная планка

3) жёсткое соединение гайки с соединяемой деталью с помощью специальной шайбы или планки (рис. 5.12).

NB 5.3. Стопорение резьбовых деталей – необходимое условие безопасной работы машины.

5.7. Теория винтовой пары

5.7.1. Силовые соотношения и КПД

При нагружении винта осевой силой Fa (рис. 5.13) для завинчивания гайки к ключу необходимо приложить момент Тк, определяемый как сумма моментов

Рис. 5.13. Схема к определению момента трения

Лекция №6

5.7.2. Самоторможение и КПД

Условие самоторможения в резьбе можно записать в виде ТРО > 0. Из формулы (5.11) следует:

Условие ψ < φʹ называют условием самоторможения резьбы. В метрической резьбе с крупным шагом это условие выполняется, так как угол подъёма ψ = 2,5…3,5º, а приведенный угол трения φʹ = 6…16º при fʹ = 0,1…0,3. Поэтому все крепёжные резьбы самотормозящие. Это, однако, не значит, что резьбовые соединения не нуждаются в стопорении (см. п. 5.6).

NB 5.6. В самотормозящей резьбе угол подъёма резьбы больше угла

трения.

КПД винтовой пары вычисляют по отношению работы, затраченной на завинчивание гайки без учета трения, к той же работе с учетом трения:

А = ТРЗ . (5.14)

Так как углы поворота гаечного ключа в обоих случаях одинаковы, то отношение работ равно отношению моментов, то есть

Анализ формулы (5.15) показывает, что при увеличении угла подъёма

числитель и знаменатель сближаются и КПД винтовой пары повышается, что представлено на графике (рис. 5.15).

Рис. 5.15. График зависимости КПД от угла подъёма