Резьбовые соединения

МАШИН

РАЗЪЕМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Расчет стыковых и нахлесточных сварных соединений при осевом нагружении. Допускаемые напряжения.

Исходным условием проектирования сварных соединений обычно является равнопрочность шва и соединяемых деталей изделия. Несмотря на неравномерность распределения напряжений по периметру шва, при расчете сварных соединений концентрацию напряжений не учитывают.

Стыковые соединения рассчитывают только по нормальным напряжениям растяжения (сжатия)

Где Q – сила, растягивающая или сжимающая соединение,

l- длина шва, равная ширине соединяемых деталей,

s- толщина соединяемых деталей,

[ ]- допускаемое напряжение растяжения (сжатия) при дуговой сварке.

В нахлесточных соединениях, независимо от расположения валика шва по отношению к внешней силе, принимают что они работают только на срез и опасным является биссекторное сечение шва высотой 0,7k,где k- катет шва. Таким образом, расчетная площадь шва при его периметре L определяется из выражения

S = k sin 45 L = 0,7k L

При этом уравнение прочности шва имеет вид

= Q / S = Q / 0,7k L < [ ]

где Q- сила, растягивающая или сжимающая соединение

[ ]- допускаемое напряжение среза для сварного шва.

Допускаемые напряжения сварных швов принимают в зависимости от допускаемого напряжения основного металла конструкции, способа сварки и характеристики электродов.

Значение допускаемого напряжения при растяжении основного металла определяется по формуле

[ ] = / [n], где - предел текучести основного металла, [n] – требуемый коэффициент запаса прочности малоуглеродистой стали = 1,3….1,6. Для низколегированной стали

[n]- 1,5…1,7. Меньшее значение коэффициента запаса прочности рекомендуется принимать в малоответственных сооружениях и при

легких режимах работы, большие – в ответственных конструкциях (краны, фермы мостов и т.д.) и при тяжелых условиях работы.

РЕЗЬБОВЫМ соединением называют разъемное соединение с помощью резьбовых крепежных деталей - болтов, винтов, шпилек, гаек и других деталей, снабженные резьбой. Основным элементом резьбового соединения является резьба, которая получается путем прорезания на поверхности деталей канавок по винтовой линии. Если плоскую фигуру (треугольник, трапецию и т. д.) перемещать по винтовой линии так, чтобы ее плоскость при движении всегда проходила через ось винта, то эта фигура образует резьбу соответствующего профиля.

РЕЗЬБА образуется путем нанесения на поверхность деталей винтовых канавок с сечением согласно профилю резьбы. Существует два основных способа изготовления резьб: нарезанием и накатыванием. НАРЕЗАНИЕ резьб осуществляется резцами, плашками и метчиками и т. д. НАКАТЫВАНИЕ резьб осуществляется роликами на резьбонакатных автоматах путем пластической деформации заготовки. Этот способ высокопроизводителен, применяется в массовом производстве при изготовлении стандартных крепежных деталей. Накатанные резьбы

имеют повышенную прочность.

В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрические и конические резьбы.

РЕЗЬБА (цилиндрическая) характеризуется следующими параметрами:

1. Диаметрами – наружным, средним, внутренним;
2. Формой и размерами профиля;
3. Параметрами, связанными с подъемом резьбы – шагом и числом заходов.

НАРУЖНЫЙ ДИАМЕТР РЕЗЬБЫ d - диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы (винта); этот диаметр является НОМИНАЛЬНЫМ диаметром резьбы.

ВНУТРЕННИЙ ДИАМЕТР РЕЗЬБЫ d - диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин внутренней резьбы.

СРЕДНИЙ ДИАМЕТР РЕЗЬБЫ d – диаметр воображаемого цилиндра, на поверхности которого ширина витков и ширина впадин резьбы одинаковы.

ПРОФИЛЬ РЕЗЬБЫ – контур сечения витка в плоскости, проходящей через ось резьбы.

УГОЛ ПРОФИЛЯ - угол между боковыми сторонами профиля,

измеренный в осевой плоскости.

ШАГ РЕЗЬБЫ S – расстояние между параллельными сторонами профиля двух соседних витков, измеренные вдоль оси витка.

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗЬБ

В зависимости от профиля резьбы делятся на пять основных типов:

треугольные, упорные, трапецеидальные, прямоугольные и круглые (см. рисунок). В зависимости от направления винтовой линии резьбы бывают ПРАВЫЕ и ЛЕВЫЕ. У правой резьбы винтовая линия поднимается слева вверх направо. Левая резьба имеет ограниченное применение. В зависимости от числа заходов резьбы делят на ОДНОЗАХОДНЫЕ и МНОГОЗАХОДНЫЕ. Заходность резьбы легко определить с торца винта по числу сбегающих витков. Как правило все крепежные резьбы имеют однозаходную резьбу. В зависимости от назначения резьбы делятся на КРЕПЕЖНЫЕ и для ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ.

