Лекция 6. «Крепежные винты и гайки»

6.

5.

4.

3.

«Крепежные винты и гайки»

Крепежные винты в зависимости от типа резьбового соединения, применяют следующие исполнения:

1. винты с гайкой, называемые болтами

Болт применяют: а) для скрепления деталей не очень большой толщины, пластин, фланцев, брусьев при наличии места для расположения головки болта и гайки;

б) для скрепления деталей из материалов, не обеспечивающих достаточную прочность и долговечность резьбы;

в) при необходимости частого завинчивания и отвинчивания.

Болты не требуют нарезания резьбы в детали, но не всегда удобны при сборке и не способствуют приданию машине принятых для глаза форм.

2. винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей

Винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей, применяют в случаях достаточной прочности материала детали и достаточной ее толщины, отсутствия места для расположения гайки, при жестких требованиях к массе соединения.

3. шпильки с гайками

Шпильки применяют в тех же случаях, что и винты, но когда материал соединяемых деталей не обеспечивает достаточной долговечности резьб при требуемых частых разборках и сборках соединений.

Основным типом гаек являются шестигранные. Высота нормальных гаек равна 0,8 d. При частом завинчивании и отвинчивании и больших силах применяют гайки высокие (высота 1,2 d) и особо высокие (высота 1,6 d), при недогрузке винта по растяжению – гайки уменьшенной высоты ( 0,5 - 0,6 )d.

«Предохранение резьбовых соединений от самоотвинчивания»

Все крепежные резьбы удовлетворяют условию самоторможения даже баз учета дополнительного трения на торце гайки или головке винта.

Ослабление резьбы связано с колебаниями сдвига соединяемых деталей, при которых болт изгибается и витки болта скользят по виткам гайки. Так как для скольжения элемента витка в сторону затяжки требуется большая сила, чем для скольжения противоположного элемента витка в сторону, ослабления, то создается вращающий момент развинчивания.

Используют следующие виды стопорения:

1. дополнительное трение;

2. специальными запирающими элементами;

3. пластическое деформирование или приварку после затяжки.

Гайки болтов должны стопориться в резьбе или при их стопорении на деталь, болт должен дополнительно предохраняться от поворота. Гайки шпилек должны стопориться на корпус во избежание вывинчивания шпилек.

Наиболее старым средством стопорения резьбы является применение контргайки, т.е. второй гайки.

Широкое применение получили пружинистые шайбы, обеспечивающие вследствие упругости шайбы сохранение сил трения в резьбе при колебаниях осевой нагрузки; кроме того, эти шайбы повышают сцепление между гайкой, шайбой и деталью благодаря врезанию острых срезов шайбы в торец гайки и плоскость детали.

Стопорение гайки или головки винта по отношению к детали достигается стопорными шайбами с лапками, одну из которых отгибают по грани детали, а две другие – по грани гайки.

«Расчет резьбовых соединений

при нагружении силами в плоскости стыка»

Применяют соединения двух видов:

а) с винтами, устанавливаемыми в отверстия с зазором;

б) с винтами, устанавливаемыми под развертку без зазора.

Первый вид соединений дешевле, но второй может воспринимать большие нагрузки и обеспечивает центрирование деталей.

В случае установки винтов с зазором они должны создавать силу трения на поверхности стыка, превышающую внешнюю сдвигающую нагрузку.

Потребная сила затяжки винта:

F – расчетная сдвигающая сила, приходящаяся на один наиболее нагруженный винт,

i – число стыков, стягиваемых винтом,

j – коэффициент трения, равный для сухих чугунных и стальных поверхностей машин 0,15-0,2, для необработанных поверхностей – 0,3,

S – запас сцепления (во избежание сдвигов в пределах зазоров между болтами и отверстиями S ≥ 1,5-2).

Затяжку назначают с напряжение 0,6 σ_т, а в металлических конструкциях при контроле затяжки до 0,8 σ_т. По этой силе затяжки может быть определен потребный диаметр винта.

В случае установки винтов под развертку их рассчитывают на срез.

Условие прочности винта:

d_c – диаметр стержня винта в опасном сечении,

i – число поверхностей среза.

При соединении тонкостенных деталей необходим дополнительный расчет на смятие.

В высоконапряженных соединениях при стесненных габаритах и постоянной нагрузке допустимо вести расчет с учетом того, что часть внешней нагрузки передается силами трения в стыках, а остальная стремиться срезать винты. Тогда расчетное условие при i = 1 и S = 1

«Расчет резьбовых соединений, нагруженных

отрывающими силами и моментами»

Соединения, нагруженные отрывающими силами и моментами, так же как и нагруженные сдвигающими силами, выполняют с начальной затяжкой. Для этих соединений начальная затяжка необходима во избежание сдвигов от случайных сил и ударов при переменных нагрузках и для обеспечения жесткости и плотности стыка. Исходным расчетным условием является сохранение на поверхности контакта после приложения внешних сил заданного давления.

Расчет соединений при действии центральной отрывающей силы

При действии на затянутое соединение центральной отрывающей внешней нагрузки F только часть ее χ F дополнительно нагружает винты, а остальная часть (1-χ)F идет на нагрузку стыка.

χ [хи] – коэффициент основной нагрузки.

Задача о распределении нагрузки между винтом и стыком является статически неопределенной и решается с помощью условий совместимости перемещений. Очевидно, что под действием внешней нагрузки в пределах до раскрытия стыка винт удлиняется настолько, насколько уменьшается сжатие деталей. Это условие можно записать так: [δ – дельта]

λ_в [лямбда] – податливость винта, равная удлинению винта под действием силы в 1Н,

λ_д [лямбда] – податливость соединяемых деталей и стыка между ними.

Согласно условию сохранения плотности стыка потребная сила начальной затяжки одного винта в соединении с z винтами:

σ_min [сигма] – минимальное необходимое давление в стыке,

А_ст – площадь стыка.

Осевая сила, действующая на затянутый винт после приложения внешней нагрузки F:

Расчетная нагрузка с учетом крутящего момента затяжки:

При действии на соединение отрывающей силы и момента напряжения алгебраически складываются из напряжений начальной затяжки σ₀, напряжений σ_F [сигма] от внешней отрывающей стык силы F_ст и напряжений σ_м [сигма] от внешнего прокладывающего момента М_ст:

А_н и J_н – площадь и момент инерции площади стыка с отверстиями,

y_max – расстояние от центральной оси до крайних точек стыка,

z – число винтов.

Если сила F сжимает стык, то знак «-» перед вторым членом меняется на «+».

Дата добавления: 2015-06-04