Определение усилий, необходимых для выполнения сборочных операций, страница 5

a_å £ arctg (p - 0,5 Td₂ tg30°)/(d + d₁ + Td₁), где D_å - погрешность положения сопрягаемых резьбовых поверхностей; åf_i - сумма катетов фасок на торцах резьбовых поверхностей;        d_c - зазор в резьбовом соединении; D_y - упругие отжатия насадки и патрона резьбозавертывающего устройства; p - шаг резьбы;        a_å - угол перекоса сопрягаемых резьбовых поверхностей; Td₁ и Td₂ - допуски на средний и внутренний диаметры резьбы; d₁ и d₂ - наружный и внутренний диаметры резьбы.

Для выполнения процесса наживления необходимо помимо вращательного движения создать осевую силу Ро для прижатия резьбовой детали к резьбовому отверстию. Оптимальные режимы, обеспечивающие высокую безотказность на этом этапе: угловая скорость w = 30...60 рад/с (для шпилек и винтов) и w = 47...80 рад/с (для гаек); Ро = 150...200 Н при осевой скорости Vо £ 0,3 м/с.

Рациональный выбор режимов сборочного процесса позволяет безотказно наживлять детали М6...М10 с катетами фасок 0,5...1 мм за 2 оборота шпинделя при погрешности D_å = 1,4...2 мм. Качество сборки резьбовых соединений определяется силой затяжки Рз = s_з F_б, где s_з  - напряжения затяжки; F_б - площадь поперечного сечения болта.

Минимальное напряжение затяжки определяют из условия нераскрытия стыка, максимальное - зависит от предела текучести материала резьбовой детали. Для ответственных резьбовых соединений s_з = (0,8...0,9) s_т. Требуемая сила затяжки Рз создается моментом резьбозавертывающего инструмента.

Значение предельного момента затяжки, исходя из прочности стержня винта на растяжение, определяется в случае контактирования головки винта (болта) или гайки с торцевой поверхностью привинчиваемой детали. Расчетная формула в этом случае имеет вид

Мзат = 0,6 s_т k_п k_и d₀³ (0,03 + k_т m), где s_т - предел текучести материала, кгс/мм²; k_п  - коэффициент приведенной прочности:

Здесь a - угол подъема резьбы; r - приведенный коэффициент трения (с учетом профиля резьбы) пары винт-гайка; k_и - коэффициент использования прочности материала.

В зависимости от точности и стабильности условий затяжки k_и колеблется в пределах 0,6...0,85 или может быть определен по формуле   

где d_н , d_m и d_с - соответственно относительные погрешности настройки инструмента на заданный момент затяжки, величины трения в резьбе и момента срабатывания самого инструмента; d₀ - наружный диаметр резьбы, мм; k_т - коэффициент, зависящий от формы поверхности контакта головки винта или гайки с закрепленной деталью; k_т = 1,2 при контакте по плоской поверхности  k_т = 1,65 при контакте по конической поверхности (в случае винта с потайной головкой) с углом 90°; k_т = 1,35 при контакте по конической поверхности с углом 120°; m - коэффициент трения пары винт-гайка.

С учетом прочности стержня винта на кручение (в случае завинчивания шпилек и болтов, упирающихся торцом стержня,) расчетная формула для момента затяжки имеет вид   Мзат = 0,073 s_т k_и d_о³ . Для винтов типа установочных  момент затяжки определяется с учетом прочности шлицев на смятие

Мзат = 0,085 s_т k_и а d₀².

Если лимитирует прочность резьбы на срез, например, при свинчивании деталей, существенно различающихся по механическим свойствам, то выражение для момента затяжки Мзат = 1,54s_тk_иНd₀²(0,03 + k_тm) при более слабой резьбе гайки. Исходя из прочности винта эта формула принимает вид

Мзат = 1,02 s_т k_и Н d₀² (0,03 + k_тm).

Крутящий момент при завинчивании резьбовых соединений с натягом, например, при постановке шпилек в корпус, для соединений, имеющих метрическую резьбу, может быть определен по выражению

где  D = D₀ - 1,2(Rz₁ + Rz₂);  D₀ - расчетный натяг; f₁ -коэффициент трения; l - глубина завинчивания шпильки (при условии, что шпилька не упирается торцом в дно отверстия); d₀ - наружный диаметр резьбы; Е₁ и Е₂ – модули упругости материалов шпильки и корпуса.

Следует отметить, что нередко завинчивание может производиться и без затяжки, либо регламентация момента затяжки не играет особой роли. Это характерно для изделий, когда в результате сборки изделие по существу лишь комплектуется, так как при последующем монтаже соединения подвергаются разборке.