Резьбовые соединения Содержание лекции Общие положения

Резьбовые соединения

Содержание лекции § Общие положения § Резьбовые соединения § Достоинства резьбовых соединений § Недостатки резьбовых соединений § Классификация резьб § Основные геометрические параметры резьбы § Типы резьб

Достоинства и недостатки резьбовых соединений Достоинства: 1) универсальность, 2) высокая надёжность, 3) малые габариты и вес крепёжных резьбовых деталей, 4) способность создавать и воспринимать большие осевые силы, 5) технологичность и возможность точного изготовления. Недостатки: 1) значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения; 2) низкий КПД подвижных резьбовых соединений.

Классификация резьбовых соединений 1) По форме поверхности, на которой образована резьба 2) По форме профиля резьбы

Классификация резьбовых соединений 3) По направлению винтовой линии: правая и левая. 4) По числу заходов: однозаходные, многозаходные 5) По назначению: - крепёжные, - крепёжно-уплотняющие, - резьбы для передачи движения (ходовая).

Основные геометрические параметры резьбы

Типы резьб § Резьба метрическая ГОСТ 9150 -81 § Резьба метрическая коническая ГОСТ 2529 -82 § Резьба трапециидальная ГОСТ 9484 -81 § Резьба упорная ГОСТ 10177 -82 § Резьба круглая СТ СЭВ 3293 -81 § Резьба трубная цилиндрическая ГОСТ 6357 -81 § Резьба дюймовая § Резьба прямоугольная § Специальная

Метрическая резьба

Типы крепежных деталей § Болты § Винты § Шурупы/ / Саморезы § Шпильки § Гайки § Шайбы

Болтовые соединения

Достоинства и недостатки болтовых соединений «+» § Просты в изготовлении; § Не требует нарезания резьбы на соединяемых деталях. «-» § Обе соединяемые детали должны иметь место для; расположения головки болта и гайки; § При завинчивании и отвинчивании гайки необходимо удерживать головку болта во избежание прокручивания; § Значительно искажают очертания изделия.

Болтовое соединение Dотв. = 1, 1*dб

Винты

Способы соединения винтами

§ а) болтовое соединение; б) винтовое соединение

Шпилечное соединение

Шурупы (саморезы)

Форма резьбы саморезов § Для повышения самонарезающих свойств уменьшается угол при вершине профиля резьбы, нарезать на резьбе насечку (1), изготовить нитку резьбы с волнообразным профилем (2)

Типы наконечников шурупов и саморезов

Виды шурупов и саморезов Универсальные шурупы ГОСТ 1144 -80 – с полусферической головкой и прямым шлицем, ГОСТ 1145 -80 – с потайной головкой, прямой шлиц или крестообразный Phillips, ГОСТ 1146 -80 – с полупотайной головкой и шлицем Phillips.

§ Саморез «Chipboard» § Шуруп с шестигранной головкой по DIN 571 и ГОСТ 11473 -75 ( «глухарь» ) § Шурупы по DIN 7981, DIN 7982, DIN 7983

Саморезы для крепления плит § Саморезы для крепления гипсокартонных плит § Саморезы для крепления гипсоволоконных плит § Саморезы для крепления плит и листов ДСП, ДВП, фанеры

Шурупы и саморезы для крепления листового металла и металлического профиля § Саморезы с прессшайбой § Саморез с полуцилиндрической головкой § Саморезы с шестигранной головкой § Шурупы по DIN 7504

Кровельные саморезы Специальные шурупы и саморезы § Шурупы по бетону

§ Оконные саморезы § Юстировочные шурупы § Рамные шурупы § Шурупы (винты) для строительных лесов

§ Шурупы-гвозди § Мебельный шуруп «Confirmat» § Винты-самонарезы по DIN 7500 -C § Крюки- шурупы

Способы стопорения резьб 1) повышая и поддерживая трение § Контргайкой § Пружинной шайбой § Самостопорящейся гайкой

Способы стопорения резьб 2) Жесткая фиксация гайки на стержне винта § штифтом коническим разводным § разводным шплинтом § винтом, ввинченным в гайку § парной вязочной проволокой

Способы стопорения резьб 3) Жесткая фиксация шайбы § деформируемыми шайбами § шайба жестко соединенная с деталью

Эффективность стопорения

Классы прочности резьбовых деталей § 11 классов прочности болтов: 3. 6; 4. 8; 5. 6; 5. 8; 6. 8; 8. 8; 9. 8; 10. 9; 12. 9. Класс прочности 3. 6: номинальное значение предела прочности на растяжение Ϭрас= 3*100 = 300 Н/мм². номинальный предел текучести Ϭт/Ϭрас = 6*10 Н/мм² § Классы точности гайки : 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0, 8 d и крупной резьбой; 5; 6; 8; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0, 8 d и мелкой резьбой; 04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0, 5 d до 0, 8 d.

