О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 28
Текст из файла (страница 28)
14.8. Виды ревьб: а — треугольная метрическая (ГОСТ 9150-81); б — трапеиеидальная (ГОСТ 9484-81); е — упорная (ГОСТ 10177-88) Основные размеры проФиля резьбы определяют в долях от шага, С изменением шага резьбы изменяются и размеры профиля по геометрическому подобию.
Стандартом предусмотрены резьбы с различными шагами при одинаковом наружном Р 2 диаметре д резьбы (рис. 14.4). С уменьшением шага резбы увеличивается внутренний диаметр резьбы дз, что заметно повышает статическую и усталостную прочность стержня винта. Однако витки резьбы с мелким шагом становятся менее прочными. Крепежные резьбы с мелким шагом применяют преимущественно в авиационной и космической технике, при действии значительных переменных нагрузок. Трапецеидальные и упорные резьбы, как обладающие меньшим трением, применяют в передачах винт — гайка (см. гл.
15) для преобразования вращательного движения в поступательное. 14.3. Материалы, классы прочности резьбовых деталей, допускаемые напряжения Основной материал резьбовых деталей — конструкционные и легированные стали. При выборе материала учитывают характер нагрузки (статическая или переменная), способ изготовления и объем производства. Например, крепежные детали общего назначения изготавливают нз низко- и среднеуглеродистых сталей типа сталь (10...35). Такие стали обладают высокой пластичностью и широко применяются в серийном производстве при холодной высадке или штамповке заготовок для резьбовых изделий с последующей накаткой резьбы.
Легированные стали (например, 35Х, ЗОХГСА) применяют для изготовления высоконагруженных винтов„работающих при переменных и ударных нагрузках. Холодное деформирование материала существенно меняет его механические характеристики (повышается прочность, снижается пластичность). При этом в зависимости от степени наклепа резьбовые детали, выполненные из разных материалов, могут иметь близкие механические характеристики. Это позволило сгруппировать резьбовые детали с учетом механических характеристик по классам прочности (табл. 14.1). Стальные винты и шпильки в соответствии с ГОСТом 1759-82 изготавливают различных классов прочности. Класс прочности обозначают двумя цифрами, например 5.6. Первая цифра, умнолтенная на 100, указывает минимальное значение 186 предела прочности в МПа, а их произведение, умноженное на 10, соответствует приблизительно пределу текучести. В примере о, = 500 МПа, о = 300 МПа. Допускаемые напряжения при действии постоянной нагрузки выбирают в зависимости от предела текучести о, материала винта (болта): от (о)р = — „ где Я вЂ” коэффициент безопасности, принимаемый 1,5...2,5 в зависимости от способа затяжки.
Меньшие значения Я используют при контроле силы затяжки с помощью динамометрических ключей или ключей предельного момента. Для винтов малых диаметров (д С 10 мм) при отсутствии контроля силы затяжки коэФфициенты безопасности увеличивают, поскольку сила затяжки в атом случае определяется только квалификацией рабочего. т а б л и ц а 14.1 Механические характеристики материалов резьбовых деталей 14.4. Момент завинчивания Резьбовые соединения собирают завинчиванием винтов (гаек) с помощью гаечных ключей.
Момент Т, который создается гаечным ключом, преодолевает момент трения в резьбе Тр 187 и момент трения Т на торце гайки (головки винта) о неподвижную поверхность детали (рис. 14.5): Т, = Тр + Т . (14.1) Момент трения в резьб е Т определяют исходя из взаимодействия элемента витка резьг Г1 у бы гайки с витком резьбы винта. Рассмотрим прямоугольную резьбу. На рис. 14.6, а показана сися с ~~', ."~~с~~~~~ сд тема сил, действующих при за- 7 ф:;-:,Г"Ч нинчивании ганки, à — осевая Г~~ Ч сила в винте, Г, — окружная сиссо ла, приложенная к гайке на средсСгр нем диаметре с(т (см. рис.
14.3), Гсс — сила, действующая на гайа ку со стороны опорной поверхности резьбы. Сила трения Г р, пропорциональна нормальной силе вевинчивяния Ггс и направлена в сторону, противоположную движению гайки. Сила Г, находится из многоугольника сил (рис. 14.6, б), где Чс — угол подъема винтовой линии; ср — угол трения, равный агс$8 (/ — коэффициент трения). Стрелка показывает направление движения гайки. Из рисунка следует Гс = Гьй(Чс + 'Р).
