О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 29
Текст из файла (страница 29)
КПД резь бовой па р ы определяют из условия А„ Ч= — ° А, ' где Аьс — полезная работа; А — затраченная работа при завинчивании гайки. Рассмотрим поворот гайки на малый угол пу, при котором силы можно считать постоянными (см. рис. 14.6, а): гйя Ч= — 1 Т г)т' где Р— осевая сила на винте; с)Ь = ааб))д Ч вЂ” перемещение 2 гайки вдоль оси винта при повороте гайки на угол <17; Тр — момент трения в резьбе, см.
формулу (14.3'). Тогда КПД резьбовой пары Мч го (г' + 'М 14.5. Стопорение резьбовых соединений Основные средства стопорения можно разделить на две г р у п п ы: стопорные устройства, в которых создается дополнительное трение и стопорные устройства со специальными запирающими элементами. Наибольшее применение получили пружинные шайбы (рис. 14.8, а), обеспечивающие благо- Рнс. 14.8. Стопорснне соединений с нспольаованнем дополнительного трения 190 в) г) ! Рис.
14.9. Стопорение соединений запирающими элементами даря упругости шайбы постоянство сил трения при колебаниях осевой нагрузки; кроме того, эти шайбы повышают сцепление между гайкой и деталью в результате врезания острых краев шайбы в торец гайки и плоскость детали. Аналогичный эффект достигается при использовании стопорных пружинных шайб с несколькими отогнутыми лепестками (рис. 14.8, б). Стопоренне пружинными шайбами не всегда надежно. При малых колебаниях нагрузки или их отсутствии получили распространение самоконтрящиеся гайки с завальцованными полиамидными стопорными кольцами (рис. 14.8, в), в которых резьбу не нарезают. Она образуется при навинчивании на винт, при этом возникают силы трения между кольцом и резьбой винта.
Известно стопорение резьбы применением контргайки (рис. 14,8, г), которую при монтаже затягивают, удерживая основную, предварительно затянутую гайку, от поворота. После этого контргайка воспринимает основную осевую нагрузку, а сила затяжки и сила трения в резьбе основной гайки несколько ослабляется. Однако суммарная сила трения между гайками и резьбой оказывается больше, чем при одной гайке, что и обеспечивает стопорящий эффект. Способ применяется редко, так как утяжеляется конструкция (дополнительная гайка и более длинный винт).
Вторая группа стопорных устройств основана на использовании деформируемых деталей (рис. 14.9). ЕЕаибольшее распространение получили шплинты (рис. 14.9, а), применяемые в сочетании с прорезными гайками, и шайбы с лапками (рис. 14.9, б), отгибаемыми после затяжки гайки на боковые поверхности.
Для фиксирования положения гайки относительно винта применяют специальные гайки со шлицами и стопорные шайбы с лапками (рис. 14.9, в). Такие шайбы имеют внутреннюю лапку, входящую в канавку на винте„и несколько наружных лапок, одна из которых отгибается в ближайший шпиц гайки.
В групповых резьбовых соединениях, подверженных большим вибрациям, гайки (головки винтов) стопорят обвязкой проволокой через отверстия с натяжением проволоки в сторону затягивания винта (рис. 14.9, г). В некоторых случаях проблему стопорения удается решить без использования специальных средств. Например, стопорение можно не применять, если в конструкции используются податливые на растяжение болты. Такой вариант встречается в автомобильных двигателях, где головка блока цилиндра или корпус распределительного вала закреплены податливыми винтами (шпильками) и, несмотря на обильную смазку и большие вибрации, проблем с самоотвинчиванием не возникает.
Иногда резьбовые соединения стопорят применением резьб с мелким шагом. 14.6. Распределение силы между витками резьбы Прочность резьбового соединения существенно зависит от характера распределения нагрузки по виткам резьбы винта. Под действием осевой силы Г на винт (см. рис. 14.б) витки резьбы передают зту силу с винта на гайку и далее на деталь. При этом, если в сечении А — А на резьбовой стержень действует вся сила Г, то в сечении 2 — 2 зта сила меньше, так как часть силы уже передана витками резьбы, расположенными ниже. По мере удаления от опорной поверхности гайки сила, действующая на стержень, постепенно уменьшается, В результате распределение осевой силы по виткам резьбы происходит неравномерно.
Так как тело винта на участке сопряжения резьбы с гайкой испытывает неодинаковое удлинение, а тело гайки работает на сжатие, расстояние между витками резьбы гайки уменьшается. Эти деформации винта и гайки обусловливают характер распределения нагрузки по виткам резьбы. 7 Дамами машин 193 а = — <[о), 4Р тиЦ (14.6) Рис. 14.12.
