26.5.2. Резьба и ее параметры

Резьба является основным элементом резьбового соединения. Резьба образует выступы по винтовой линии на поверхности винта и гайки (наружная и внутренняя). Может изготавливаться на цилинд­рической (цилиндрическая резьба) и конической (коническая резьба) поверхностях заготовки. Бывает правая, если винтовая линия направлена вверх слева направо, и левая при направлении ее вверх права налево. Наиболее применяемые правые резьбы. Если на поверхность детали наносится один винтовой выступ, резьбу называют однозаходной. Применяют также многозаходные резьбы.

Основные параметры цилиндрической резьбы (рис.26.17): d, D– наружные диаметры соответственно болта и гайки; d₁, D₁; d₂, D₂ – внутренние и средние диаметры резьбы; d₃ – внутренний ди­аметр болта по дну впадины; Р – шаг (расстояние между одноимен­ными сторонами двух смежных профилей); – угол подъема резьбы, т.е. угол развертки винтовой линии по среднему диаметру резьбы: ; P_h – ход резьбы (осевое перемещение гайки за один оборот): для однозаходной резьбы Р_h=Р, для многозаходной – P_h=n·P, где n – число заходов резьбы (рис. 26.18).

Рис. 26.17 Рис. 26.18

По форме профиля крепежные резьбы бывают треугольные и круглые; резьбы винтовых механизмов (ходовые резьбы) – трапецеидальные, упорные, прямоугольные.

Метрическая резьба (ГОСТ 24705-81) – основной вид резьбы крепежных деталей (см. рис. 26.17). Бывает с крупным и мелким ша­гом, но чаще выполняют наиболее износостойкую и технологичную резьбу с крупным шагом.

Дюймовая резьба подобна метрической (α = 55°, у метричес­кой α = 60°).

Трубные резьбы (цилиндрическая и коническая) служат для со­единения труб и арматуры.

Трапецеидальная резьба технологична, отличается высокой прочностью витков и является основной для винтовых механизмов.

Упорная резьба имеет несимметричный профиль витков и выпол­няется на винтах, воспринимающих значительную одностороннюю на­грузку.

Прямоугольная резьба сложна в изготовлении и применяется редко.

Геометрические параметры резьб (кроме прямоугольной) и их допуски стандартизованы.

Резьбу получают методом резания, накатыванием, литьем и прессованием.

26.5.3. Силовые зависимости в резьбовом соединении

Надежность резьбового соединения оценивается легкостью сборки (легкостью затяжки гайки или болта) и сохранностью затяж­ки (самоторможением).

При завинчивании гайки надо преодолеть момент сопротивления затяжки Т₃ = T_р + T_т, где T_р – момент сил трения в резьбе; Т_т – момент сил трения на опорном торце гайки. Для определения Т_р и Т_т необходимо установить зависимость между силами, возни­кающими в винтовой паре при завинчивании.

Развернем среднюю винтовую линию резьбы на плоскость, а гайку представим в виде ползуна (рис. 26.19 а).

Рис. 26.19

При подъеме ползуна по наклонной плоскости (это соответст­вует завинчиванию гайки) сила F взаимодействия наклонной плос­кости с движущимся ползуном представляет собой равнодействующую нормальной силы и силы трения. Из схемы сил, действующих на пол­зун (рис. 26.19 б),

(26.14)

где – приведенный угол трения;

– приведенный коэффициент трения в резьбе;

f – коэффициент трения.

При перемещении ползуна вниз (рис. 26.19 в)

(26.15)

где – окружная сила при отвинчивании гайки.

Полагая, что сила F_t сосредоточена и приложена к среднему радиусу резьбы 0.5·d₂ (см. рис. 26.19 а),

(26.16)

Силу трения на торце гайки f₁·F, зависящую от коэффициента трения f₁ на торце гайки, считают сосредоточенной и приложен­ной к среднему радиусу опорной поверхности (рис. 26.20, а),

(26.17)

Момент завинчивания гайки T_з прикладываемый к ключу,

(26.18)

Момент сопротивления затяжки T_з преодолевается моментом силы, приложенной к гаечному ключу (рис.26.20 б). Приравняв оба момента, получим

(26.19)

Величины, входящие в формулу (26.19), имеют определенные значения. Например, при стандартном ключе для метрических резьб можно принять: = 2.5°; ; ; . Из анализа формулы (26.19) следует, что обычно . Таким образом, сила в 1 H, приложенная на конце ключа, создает силу прижатия деталей 60 – 100 Н. Такой выигрыш в силе обеспечивает легкость сборки соединения.