силы зятяжки и момента г) в) а) Горла Утр Ггс с Рис. 14.6. Силы, действующие нв винт и гайку для прямоугольной резьбы: а — расчетная схема; б — система енл при еввинчнввнии; в, г — системе сил при отвинчивянии гайки 188 Тогда момент з резьбе Тр при условии приложения силы Г, на среднем диаметре ссэ Тр = Г, с(э/2 = 0,5 Гс(т 18(Чс+ Чс). (14.3) Окружная сила тренин в треугольной резьбе больше, чем в прямоугольной. Если окружная сила трения для витка прямоугольного профиля (рис. 14.7) Г, = Г/, то для витка треугольного профиля Ггсс/ = Г/ сов (а/2) Рис.
14.7. Соотношение нормальной и осевой сил в треугольной резьбе где Гссс =, а — угол профиля резьбы; /с = сов (а/2) ' сов (сс/2) приведенный коэффициент трения в резьбе. Таким образом„силу трения в треугольной резьбе определяют по приведенному коэффициенту трения. Аналогично запишем приближенное соотношение между углами трения: Чсс = Чс сов (а/2) — приведенный угол трения. Формулы (14.2) и (14.3), учитывая влияние профиля резьбы (угол а), запишем в виде (14. 4) Тт = Г/т'(ер/2 = Г/т(а + с(о)/4 где / — коэффициент трения на торце гайки.
189 Гс Гйе(Чсс + Ч') ° (14. 2') Т = 0,5Гдт18(Чсс + Чс). (14. 3') Для метрической треугольной резьбы угол а/2 = 30'. Тогда /с и 1,15/и Чсс = 1,15сР. Отсюда момент трения Т в треугольной резьбе примерно на 15% больше, чем в прямоугольной резьбе, и на 12% больше, чем в трапецеидальной резьбе, у которой а = 30'. Для крепежной резьбы это очень важно, так как снижается вероятность самопроизвольного развинчивания резьбового соединения при эксплуатации машины. Момент тренин Т, на торце гайки вычисляют, принимая, что равнодействующая сил трения приложена по среднему диаметру кольцевой опорной поверхности а+до сс,р= с наружным диаметром, равным размеру под ключ а, и внутренним диаметром, равным диаметру отверстия под винт с(о (рис.
14. 5): Подставим выражения (14.3') и (14.4) в Формулу (14.1). Имеем Т„. = Р[0,6 (з(а(Ч+ р,) + Яа + (о)!4) (14.6) Учитывая геометрическое подобие метрической резьбы с крупным шагом, можно приближенно принять: ~г» 2'30", дз» 0,9А а = 1,35А до» 1,1с(; Г1 = ~ = 0,15 (для резьб без специальных покрытий). Подставляя эти данные в выражение (14. 5), получаем Т„» 0,2РА Расчетная длина стандартного гаечного ключа 1, = 140, поэтому, учитывая, что Т, = Р с1„л, имеем Р = 7ОР„с, где Ро,с — сила, приложенная рабочим к концу ключа. Таким образом, в крепежных резьбах отношение силы затяжки к силе, приложенной к концу ключа, может достигать 70 и более (при смазке).
При отвинчивании гайка движется вниз и сила трения в резьбе Рг = Рн1 меняет направление (см. рис. 14.6, в. г). Величина и направление окружной силы Г, в этом случае зависят от соотношения углов трения е и подъема винтовой линии ~у. Если ~р « ~р, то сила р„» раей(~р — ~р) направлена влево (см. рис. 14,6, в) и определяет момент Гфз/2 отвинчивания гайки.
При ~р « ~р (см. рис. 14.6, г) гайка отвинчивается без приложения внешних сил, а р, — сила, которую нужно приложить„чтобы удержать гайку от самоотвинчивания. Условие самоторможения резьбы у «р. Для треугольной метрической резьбы это условие имеет вид Ч~ «рп где ~рг— приведенный угол трения.
В реальных резьбовых соединениях это условие выполняется, даже если используется резьба с крупным шагом. Для нее угол подъема ~у винтовой линии по среднему диаметру резьбы меняется в пределах 2'30'...3'30', а приведенный угол трения у1 изменяется в пределах от 6' (при )" = 0,1) до 16'(при )' = 0,3). Таким образом„все крепежные резьбы самотормозящиеся. Однако в конструкциях машин редко используют резьбовые соединения без специальных средств стопорения, что объясняется существенным снижением трения между винтом и гайкой при вибрациях и при колебаниях температуры соединения. В этих условиях между витками резьбы винта и гайки происходят микроперемещения за счет радиальных деформа- ций тела винта и гайки, что является одной из основных причин самоотвинчивания резьбового соединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
