1.3.Типы резьб и область их применения. Основные геометрические параметры резьбы. Понятие о расчетном диаметре крепежных резьб:

Резьба может выполняться по цилиндрической (цилиндрическая резьба) и конической (коническая резьба) поверхности.

В зависимости от направления винтовой линии различают правую и левую резьбу.

Различают однозаходную и многозаходную резьбу.

Существует резьба с крупным и мелким шагом.

В зависимости от профиля резьбы можно выделить крепежные и ходовые резьбы:

1. Крепежные:

- метрическая (60⁰)

- круглая

- трубная (55⁰)

- треугольная

2. Ходовые (обладают меньшим моментом трения и большим кпд):

- трапецеидальная (30⁰)

- упорная (3⁰)

- прямоугольная (трудна в изготовлении)

Основные геометрические параметры (на примере метрической резьбы):

Н – высота профиля;

Н₁ – рабочая высота профиля;

d – номинальный диаметр;

α – угол профиля;

d₃ – внутренний диаметр винта;

D₁ – внутренний диаметр гайки;

D₂, d₂ – средний диаметр;

Р – шаг резьбы;

Рn – ход резьбы;

- угол подъема витка по средней линии:

Расчетный диаметр - среднее арифметическое между d₂

и d₃:

Таким образом за расчетный принимают внутренний диаметр гайки.

1.4. Вывод расчетных зависимостей для определения момента сопротивления в резьбе и момента трения на торце гайки (головки болта):

Момент завинчивания используется на преодоление момента в резьбе и момента сил трения на торце гайки о неподвижную поверхность детали :

Момент сопротивления в резьбе :

а) при завинчивании:

F – осевая сила в винте

F_t – окружная сила, приложенная к эл-ту гайки на диаметре d₂

F_R – сила, действующая на элемент гайки со стороны опорной поверхности

F_тр – сила трения, пропорциональная нормальному давлению Fn.

- угол подъема витка по средней линии:

- приведенный угол трения:

Приведенный угол трения учитывает треугольный профиль резьбы

б) при отвинчивании:

изменяется направление силы трения, в результате чего момент сопротивления в резьбе:

Момент трения на торце гайки :

Принимается, что равнодействующая сил трения приложена по среднему диаметру кольцевой опорной поверхности:

, где a – размер под ключ, - отверстие под винт.

Тогда момент сил трения на торце гайки определяют по ф-ле:

- коэффициент трения на торце гайки

1.5. Условие самоторможения винтовой пары:

При отвинчивании элемент гайки движется вниз и сила трения меняет направление. Величина и направление окружной силы F_t в этом случае зависят от соотношения приведенных углов трения и подъема винтовой линии . F_t – это сила, которую надо приложить, чтобы удержать гайку от самоотвинчивания.

Таким образом для того, чтобы гайка самопроизвольно не отвинчивалась необходимо выполнение условия самоторможения:

Все крепежные резьбы (в том числе и с крупным шагом) являются самотормозящими.

1.6. Коэффициент полезного действия винтовой пары. Способы повышения кпд винтовой пары:

КПД винтовой пары определяют по отношению работы, затраченной на завинчивание гайки без учета сил трения , к работе гайки на том же перемещении, но с учетом сил трения , где - угол поворота гайки. Т.к. перемещение в обоих случаях одинаково, КПД можно вычислить через соотношения соответствующих крутящих моментов:

Из формулы видно, что КПД возрастет при увеличении угла подъема винтовой линии , что обеспечивается при использовании многозаходных резьб. В этом случае ходовая резьба может быть несамотормозящей и использоваться не только для преобразования вращательного движения в поступательное, но и наоборот. Это становится возможным, если угол подъема больше приведенного угла трения .