Механические свойства материалов резьбовых деталей

По характеристикам статической прочности резьбовые детали разделяют на классы прочности и группы.

Для болтов, винтов и шпилек из углеродистых нелегирован­ных и легированных сталей предусмотрены 11 классов прочности: от 3.6 до 12.9. Класс прочности обозначают двумя числами, разде­ленными точкой. Первое число, умноженное на 100, представляет собой номинальное значение временного сопротивления σ _в (в МПа) материала резьбовой детали. Второе число, умноженное на 10, от­ношение (в %) предела текучести σ _т (или условного предела текуче­сти σ_0,2) к временному сопротивлению σ _в. Произведение первого и второго чисел, умноженное на 10, - номинальное значение предела текучести σ _т (или σ _0,2) материала в МПа.

Минимальные значения предела текучести σ _{т min} (или σ _{0,2 min}) и временного сопротивления σ _в равны или больше их номинальных значений.

Например, для болта класса прочности 4.8 имеем:

σ _в = 4 • 100 = 400 МПа,

σ _т / σ _в = 8• 10 = 80 %,

σ _т = 4•8•10 = 320 МПа. При этом в соответствии со стандартом минимальные значения: σ _{в min} = 420 МПа; σ _{т min} = 340 МПа.

Рекомендации по назначению классов прочности и марок ста­лей для болтов (винтов, шпилек) приведены в табл. 2.1.1.

Таблица 2.1.1

Рекомендуемые классы прочности и марки сталей для болтов

Характеристика резьбового соединения	Класс прочности	Марка стали
Неответственное	4.6
Общего назначения	5.6	30,35
Средней нагруженности	6.6	45, 40Г
Высокой нагруженности	12.9	30ХГСА

Для гаек из углеродистых и легированных сталей с номиналь­ной высотой равной или более 0,8 d предусмотрены 7 классов проч­ности, обозначаемых одним числом: 4, 5, 6, 8,..., 12. Это число ука­зывает наибольший класс прочности болта, с которым гайка может быть сопряжена в соединении. Например, гайка класса прочности 6 может быть применена в соединении с болтом класса прочности не выше 6.8.

Механические свойства материала гаек должны быть такими, чтобы не происходило среза резьбы при нагружении болта до значе­ний пробной силы F_np.

Гайка должна выдерживать пробную силу без разрушения резь­бы и отвинчиваться вручную после окончания испытания. Например, для гайки с диаметром резьбы D = 12 мм, крупным шагом резьбы (Р = 1,75 мм), класса прочности 6 значение пробной силы F_np = 59 000 Н.

Стандартом установлены также механические свойства резьбо­вых деталей в Соответствии с их принадлежностью к одной из групп. Обозначения групп материалов: для болтов, винтов, шпилек и гаек из коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких сталей - 21, 22,..., 26; из цветных металлов и сплавов-31, 32,..., 35.

Резьбовые детали в зависимости от предполагаемых условий применения могут быть изготовлены с защитным покрытием (цин­ковое, окисное, фосфатное и др.) или без покрытия.

Выбор профиля резьбы. Определяется многими факторами, важнейшие из которых прочность, технологичность и силы трения в резьбе. Например крепежная резьба должна обладать высокой прочностью и относительно большими силами трения, предохраняющими крепежные детали от самоотвинчивания.

Резьбы винтовых механизмов должны быть с малыми силами трения, чтобы по­высить к.п.д. и уменьшить износ. Прочность во многих случаях не является для них основным критерием, определяющим разме­ры винтовой пары.. Сопоставим профили резьб по этим по­казателям по этим по­казателям.

Осевая сила F,дейст­вующая по стержню винта, уравновешивается реакцией гайки, распределенной по виткам резьбы.

На рис. эта реакция условно заменена сосредоточен­ной силой F_n, нормальной к линии профиля.

При этом и сила трения

где- действительный коэффициент трения; -фиктивный, или приведенный, коэффициент трения в резьбе:

Тип резьбы	γ/2	f пр	c-c
Метрическая	30^о	1,15 f	0,85 р
Трапецеидальная симметричная	15^о	1,03 f	0,65 р
Трапецеидальная несимметричная (упорная)	3^о	≈ f
Прямоугольная	0^о	= f	0,5 р

Следовательно, при одном и том же шаге резьбы р треугольная резьба примерно в два раза прочнее прямоугольной. Учитывая это обстоятельство, основные кре­пежные резьбы выполняют с треугольным профилем, а хо­довые—с трапецеидальным.

Дата добавления: 2014-01-20