Лекция 14
Резьбовые соединения
Общие сведения
Резьбовые соединения – это разъемные соединения деталей с помощью резьбы или резьбовыми крепежными деталями – винтами, болтами, шпильками, гайками.
Резьба образуется путем нанесения на поверхность деталей винтовых канавок с сечением согласно профилю резьбы. Образованные таким образом выступы носят название витков.
Что такое шаг резьбы S?
Поскольку крутящий момент передается непосредственно через резьбу, необходимо следить за направлением вращения. Если, как в примере, с обеих сторон используется внутренний зажимной винт, он не зависит от направления вращения. Конусообразное отверстие предусмотрено во внутренней расширительной оправе в осевом направлении. В нем имеется соответствующий конус, который вытягивается винтом в коническое отверстие. Шип расширяется и зажимает ступицу. Для соединения вала-ступицы в ограниченном пространстве.
Какими основными параметрами характеризуется резьба?
На конической части конуса имеется резьба с гайкой. Этот блок надавливается на вал. С помощью гайки конус втягивается в ступицу. Конус действует зажимами между втулкой и валом. Они герметизируются по принципу «отсутствия овала», что означает, что охватывающее соединение растягивает внутренний клапан до тех пор, пока не будет столько силы, что соединение может поддерживать давление. Одним из недостатков этой структуры является то, что когда высококачественная сталь соединена со сталью без ржавчины, избыточное натяжение или слабая смазка могут повредить нить.
При сборке и разборке резьбового соединения крепежные винты поворачивают или удерживают от поворота соответствующим инструментом (ключом, отверткой) или непосредственно рукой за головку винта.
Болт предполагает взаимодействие его с гайкой и наличие головки (рис.16.1).
Рисунок 16.1 – Винт с гайкой (болт)
Гайка – это деталь с резьбовым отверстием, навинчиваемая на винт и имеющая форму, приспособленную для захвата ключом или рукой.
Достоинства и недостатки резьбовых соединений.
Достоинства резьбовых соединений:
возможность создания больших осевых сил, благодаря клиновому действию резьбы;
возможность фиксирования зажима в любом положении, благодаря самоторможению;
небольшие габариты и простота изготовления;
надежность и удобство сборки и разборки;
допускают точную установку соединяемых деталей и любую степень затяжки крепежными деталями
Недостаток:
наличие концентратов напряжения, понижающих их прочность.
Основные параметры резьбы
К основным параметрам резьбы относятся следующие (рисунок 16.2):
Диаметр резьбы (винта и гайки): наружный d, D; средний d 2 , D 2 ; внутренний d 1 , D 1. Профиль резьбы – это профиль выступа и канавки резьбы в плоскости ее осевого сечения.
Угол профиля α – угол между смежными боковыми сторонами резьбы осевого смещения.
Н – рабочая высота профиля, по которой соприкасаются витки винта и гайки.
P – шаг резьбы (расстояние между двумя одинаковыми поверхностями). Шаг резьбы – расстояние по линии, параллельной оси резьбы между средними точками ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы, лежащими в одной осевой плоскости по одну сторону от оси резьбы.
Рисунок 16.2 – Основные параметры резьбы
Классификация
По назначению резьбы делятся на:
крепежные, предназначенные для скрепления деталей треугольного профиля (метрические, дюймовые и часовые);
крепежно–уплотняющие , служащие для скрепления деталей и для предохранения от вытекания жидкости (трубная цилиндрическая и коническая, коническая дюймовая и круглая);
резьбы для передачи движения(ходовые ), служащие в ходовых и грузовых винтах (прямоугольная, трапецеидальная и упорная).
Приведенное деление по назначению не является строгим т. к. треугольная иногда используется для особо точных ходовых винтов с малым шагом, а упорные резьбы – в качестве крепежных.
В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические и конические резьбы.
Крепежные резьбы
Метрическая резьба (рисунок 16.3) является основной крепежной резьбой. Она имеет треугольный профиль с
, диаметр и шаг измеряется в мм. Бывает с крупным и мелким шагом. ГОСТ 8724 – 81:
,
.
Рисунок 16.3. – Метрическая резьба
Дюймовая резьба (рисунок 16.4). В России ее применяют для резьбовых деталей старых импортных машин (США, Англии и др.)
, диаметр – в дюймах, шаг – числом ниток резьбы на длине в. При обозначении указывают наружную резьбу в дюймах.
Рисунок 16.4. – Дюймовая резьба
3. Часовая резьба является разновидностью метрической, на наружных диаметрах
и.
Крепежно – уплотняющие
Т
рубные цилиндрические (рисунок 16.5, а) иконические (рисунок 16.5, б) резьбы представляют собой мелкие дюймовые резьбы (число ниток резьбы наот 28 до 11), нарезаемые в основном на трубах и арматуре трубопроводов с
. Для лучшего уплотнения резьбу выполняют с закругленным треугольным профилем без зазоров по выступам и впадинам. Условное обозначение дается по внутреннему диаметру (в дюймах) трубы.
Рисунок 16.5. – Трубные цилиндрические и конические резьбы
Коническая дюймовая резьба является разновидностью дюймовой резьбы, нарезают на конических поверхностях резьбовых изделий с наружным диаметром
. Конические дюймовые резьбы обеспечивают герметичность соединений. Ее применение позволяет резко уменьшить время (угол относительного поворота винта и гайки) завинчивание и отвинчивание.
