Резьбовые соединения. Основные параметры резьбы. Расчет на прочность

Лекция 2

Резьбовые соединения.

Общие сведения

Резьбовыми соединениями называют разъемное соединение деталей с помощью резьбы или резьбовыми крепежными деталями – винтами, болтами, шпильками, гайками.

Термин резьба произошел от технологического процесса ее изготовления. В современных машинах резьбовые соединения занимают до 60 % всех соединений.

Резьбы классифицируют по:

Ø  форме поверхности – цилиндрические, конические;

Ø  направлению резьбы – правые, левые;

Ø  числу заходов – одно – дву – многозаходные;

Ø  форме поперечного сечения – треугольная (метрическая, дюймовая);

трапециидальная (симметричные, несимметричные);

круглая;

прямоугольная;

Рассмотрим основные параметры резьбы.

1.  Диаметры резьбы, наружный– D, d; средний D₂ d₂; внутренний D₁ d₁. при этом диаметры винтов обозначаются малыми буквами, диаметры гаек – большими.

2.  Профиль резьбы -  это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости его осевого сечения. Угол профиля α – угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого сечения.  Профиль резьбы так же характеризуется:

ü  высотой исходного треугольника резьбы Н, т.е. треугольника, вершины которого образуются точками пересечения продолженных боковых сторон профиля резьбы;

ü  рабочей высотой профиля резьбы Н₁ равной длине проекции участка взаимного перекрытия профилей сопрягаемых наружной и внутренней резьб на перпендикуляр к оси резьбы.

3.  Шаг резьбы Р – расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащих одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы.

Для многозаходных резьб вводят дополнительный термин – ход винта Р_h, равный произведению шага на число заходов. Таким образом, ход равен шагу винтовой поверхности резьбы – расстоянию на которое переместился винт вдоль своей оси при повороте на один оборот в неподвижной гайке. Для однозаходной резьбы понятия шаг и ход совпадают.

Рисунок 1- Параметры резьбы.

Угол подъема резьбы ψ – угол, образованный касательной к винтовой линии, описываемой средней точкой боковой стороны резьбы и плоскостью, перпендикулярной к оси резьбы:

Условие самоторможения

При рассмотрении сил в винтовой паре удобно резьбу развернуть по среднему диаметру d₂ в наклонную плоскость, а гайку заменить ползуном.

Рисунок 2 - Силы взаимодействия между винтом и гайкой

При действии осевой нагрузки возможны 2 варианта:

1.  под действием осевой нагрузки гайка приходит в движение и поворачивается до конца резьбы.

2.  независимо от величины силы гайка на винте остается неподвижной , т.е. удерживается за счет сил трения (самоторможение)

Разложим силу Q действующую на соединение, на 2 составляющие - Q₁ = N перпендикулярную резьбе и силу Q₂ – сила под действием которой гайка приходит во вращение.

Q₁ =Qcosα

Q₂ =Qsinα

Поскольку гайку на винте удерживает сила трения F_тр= Nf,

Где f это коэффициент трения;

То получаем: F_тр= Q₁f = f Qcosα

Гайка остается неподвижной то тех пор, пока сила трения будет больше или равна движущей силе Q₂.

F_тр ≥ Q₂

Преобразуя получим:

f ≥ tgα

tgρ ≥ tgα

где ρ – угол трения между винтом и гайкой.

ρ ≥ α

Таким образом, что бы выполнялось условие самоторможения необходимо, что бы угол трения между винтом и гайкой был больше или равен углу подъема винтовой линии резьбы (тангенс угла подъема винтовой линии меньше либо равен коэффициенту трения) .

Условие самоторможения гарантировано стандартом резьбы, но при действии вибрационных нагрузок возможно самоотвинчивание  гаек