38. Разработка технологического процесса ремонта. Резьбовые соединения. Расчет усилия затяжки.

Общие сведения о резьбах

Широко применяемые резьбовые соединения осуществляются с помощью болтов, винтов, шпилек, стяжек, резьбовых муфт и т. п. Основным элементом резьбового соединения является винтовая пара.

Винтовая пара образуется соединением винта и гайки, которые соприкасаются друг с другом по винтовым поверхностям.

Все применяемые в машиностроении резьбы разделяются на крепежные (предназначенные для скрепления деталей), ходовые (для передачи движения) и специальные.

Самой распространенной крепежной резьбой в Советском Союзе является метрическая резьба СТ СЭВ 180--75 и СТ СЭВ 182—75. Профиль метрической резьбы — равносторонний треугольник с углом профиля = 60°, с основанием, равным шагу, и с притупленной вершиной.

Метрические резьбы делятся на резьбы с крупными и мелкими шагами. Так, на стержне диаметром 24 мм можно нарезать метрическую резьбу с крупным шагом Р = 3 мм, которая обозначается М24, и несколько метрических резьб с мелкими шагами: 2; 1,5; 1 и 0,75 мм, — которым соответствуют обозначения М24x2; M24x1,5; M24x1 и М24x0,75. Резьбы с мелкими шагами по сравнению с резьбой с крупным шагом более надежны в отношении самоторможения. Поэтому их следует применять там, где действуют знакопеременные нагрузки или возникают вибрации, а также для тонкостенных деталей.

Из других крепежных резьб встречается дюймовая резьба, у которой угол профиля = 55°. Дюймовая резьба применяется только при замене изношенных частей имеющегося оборудования. Использовать ее во вновь изготовляемых машинах не разрешается. Коническая дюймовая резьба (ГОСТ 6211—69) создает большую плотность соединения.

К специальным резьбам относится трубная резьба треугольного профиля (ГОСТ 6357—73); применяется для соединения труб, арматуры трубопроводов и фитингов.

Пример обозначения трубной резьбы: Труб. 3", что означает трубную резьбу на трубе с внутренним диаметром 3 дюйма (около 76 мм).

Для осуществления передачи движения применяется трапецеидальная резьба. Профиль резьбы — равнобочная трапеция с углом профиля = 30° (ГОСТ 9484—73); применяется для силовых винтов, передающих движение вдоль оси в обе стороны. Пример обозначения трапецеидальной резьбы: Трап. 40x8 ГОСТ 9484—73:

Упорная резьба (ГОСТ 10177—62) предназначена для винтов с большим односторонним усилием (домкраты, тиски).

Для грузовых винтов (домкратов, прессов и т. п.) применяется также прямоугольная резьба

Конструкции резьбовых соединений

Резьбовые соединения осуществляются с помощью резьбовых крепежных изделий, которые чрезвычайно разнообразны по своей форме и назначению. К ним относятся болты, винты, шпильки, гайки, детали трубопроводов.

Болтом называется цилиндрический стержень с резьбой, имеющий головку. За головку болт вращают или, наоборот, удерживают от вращения при соединении деталей. Нарезной частью стержня болт ввинчивается в гайку.

Другой тип резьбового крепежного изделия — винт — отличается от болта только тем, что ввинчивается не в гайку, а в резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей.

Шпилька — цилиндрический стержень, имеющий винтовую нарезку с обоих концов. При соединении шпилькой ее ввертывают в одну из скрепляемых деталей, а на другой конец шпильки навинчивают гайку.

Шпилечное соединение применяют взамен болтового в следующих случаях:

- когда болты нельзя пропустить через соединяемые детали либо потому, что они имеют чрезмерно большую суммарную толщину, либо потому, что болт при соединении деталей пересекает и другие детали;

- если механизм подвергается частой разборке и многократное ввертывание винта в одну из соединяемых деталей, изготовленную из чугуна или легких сплавов, приводит к повышенному износу или разрушению резьбы.

Для закрепления на валу установочных колец, небольших шкивов, указателей и т. п., для предотвращения смещения вдоль оси вала зубчатых колес, шкивов и других деталей при относительно небольших осевых нагрузках используют установочные винты.

Кроме стандартных крепежных винтов в машиностроении сравнительно широко применяют специальные винты и гайки. Так, для сохранения постоянного расстояния между соединяемыми деталями служат распорные болты.

Для соединения машин с фундаментами служат фундаментные болты. Пирамидальный стержень болта заершен или изготовлен в форме скрученной винтом или изогнутой стальной полосы.

Болт закладывают в отверстие фундамента и заливают цементным раствором.

Гайки имеют различную форму. Большей частью их изготовляют шестигранными. Размеры гаек согласуют с размерами болтов.

Несмотря на то, что все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения при ударах и сотрясениях, испытываемых соединением, возможны случаи само отвинчивания. Во избежание само отвинчивания применяют гаечные замки. Рассмотрим некоторые из них.

Контргайка— вторая гайка, навертываемая поверх основной гайки и создающая в резьбе дополнительную силу трения.

Шплинт — проволока полукруглого поперечного сечения, сложенная вдвое и пропущенная через гайку и болт или только через болт. Концы шплинта разводят (отгибают).

Пружинная шайба— специальная шайба, подкладываемая под гайку. Отвертыванию гайки препятствуют острые края концов шайбы, упирающиеся в торец гайки и в прижимаемую деталь. Кроме того, при ослаблении осевого усилия в болте сила упругости шайбы поддерживает соединения в напряженном состоянии и препятствует само отвинчиванию гайки.

Для обеспечения необходимой прочности соединения высокопрочным болтам должно быть придано натяжение, указанное для болтов из стали марки 40Х.

6.2. Натяжение высокопрочных болтов достигается путем приложения к гайкам их крутящего момента М, определяемого по формуле

M = NdK, (1)

где N — усилие натяжения болта, определяемое согласно п. 6.1, тс; d — номинальный диаметр болта, мм;

К— коэффициент закручивания, принимаемый равным 0,17. Величины крутящих моментов, вычисленные по формуле (1) для расчетных усилий натяжения болтов, приведены.

6.3. Натяжение высокопрочных болтов до расчетных усилий может производиться с помощью ручных динамометрических ключей, с помощью пневматических гайковертов либо поворотом гайки на определенный угол по специальным инструкциям.

6.4. Последовательность постановки и затягивания болтов устанавливают при разработке технологии ремонтных работ. Затяжку болтов в пределах стыка или прикрепления производят от середины соединения к краям.

После натяжения последнего болта ранее затянутые болты соединения должны быть проверены и при необходимости подтянуты на заданную величину крутящего момента.

Результаты натяжения болтов заносят в журнал постановки болтов.

6.5. Затяжку высокопрочных болтов рекомендуется осуществлять в два приема: вначале пневматическими гайковертами на 0,5—0,8 величины расчетного натяжения, затем динамометрическими ключами до расчетного натяжения с контролем величины крутящего момента.

Затяжку болтов динамометрическими ключами следует производить плавно, без рывков. Крутящий момент регистрируется во время движения ключа в направлении натяжения.

6.6. Каждый затянутый на нормативное усилие болт должен быть отмечен краской.

6.7. Затягивание высокопрочных болтов должно производиться ключами, имеющими устройство для контроля крутящего момента с точностью до 5%.

Отсчет по ключу величины крутящего момента, необходимого для завинчивания гайки болта, должен производиться в момент поворота гайки.

6.8. Ключи должны быть пронумерованы, и перед началом работы должна быть проведена контрольная тарировка.