Момент завинчивания в условиях самоторможения в резьбовых соединениях Ψ = 2° 30´) d 2=0, 9 d dcp=1. 4 d; f = 0, 15 Тзав=Тт+Тр Тт — момент сил трения на опорном торце гайки; Тр — момент сил трения в резьбе Tзав = 0, 5 Fd 2 [(Dcp/d 2)f+tg(ψ + φ)] Tотв = 0, 5 Fd 2 [(Dcp/ d 2)f+ tg (φ - ψ)] F – осевая нагрузка ψ—угол подъема резьбы φ — угол трения в резьбе; f – коэффициент трения

Расчет резьбовых соединений § Срез резьбы § Поломка стержня винта по резьбовому или переходному сечению § Разрушение винта у головки

Срез резьбы Условия прочности при срезе резьбы: τ=Fa/(π*d 1*H*k*km)≤[ τ] для винта τ=Fa/(π*D*H*k*km) ≤[ τ] для гайки где Fa-осевая сила d 1 -диаметр впадин винта D-диаметр впадин гайки H -высота гайки или высота ввинченной части винта k - коэффициент полноты резьбы k=(a*b)/P k=0. 87 для треуглдьных резьб km -коэффициент неравномерности нагрузки по виткам km=0. 6… 0. 7 большее значение выбирается, если соблюдается соотношение σвв/σвг>1. 3 σвв-предел прочности винта σвг - предел прочности гайки

Расчет винтов нагруженных осевой силой без начальной затяжки

Болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует Напряжение растяжения от силы Fзат. Напряжения кручения от момента ТР где d 2 - средний диаметр резьбы, ψ - угол подъема резьбы, φ = arctg fтр - угол трения в резьбе. Прочность болта определяется по эквивалентному напряжению Для метрических резьб

Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке § Болт поставлен с зазором Условие отсутствия сдвига деталей из условия равновесия детали 2: Прочность болта: где i - число плоскостей стыка деталей; f - коэффициент трения в стыке, f = 0, 15. . . 0, 2 ; к - коэффициент запаса, к = 1, 3. . . 1, 5 при статической нагрузке, к = 1, 8. . . 2, 0 при переменной нагрузке.

§ Болт поставлен без зазора Условие прочности по напряжениям среза і − число плоскостей среза. Расчеты на смятие проводят по условным напряжениям. Условие прочности по напряжениям смятия: для средней детали для крайней детали

Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей Расчетная (суммарная) нагрузка на болт − сила затяжки болта; - приращение нагрузки на болт, - внешняя нагрузка соединения, приходящаяся на один болт; - коэффициент внешней нагрузки, учитывающий − податливость болта, равная его удлинению при единичной нагрузке; − суммарная податливость деталей. Сила окончательной затяжки стыка от одного болта:

Условие нераскрытия стыка: Сила затяжки, обеспечивающая нераскрытие стыка: Условие прочности болта при статической нагрузке:

Расчеты соединений, включающих группу болтов Нагрузка соединения сдвигает детали в стыке Болты поставлены без зазора для средней детали для крайней детали

Болты поставлены с зазором затягивают одинаково с затяжкой: Прочность болтов:

Нагрузка соединения раскрывает стык деталей Расчеты из условия нераскрытия стыка. Сила R 1 растягивает болты и уменьшает силу затяжки на: Из условия нераскрытия стыка: Условие прочности деталей по максимальным напряжениям смятия.

Расчеты соединений, включающих группу болтов Равнодействующая нагрузка перпендикулярна плоскости стыка и проходит через его центр тяжести Внешняя нагрузка, которой приходится на один болт: где z − число болтов. Расчетная нагрузка болтов или приблизительно

Изображение резьбы на стержне Изображение резьбы в отверстии Изображение резьбового соединения