Тема 3.14.1  Разъемные соединения. Типы резьбы

Тема 3.14.1  Разъемные соединения. Типы резьбы

Разъёмными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделий. Наиболее распространёнными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Резьбовые соединения

Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба получается прорезанием на поверхности стержня канавок при движении плоской фигуры – профиля резьбы (треугольника, трапеции и т.д.)

Достоинства резьбовых соединений

· универсальность,

· высокая надёжность,

· малые габариты и вес крепёжных резьбовых деталей,

· способность создавать и воспринимать большие осевые силы,

· технологичность и возможность точного изготовления.

Недостатки резьбовых соединений

· значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения;

· низкий КПД подвижных резьбовых соединений.

Классификация резьб

По форме поверхности, на которой образована резьба (рис. 3.14.1):

цилиндрические; конические.

Рисунок 3.14.1 Виды резьбы по форме поверхности

По форме профиля резьбы: треугольные (рис.4.3.2.а), трапециидальные (рис. 3.14.2.б), упорные (рис.3.14.2.в), прямоугольные (рис.3.14.2.г) и круглые (рис. 3.14.2.д).

Рисунок 3.14.2 Формы профиля резьбы

По направлению винтовой линии: правая и левая.

По числу заходов: однозаходные, многозаходные (заходность определяется с торца по количеству сбегающих витков).

По назначению: крепёжные, крепёжно-уплотняющие, резьбы для передачи движения.

Крепежные резьбы применяют в резьбовых соединениях. Они имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, высокой прочностью и технологичностью.

Крепежно-уплотняющие резьбы применяют в соединениях, где требуется герметичность. Эти резьбы также треугольного профиля, но без радиальных зазоров.

Резьбы для передачи движения применяются в винтовых механизмах и имеют трапецеидальный или прямоугольный профиль, который характеризуется меньшим трением.

Основные геометрические параметры резьбы

Наружный диаметр болта d, гайки D (рис.3.14.3); внутренний диаметр болта d₁, гайки D₁; средний диаметр болта d₂, гайки D₂; угол профиля a;

шаг резьбы р – расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении; ход резьбы р_h = zp – расстояние между одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении; число заходов z; угол подъёма резьбы ψ (чем больше заходность резьбы, тем больше угол подъема резьбы).

Рисунок 3.14.3 Геометрические параметры резьбы

Типы резьб

Резьба метрическая ГОСТ 9150-81

Метрическая резьба наиболее распространенная среди крепежных резьб. Она имеет профиль равностороннего треугольника с углом при вершине 60⁰ Метрические резьбы изготовляют с мелким шагом (рис. 3.14.4.а), крупным шагом (рис. 3.14.4.б). В качестве основной крепежной применяют резьбу с крупным шагом. Она менее чувствительна к изнашиванию и неточностям изготовления. Резьба с мелким шагом меньше ослабляет деталь и характеризуется повышенным самоторможением за счет малого угла подъема винтовой линии. Ее применяют в резьбовых соединениях, работающих при знакопеременных нагрузках, а также в тонкостенных деталях.

Рисунок 3.14.4 Резьба метрическая

Резьба метрическая коническая ГОСТ 2529-82 (рис. 3.14.5 и рис. 3.14.6) Соединение наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической резьбой

Рисунок 3.14.5 Цилиндрическое резьбовое соединение

Рисунок 3.14.6 Коническое резьбовое соединение

Резьба трапециидальная ГОСТ 9484-81 (рис. 4.3.7)

   

Рисунок 3.14.7 Резьба трапециидальная

Профиль резьбы – равнобочная трапеция с углом 30⁰. Применяется в передаче винт-гайка, а также для передачи реверсивного движения под нагрузкой (ходовые винты станков).

Резьба упорная ГОСТ 10177-82 (рис. 3.14.8)

Рисунок 3.14.8 Резьба упорная

Упорная резьба имеет профиль неравнобочной трапеции с углом 27⁰. Применяется также в передаче винт-гайка при больших односторонних нагрузках (грузовые винты прессов, домкраты).

Резьба круглая СТ СЭВ 3293-81 (рис. 3.14.9)

Рисунок 3.14.9 Резьба круглая

Профиль состоит из дуг, сопряженных короткими линиями. Резьба характеризуется высокой динамической прочностью. Применяется в тяжелых условиях эксплуатации в загрязненных средах (в пожарной и гидравлической арматуре, в тонкостенных изделиях – цоколи и патроны эл. ламп, противогазы).

Резьба дюймовая (рис. 3.14.10)

Резьба имеет профиль равнобедренного треугольника с углом при вершине

550.

Рисунок 3.14.10 Резьба дюймовая

Применяется при ремонте деталей импортных машин.

Резьба трубная цилиндрическая ГОСТ 6357-81 (рис. 3.14.11)

Рисунок 3.14.11 Резьба трубная цилиндрическая

Трубная цилиндрическая резьба является мелкой дюймовой резьбой, но с закругленными выступами и впадинами. Из-за отсутствия радиальных зазоров она герметична и применяется для соединения труб. Большую герметичность дает трубная коническая резьба.