Круглую резьбу (рисунок 16.6) применяют для резьбовых соединений несущих большие динамические нагрузки (вагонные сцепки), в загрязненной среде с частым отвинчиванием (пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, требующих герметичности или хорошего контакта (патрон и цоколь электролампы и.т.п.). Эта резьба удобна для изготовления отливкой, а также выдавливанием в тонкостенных деталях.
Рисунок 16.6 – Круглая резьба
Для передачи движения
Прямоугольная резьба (рисунок 16.7) имеет прямоугольный или квадратный профиль, и – в мм. Эта резьба не стандартизована и применяется сравнительно редко.
Рисунок 16.7 – Прямоугольная резьба
Трапецеидальную резьбу (рисунок 16.8) широко применяют в передачах винт-гайка. Она имеет симметричный профиль с
. По сравнению с прямоугольной трапецеидальная резьба имеет большую прочность. При использовании гайки, разъемной по осевой плоскости (направление, у ходовых винтов станков) позволяет выбирать зазоры путем радиального сближения половин гайки и тем самым устраняет люфтовый ход при износе резьбы.
Рисунок 16.8 – Трапецеидальная резьба
Упорную резьбу (рисунок 16.9) применяют в нажимных винтах с большой односторонней осевой нагрузкой. Резьба имеет несимметричный профиль. Закругление повышает прочность винта.
Рисунок 16.9 – Упорная резьба
Материалы резьбовых изделий
Основные – Ст 3, Ст 4, Ст 5, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45. Низкоуглеродистые стали применяются по причине своей хорошей деформируемости, т.к. в массовом производстве они изготовляются холодной высадкой.
Автоматные стали – А 12, А20, А30 – причина та же.
Для тяжело нагруженных крепежных резьбовых изделий применяют стали марок 20ХН, 30ХНЗА, 40ХН2МА и др.
Большая давность применения резьбовых соединений предопределила необходимость их унификации и стандартизации. Стандартизация прежде всего коснулась основного параметра резьбы, т.е., резьбы и ее допусков, затем растворов ключей и, наконец, изделий в целом – болтов, винтов, гаек, фиксированных деталей и т.д.
Резьбы цилиндрические
Метрическая резьба с симметричным треугол. профилем (угол профиля 60 градусов) характеризуется большим трением по отношению трениею дюймовой резьбы. Трубная резьба обладает симметричным треугольным профилем с углом профиля 55 градусов. Скругленные вершины и впадины в купе с отсутствие зазоров по ним обеспечивают хорошую герметичность соединения. Обозначение резьбы задают в дюймах (один дюйм равен 25,4 мм) по внутр. диаметру трубы. Трапецеидальная резьба — ходовая, с профилем симм. трапеции с углом 30 градусов, имеет меньшее трение в отличие от метрической. Упорная резьба та же является ходовой и обладает несимметричным профилем с формой трапеции и предназначена для восприятия нагрузок по осям только в 1-м направлении стороной профиля с маленьким углом наклона. Маленький угол наклона профиля позволяет шлифовать предвар. закаленную резьбу, а та же снизить силу трения и износ резьбы.
Резьбы конические
Типы профилей и размерыные параметры конических резьб показаны на рисунках 3.2.1 — 3.2.3. За внешний диаметр (или D) конической резьбы принимают диаметр в осн. плоскости (рисунок 3.2.4 и 3.2.5), который равнен наружному диаметру цилиндрической трубной резьбы (ГОСТ 6357-81) такого же размера. Шаг резьбы измеряют вдоль ее оси, а биссектриса угла профиля составляет с осью резьбы угол 90 градусов. Герметичность соединения является следствием отсутствия радиальных зазоров в резьбе.
Резьба метрическая
На листе 3.3 показаны основные размерные характеристики наиболее распространенных метрических резьб по ГОСТ 8724-81. В ГОСТ предусмотрены резьбы, имеющие диаметр 0,25-600 мм с крупным и мелкими шагами. За основную резьбу принята резьба с крупным шагом. Ее несущая способность несколько выше, чем у мелкошажных рельб, и влияние на прочность погрешностей изготовления меньше. Резьбы с мелким шагом использут в регулировочных деталях, т.к. в этом случае можно повысить точность их установки.
Сбеги, недорезы, проточки и фаски для метрической резьбы крепежных изделий
Для нарезания полноценной резьбы необходимой длины предусматриваютя сбеги, недорезы, а та же проточки и фаски, установленные в ГОСТ 27148-86 (рисунок 3.4.1). Ниже представлены данные для наиболее употребляемых диаметров метрической резьбы.
Резьба упорная
На листе обозначены основные размеры наиболее часто используемых упорных резьб в соответствии с ГОСТ 10177-82. Такую резьбу применяют для винтов с высокой односторонней осевой нагрузкой. Угол наклона рабочей стороны профиля резьбы с целью повышения КПД задан равным 3°.
Резьба трапецеидальная однозаходная
Данный тип резьбы является основным в системе винт-гайка, т.к. обладает меньшими потерями трения относительно метрических резьб резьбы; удобен в производстве и имеет большую прочность по отношению к прямоугольному типу резьбы.
