Изучение резьбовых соединений (Теоретическое обоснование лабораторной работы № 6)

Лабораторная работа № 6

Изучение резьбовых соединений

1.  Цель и задачи работы

         Цель работы - ознакомиться с основными типами резьбовых соединений, конструктивными формами головок винтов и гаек, способами стопорения.

         По всем разделам лабораторной работы студенты должны познакомиться с деталями и соединениями, представленными на планшетах.

2. Теоретическое обоснование работы

         2.1 Основные типы резьбовых соединений

         Основные типы резьбовых соединений представлены на рисунке 6.1:

         Диаметр резьбовых деталей - d, их длина - l, длина нарезанной части – l_o, толщина детали - d.

         Соединения можно осуществить, если длина нарезанной части резьбовой детали l - l_o меньше толщины соединяемых деталей: болтовое соединение, l - l_о < åd; соединение шпилькой с гайкой и винтом, l - l_о < d.

         Глубину завинчивания l₁ в тело детали принимают исходя из условия равно-прочности стержня винта и резьбы (см. табл. 6.1)

Таблица 6.1

Вид соединения	Материал детали
	Сталь	Чугун
Винтом	(…1,25)d	(1,25…1,5)d
Шпилькой	D	(1,25)d

  Шпильку завинчивают в деталь тем концом, который имеет меньшую длину нарезки. Чтобы шпилька не вывертывалась при отвинчивании гайки, она должна быть завернута в деталь до конца нарезки, т.е. до отказа (см. рис. 6.1 в).

Рис. 6.1 Типы резьбовых соединений

а - соединение болтом с гайкой (болтовое); б - соединение винтом;   

в - соединение шпилькой с гайкой.

         Глубину нарезки резьбы в отверстии детали (l₂) для винта или шпильки с уче­том запаса принимают:

l₂ = l₁ + (2…2,5)´P

         Глубину сверления под резьбу:

l₃ = l₂ + (2…2,5)´P

    где Р - шаг резьбы.

         2.2 Форма головок винтов

         Все винты и болты по форме их головок можно разделить на три группы: за­хватываемые инструментом снаружи (рис. 6.2а, б, в), захватываемые инструмен­том с торца (рис. 6.2г, д, е) и с головками, препятствующими провороту винта (рис. 6.2ж, з).

         Головки винтов с наружным захватом обеспечивают наибольшую силу затяжки, но требуют больше места для захвата ключом. Широкое распространение получила шести­гранная головка (см. рис. 6.2а, б), которая требует поворота ключа на 1/6 оборота до пе­рехвата за следующие грани (при условии, что ключ не переворачивают).

         Для уменьшенной шестигранной головки (см. рис. 6.2б) нужно меньше места для размещения, это позволяет снизить массу конструкции. В условиях частого завинчивания и отвинчивания и при наличии свободного пространства для пово­рота ключа используют квадратные головки (см. рис. 6.2в), которые при тех же габаритах имеют более широкие грани.

Рис. 6.2 Формы головок винтов

а) шестигранная головка; б) уменьшенная шестигранная головка; в) квадратная головка;

 г) с внутренним шестигранником; д) со шлицем под обычную отвертку;

 е) с крестовым шлицем под специальную отвертку; ж) с выступами или лыськами;

 з) круглая с квадратной головкой

         Головки с торцевым захватом можно размещать в углублениях, что улучшает внеш­ний вид изделия, уменьшает габариты и создает удобства для обслуживания машин. В зависимости от формы применяемого инструмента такие головки выполняют: с внут­ренним шестигранником (см. рис. 6.2г), шлицем под обычную отвертку (см. рис. 6.2д), или с крестовым шлицем под специальную отвертку (см. рис. 6.2е). Винты с внутренним шестигранником обслуживаются простым ключом в виде изогнутого под прямым углом прутка шестигранного профиля, требуют меньше места для размещения, чем шестигран­ные головки, имеют широкое применение. Головки для завинчивания отверткой (см. рис. 6.2д, е) могут быть цилиндрическими, полукруглыми, потайными или полупотайными. Головки с крестовым шлицем (см. рис. 6.2е) более совершенны, т.к. такой шлиц лучше сопротивляется обмятию.

         Головки, препятствующие провороту, разделяются на головки специальной формы с выступами или лыськами (см. рис. 6.2ж), круглые или полукруглые с квадратными головками (см. рис. 6.2з) или усом, вызывающим обмятие детали.

         2.3 Форма гаек

     Наибольшее распространение получили шестигранные гайки (см. рис. 6.3а, б). При частом завинчивании и отвинчивании и больших силах затяжения используют высокие гайки, при необходимости экономии места - гайки с уменьшенным размером под ключ (см. рис. 6.3б). Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, изготавливают прорезанными или корончатыми (рис. 6.3в).

Рис. 6.3 Формы гаек

а) шестигранная; б) шестигранная уменьшенная под ключ;

 в) прорезанная или корончатая; г) с отверстием на торцевой поверхности;

е) с накаткой или в виде барашка.

         Круглые гайки со шлицами (рис. 6.3г) используют преимущественно для валов; при относительно малых (для данного номинального диаметра) осевых на­
грузках используют гайки с отверстиями на торцевой поверхности (рис. 6.3д).
Гайки, предназначенные для небольшой затяжки и частого отвинчивания от руки,
выполняют с накаткой или в виде барашка (рис. 6.3е).

         2.4 Способы стопорения

         Несмотря на то, что все крепежные резьбы самотормозящиеся, в большинстве резьбовых соединений предусматривают стопорение крепежных деталей от самопроизвольного отвинчивания вследствие вибраций, толчков и ударов. Все способы стопорения могут быть разделены на три группы:

    а) стопорение дополнительным трением;

    б) стопорение дополнительными деталями;

    в) стопорение наглухо.

         Стопорение дополнительным трением (рис. 6.6) основано на создании сил трения, сохраняющихся при снятии с винта внешней осевой нагрузки. Наиболее старым способом является стопорение контргайкой (рис. 6.6а). Широкое распространение получили пружинные шайбы (рис. 6.6б) и шайбы с зубьями (рис. 6.6в).
Преимущество стопорения этого вида - это возможность фиксировать крепежные
детали в любом положении.

Рис. 6.6 Способы стопорения

 а) стопорение контргайкой, б) пружинная шайба; в) шайба с зубьями

         Дополнительными деталями, используемыми для стопорения (рис. 6.7), служат: шплинты (а); всевозможные шайбы - с лапкой (б), многолапчатая шайба (в) шайба двух винтов (г); фигурные накладки и проволока. Недостатком этого способа стопорения является ступенчатое регулирование силы затяжки.

         Стопорение наглухо разделяют на стопорение сваркой (рис 6.8а) и пластическим деформированием (рис. 6.8б, в). Оба способа достаточно надежны, но требуют разрушения крепежных деталей при демонтаже.

Рис. 6.7 Детали, используемые для стопорения

а) шплинт; б) шайба с лапкой; в) шайба двух винтов.

Рис 6.8 Виды стопорения

 а) сваркой; б, в) пластическим деформированием