Резьба прямоугольная (рис. 3.14.12)

Профиль резьбы – квадрат. При ее изнашивании образуются зазоры. Которые трудно устранить. Применяется редко.

Рисунок 3.14.12 Резьба прямоугольная

Контрольные вопросы

1. К какому виду соединений относятся резьбовые соединения?

2. Как классифицируют резьбы в зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба?

3. Как классифицируют резьбы в зависимости от формы профиля резьбы?

4. Как классифицируют резьбы в зависимости от назначения?

5. Где применяют резьбы?

6. Назовите достоинства и недостатки резьбовых соединений.

7. Что понимают под профилем резьбы, шагом резьбы, углом профиля и углом подъема резьбы?

8. Где применяется метрическая резьба? Какие различают виды метрической резьбы?

9. Где применяют трубную, дюймовую, трапецеидальную, круглую и упорную резьбы? Какой профиль они имеют?

1. В каких случаях применяют резьбу с мелким шагом?
2. Почему крепежные детали имеют резьбу треугольного профиля?
3. Почему в грузовых винтах применяется упорная однозаходная резьба?

Расчёт резьбы на прочность

Основным критерием работоспособности крепёжных резьбовых соединений является прочность. При расчёте резьбы условно считают, что все нитки резьбы нагружены одинаково, а неточность в расчёте компенсируют значением допустимого напряжения.

Условие прочности резьбы на срез имеет вид:

где Q – осевая сила,

А_ср – площадь среза витков нарезки.

Условие прочности резьбы на смятие имеет вид:

s см =  Q  / A см £ [ s см ]

где А_см – условная площадь смятия.

Расчёт незатянутых болтов

Условие прочности нарезанной части стержня на растяжение имеет вид:

Расчёт затянутых болтов. Согласно условию прочности s £ [ s ], запишем

где Q_расч = 1,3Q, [ s ] - допускаемое напряжение при растяжении.

Допускаемые напряжения:

при расчёте на растяжение:                    

при расчёте на срез:                                 [ t _ср ]= 0,4 s _т  ;

при расчёте на смятие:                            [ s см   ] = 0,8 s т;

Шпоночные соединения

Шпоночными соединениями называют разъёмные соединения составных частей изделий с применением шпонок. Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы колеса. Шпонка представляет собой стальной брус, который вставляется в пазы вала и ступицы. Она служит для передачи вращающего момента между валом и ступицей колеса, шкива, звездочки. Шпоночные соединения широко применяются во всех отраслях машиностроения при малых нагрузках и необходимости легкой сборки, разборки. По мере роста нагрузок применение шпоночных соединений сокращается.

Типы шпонок

· Призматические шпонки (рис. 3.14.22): со скругленными торцами; с плоскими торцами;

с одним плоским, а другим скругленным торцом.

· Сегментные шпонки (рис. 3.14.23).

· Клиновые шпонки (рис. 3.14.24).

· Тангенциальные шпонки (рис. 3.14.25).

Шпоночные соединения подразделяют на напряжённые и ненапряжённые. Ненапряженные соединения получают с помощью призматических и сегментных шпонок. Напряженные соединения получают с помощью применения клиновых и тангенциальных шпонок.

Рисунок 3.14.22

Призматические шпонки не удерживают насаженные детали от осевого смещения. Чтобы застопорить деталь, применяют распорные втулки1 (рис. 3.14.22) или установочные винты 1 (рис. 3.14.23).

Рисунок 3.14.23 Сегментные шпонки

Сегментные шпонки применяют в соединениях, передающих небольшие вращающие моменты. Они просты в изготовлении и при монтаже.

Клиновые шпонки (рис. 3.14.24) имеют форму односкосных клиньев с уклоном. Такой же уклон имеют пазы в ступицах деталей. Клиновые шпонки забивают в пазы. Поэтому создается напряженное соединение. Эти шпонки передают не только вращающий момент, но и удерживают деталь от осевого смещения. Соединения клиновыми шпонками применяют в тихоходных передачах.

Рисунок 3.14.24 Клиновые шпонки

Тангенциальные шпонки состоят из двух односкосных клиньев. Они вводятся в пазы ударом. Применяют для валов с диаметром более 60 мм при передаче больших вращающих моментов.

Рисунок 3.14.25 Тангенциальные шпонки

Шлицевые соединения

Шлицевые соединения образуются выступами – зубьями на валу и соответствующими впадинами - шлицами в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые грани зубьев. Шлицевое соединение условно можно рассматривать как многошпоночное. Шлицевые соединения широко распространены в машиностроении. Их размеры также стандартизованы.

Тема 3.14.1  Разъемные соединения. Типы резьбы

Разъёмными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделий. Наиболее распространёнными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Резьбовые соединения

Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.

Резьба получается прорезанием на поверхности стержня канавок при движении плоской фигуры – профиля резьбы (треугольника, трапеции и т.д.)