2.2. Определение размеров гайки

Основным расчетным параметром гайки является ее высота Н (см. рис. 2)

(26)

Размер Н округляется по ГОСТ 6636-69.

Число витков резьбы гайки

(27)

Рис. 2. Гайка силового винта.

Так как гайка выполняется из менее прочного материала чем винт, то витки резьбы гайки проверяют на изгиб.

Условие прочности витков гайки на изгиб

(28)

В формуле (28) К_и – коэффициент, величина которого зависит от типа резьбы.

Для квадратной резьбы К_и = 1.9.

Для трапецеидальной и упорной резьб со средними шагами соответственно К_и = 1.3 и К_и = 1.5.

Допускаемые напряжения изгиба:

Для чугунных гаек []_и = 25МПа;

Для бронзовых гаек []_и = 40МПа.

Остальные размеры гайки (см. рис. 2) определяются конструктивно с последующей проверкой на прочность.

Наружный диаметр чугунной гайки

(29)

Наружный диаметр бронзовой гайки

(30)

Из технологических соображений толщину стенки гайки не делают менее 5 мм. Поэтому, если в результате расчета по формуле (29) или (30) окажется, что D < d +10мм, следует принять D = d +10мм.

Размер D (в мм) округляется по ГОСТ 6636-69.

Тело гайки проверяется на растяжение. Условие прочности

(31)

Допускаемые напряжения растяжения:

Для чугунных гаек []_р = 20МПа;

Для бронзовых гаек []_р = 20МПа;

Диаметр бурта гайки

(32)

Размер D­₁ (в мм) округляется по ГОСТ 6636-69.

Бурт гайки проверяется на смятие. Условие прочности

(33)

Допускаемое напряжение смятия []_см для чугунных и бронзовых гаек можно принять равным 60 МПа.

Высота бурта гайки

(34)

Размер округляется по ГОСТ 6636-69.

Бурт гайки проверяется на изгиб. Условие прочности

(35)

Допускаемые напряжения изгиба принимаются так же, как и при расчете витков гайки на изгиб.

При отрицательном результате проверки на прочность какого-либо параметра гайки этот параметр следует изменить в сторону увеличения.

2.3. Цапфы, обоймы гайки

В винтовых механизмах стяжек (задание второе и шестое) чугунная или бронзовая гайка вставляется в стальную обойму, имеющую цапфы (рис. 3). Стальная цапфа работает в отверстии детали, которую, в свою очередь, также делают стальной.

Цапфу рассчитывают на изгиб и смятие, а затем проверяют на срез.

Проектный расчет цапфы заключается в определении ее диаметра d_ц и длины l_ц.

Сначала следует определить отношение , при котором цапфа равнопрочная по изгибу и смятию

Рис. 3. Обойма гайки

Здесь []_и – допускаемое напряжение изгиба;

[]_см – допускаемое напряжение смятия.

Так как при перемещении цапфы относительно стенки отверстия ее опорная поверхность изнашивается, то следует принимать снижение значения []_см. Для стальных цапф можно принять []_см ~ 0.4[]_и.

Тогда

Диаметр и длина цапфы

	(36)
	(37)

Для цапф, выполненных из сталей марок 40 и 45, допускаемое напряжение []_и=95МПа.

Размеры d_ц и l_ц принимаются по ГОСТ 6636-69.

При определении размеров цапфы по формулам (36) и (37) условие _см  []_см удовлетворяется автоматически и проверка на смятие не нужна.

Проверочный расчет цапфы – расчет на срез. Условие прочности

(38)

Допускаемое напряжение на срез

(39)

где _т – предел текучести материала цапфы.

При отрицательном результате проверки на срез следует увеличить диаметр цапфы и вновь выполнить проверочный расчет.