Опас- ные сечения в винте 196 Рис. 14.10. Схема деформаций витков резьбы На рис. 14.10 схематично показана деформация витков резьбы, изображенных в виде кольцевых плоских пластин до приложения нагрузки (а) и после ее приложения (б. в). Если допустить, что стержень винта абсолютно жесткий, то деформация Л первого и последнего витков одинакова (см. рис. 14.10, б).
С учетом деформации стержня винта перемещения на первом и последнем витках отличаются на величину удлинения винта МХ при высоте гайки Н. Если учесть еще упругость гайки, то при ее сжатии разница удлинения на первом и последнем витках станет еще больше. Задача о распределении нагрузки по виткам резьбы является статически неопределимой и для ее решения рассматривают условие совместности деформаций тела винта и гайки.
На рис. 14.11 представлен результат решения этой задачи Рис. 14.11. Расчетное распределение негрузки между витками резьбы проф. Н. Е. Жуковским для случая десяти рабочих витков в предположении точного изготовления резьбы. Как видно, первый виток резьбы передает 34% всей нагрузки, второй — около 23%, а десятый — меньше 1%. Отсюда следует, что нет смысла применять высокие гайки. Поэтому стандартом предусмотрена высота гайки Н = 0,8п'. Изменить характер распределения нагрузки по виткам резьбы можно с помощью конструктивных мер (см.
5 14. 10), что особенно важно в соединениях, работающих при циклических нагрузках. 14.7. Прочносгь винтов при постоянных нагрузках При действии на винт постоянной растягивающей силы разрушение может произойти по одной из следующих причин (рис. 14.12): ° разрыв стержня по внутреннему диаметру резьбы дз,' а разрушение резьбы в результате смятия или среза витков; и разрыв стержня у головки; а: срез головки винта при недостаточной высоте Л.
Заметим, что разрушения стержня винта у головки встречаются редко. Поэтому расчет на прочность винтов в этой зоне не производят. Высоту гайки, определяющую число витков резьбы, воспринимающих нагрузку, назначают из условия равно- прочности резьбы и стержня винта. При расчетах резьбовых деталей в каче- 4 стве основного выполняют расчет на прочность стержня винта по внутреннему диаметру дз. При действии на винт осевой силы Р: где 1о) — допускаемое напряжение (см.
3 14.3). При действии на винт осевой силы от затяжки Г, и момента трения в резьбе Тр (рис. 14.13), в стержне возникают нормальные и касательные напряжения. В атом 1,3 ° 4Р, н[о] (14.9) (14.7) Р д АНя е оз=ор для резьбы гайки ох= 1,3о . 4Р < [о),„, си — з ,у[)З см 4Р, ох= 1,3 — ' С [о|. ась (14.8) Рис. 14ЛЗ. Схема затянутого резь- боного соединения Риг 14.14. Схема нагрузки н нитках резьбы 197 случае эквивалентные напряжения ов определяют по энерге- тической теории прочности ,1Р где о = — ' — нормальные напряжения; т = Т / г(г — максинс(1 р мальные касательные напряжения; Тр = 0,5Р;г(зьв(Ч + Ч1)— момент н резьбе„И'р = нсЯ /16 — момент сопротивления кру- чению. Если в формулу (14.7) подставить приведенные зависимости, то после преобразований получаем Геометрическое подобие резьб позволяет приближенно принять г(з/Иэ = 1,1; ~~ = 2'30' и К = 0,15 (что соответствует гр~ = 8'30').
С учетом этих значений Иными словами, действие момента Т учитывают увеличе- Р нием нормальных напряжений в 1,3 раза. Таким образом, если стержень винта нагружен силой затяжки Р, условие прочности его в затянутом соединении можно записать в виде Из 14.8, при проектном расчете, можно определить диаметр дз' а по нему подобрать резьбу (определение Р, см. Я 14.8). Проверочный расчет витков резьбы на срез и смятие производят только в случаях, когда одна из деталей с резьбой выполнена нз материала менее прочного, чем у другой детали. Срез резьбы винта проходит по диаметру дн резьбы гайки— по диаметру г( (рис. 14.14). Таким образом, для резьбы винта где Н вЂ” высота гайки'„(г Р'/Р— коэффициент полноты резьбы (для метрической резьбы й 0,87); /г — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы из-за ошибки шага (для резьб с крупным шагом /г = 0,7...0,75, с мелким — й,„= 0,65...0,7).
Напряжение смятия в резьбе где з Н/Р— число витков резьбы гайки; Р— шаг резьбы; [о1,„— допускаемое напряжение смятия для менее прочной детали резьбовой пары. Принимают [о),„= (0,3...0,4)о,. 14.8. Расчет групповых резьбовых соединений Различают два вида соединений по характеру действия нагрузки: в плоскости стыка соединяемых деталей (рис. 14.15 и 14.16) или перпендикулярно плоскости стыка (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