1. КРЕПЕЖНЫЕ резьбы применяют в резьбовых соединениях; они имеют треугольный профиль с притупленными вершинами, который характеризуется:

1. большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчива

ния;

1. высокой прочностью резьбы;
2. технологичностью и удобством изготовления.

2..КРЕПЕЖНО – УПЛОТНЯЮЩИЕ резьбы, служащие для скрепления деталей, так и для предохранения от вытекания жидкости (в соединениях трубопроводов и в арматуре)

3.Резьбы для ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ применяют в винтовых механизмах. Для уменьшения трения выполняют

трапециидальными с симметричным профилем и не симметричным профилем (упорные), а иногда с прямоугольным профилем.

Резьбы в России и за рубежом стандартизированы. Они послужили первым объектом стандартизации в машиностроении.

МЕТРИЧЕСКАЯ РЕЗЬБА - это наиболее распространенная из крепежных резьб. Она имеет профиль в виде равностороннего треугольника Вершины витков или впадин притупляются, что уменьшает концентрацию напряжений, предохраняет резьбу от повреждений, а также удовлетворяет нормам Т. Б. ПО ГОСТу метрические резьбы делятся на резьбы с КРУПНЫМ и МЕЛКИМ шагом. В качестве основной крепежной применяют резьбу с КРУПНЫМ шагом, так как она менее чувствительна к износу и неточностям изготовления. Область применения – в строительстве и в машиностроении при действии статических нагрузок, в автомобилестроении и машиностроении при динамических нагрузках (обязательно с применением устройств, предотвращающих самоотвинчивание). Мелкие резьбы применяют в резьбовых соединениях, подверженных переменным и знакопеременным нагрузкам, а также в тонкостенных деталях.

УПОРНАЯ резьба имеет профиль в виде неравнобочной трапеции с углом 27. К. П. Д. выше, чем у трапецеидальной резьбы. Закругление впадин повышает усталостную прочность винта. Применяется в передаче винт – гайка при больших односторонних осевых нагрузках (грузовые винты прессов, домкратов и т.д.). Изготавливается по ГОСТ 10177-62.

ТРАПЕЦЕИДАЛЬНАЯ резьба – это основная резьба в передаче винт – гайка. Ее профиль равнобочная трапеция с углом = 30. Характеризуется небольшими потерями на трение, технологична. К, П. Д. выше, чем для резьб с треугольным профилем. Применяется для передачи реверсивного движения под нагрузкой (ходовые винты станков и т. п.)

ПРЯМОУГОЛЬНАЯ резьба имеет профиль в виде квадрата. Из всех резьб имеет самый высокий К. П. Д., так как угол профиля резьбы равен 0. Обладает пониженной прочностью. При износе образуются осевые зазоры, которые трудно устранить. Стандарта нет. Имеет ограниченное применение в малонагруженных передачах винт – гайка.

КРУГЛАЯ резьба имеет профиль, состоящий из дуг, сопряженных короткими прямыми линиями. Угол профиля равен 30. Резьба характеризуется высокой динамической прочностью. Стандарта нет. Имеет ограниченное применение при тяжелых условиях эксплуатации в загрязненной среде. Технологична при изготовлении отливкой, накаткой и выдавливанием на тонкостенных изделиях.

ДЮЙМОВАЯ резьба имеет профиль в виде равнобедренного треугольника с углом при вершине равным 55. Применяется только при ремонте деталей импортных машин. Изготавливается по ОСТ НКТП 1260.

КОНИЧЕСКИЕ резьбы обеспечивают непроницаемость без специальных уплотнений. Их применяют для соединения труб, установки пробок, масленок и т. д. В автомобилестроении пробка слива масла из картера, пробка слива охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения двигателя.

КРЕПЕЖНЫЕ ВИНТЫ в зависимости от типа резьбовых соединений применяют следующих исполнений:

1) винты с гайками, называются болтами;

2) винты, ввинчиваемые в одну из скрепляемых деталей;

3) шпильки с гайками.

БОЛТЫ применяют: а) для скрепления деталей не очень большой толщины при наличии места для расположения головки болта и гайки; б) при необходимости частого завинчивания и развинчивания; в) для скрепления деталей из материалов, не обеспечивающих достаточную надежность и долговечность резьбы.

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 весу сооружения.

ШПИЛЬКИ применяют в тех случаях, что и винты, но когда материал соединяемых деталей не обеспечивает достаточной долговечности резьб при частых разборах и сборах соединений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Поляхов Н. Н., Зегжда С. А., Юшков М. П. «Теоретическая механика» М., «Высшая школа», 2002 г.

2. Тарг С. М., «Краткий курс теоретической механики» М.2001 г.

3. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1995.

4. Дубейковский Е.Н., Саввушкин Е.С. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1985.

5. Теория механизмов и машин. Под. ред. К. В. Фролова. М.: Высшая школа, 1998.

6. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа, 2001.

7. Эрдеди А.А., Медведев Ю.А., Эрдеди Н.А. Техническая механика. Теоретическая механика. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1991

Дата добавления: 2014-01-06