Різьбові з'єднання. Кут підйому різьблення

Поняття про гвинтову лінію. Якщо (рис. 166 а) прямокутний трикутник ABC, вирізаний з паперу або з тонкої жерсті, сторона АВ якого дорівнює довжині кола πD основи циліндра Е, навернути на циліндр так, щоб сторона АВ збіглася з основою циліндра, то сторона АС утворює на бічній поверхні його лінію, звану гвинтовою.

Освіта гвинтового різьблення. Припустимо, що плоска фігура, наприклад трикутник abc (рис. 166 б), стороною ab стосується утворює циліндра Е і розташований в площині, що проходить через його вісь. Припустимо, що цей трикутник переміщається, залишаючись у площині, що проходить через вісь циліндра Е, причому вершина його ковзає по гвинтовій лінії, нанесеній на циліндрі. При переміщенні трикутника на бічній поверхні циліндра Е виходять гвинтовий виступ N і гвинтова канавка М, що утворюють зовнішнє гвинтове різьблення.

Якби трикутник abc переміщався по гвинтовій лінії, нанесеній на внутрішній циліндричній поверхні (на стінках отвору), на цій поверхні була б утворена внутрішнє гвинтове різьблення.

Гвинтовий виступ різьблення, що вийшов після одного повного обороту утворює її фігури, називається витком.

Профіль різьблення. Гвинтові різьблення, прийняті на практиці, утворені переміщенням по бічній поверхні циліндра не тільки трикутника, а й інших плоских фігур (трапецій, квадрата і т. д.), що вибираються залежно від умов, у яких працює різьблення. Відповідно до цієї основної ознаки, що характеризує різьблення, є її профіль.

Профілем різьблення називається переріз її витка площиною, що проходить через вісь циліндра (тобто діаметральної площиною), на якому утворена різьблення.

Мал. 166. Освіта гвинтового різьблення

Елементи профілю різьблення. Елементами профілю різьблення є його бічні сторони, кут, вершина та западина.

Кутом профілю називається кут між бічними сторонами витка, виміряний у діаметральній площині. Цей кут (рис. 167 а) позначається буквою α.

Мал. 167. Елементи профілю (а, б) та крок різьблення (в)

Вершиною профілю називається лінія, що з'єднує бічні сторони його по вершині витка (Р, рис. 167, а, б).

Впадиною профілю називається лінія, що утворює дно гвинтової канавки (R, рис. 167, а б).

Обриси вершини та западини можуть бути плоскозрізаними (рис. 167 а) або закругленими (рис. 167 б).

Крок різьби. Наступним елементом, що характеризує різьблення, є її крок.

Крок різьблення - це відстань між двома однойменними (тобто правими або лівими) точками двох сусідніх витків, виміряна паралельно осі різьблення.

На рис. 167, такими точками є точки А і А 1 точки В і В 1 , точки С і C 1 і т. д. Відстань між цими точками, виміряне паралельно лінії 00 (т. е. осі різьблення), і є крок різьблення, позначається літерою S.

Майже всі різьблення, прийняті в машинобудуванні, крок вимірюється в міліметрах. Існують, однак, також різьблення, у яких крок виражається числом витків різьблення на 1 дюйм її довжини.

Крім гвинтів, на токарному верстаті нарізаються черв'яки, що мають модульний або питний крок.

Діаметри різьблення. Розрізняють три діаметри різьблення: зовнішній, внутрішній та середній.

Зовнішнім діаметром різьблення (d) називається діаметр циліндра, описаного біля бічної поверхні різьблення.

Для болта зовнішній діаметр відповідає діаметру по вершинах профілю (рис. 168 а), виміряному перпендикулярно до осі різьблення, а для гайки - по западинах профілю (рис. 168 б).

Мал. 168. Діаметри різьблення: зовнішній та внутрішній (а, б) та середній (в)

Внутрішнім діаметром різьблення (d 1) називається діаметр циліндра, вписаного в різьбову поверхню.

Для болта внутрішній діаметр відповідає діаметру по западинах профілю (рис. 168 а), виміряному перпендикулярно до осі різьблення, а для гайки - по вершинах профілю (рис. 168 б).

Середнім діаметром різьблення (d 2) називається діаметр циліндра, співвісного з різьбленням, що утворюють якого діляться бічними сторонами профілю на рівні відрізки.

На рис. 168, цей циліндр, що має загальну вісь з різьбленням, показаний штрих-пунктирними лініями. На малюнку АВ = ВС = CD і т. д., а тому d 2 – середній діаметр.

Кут підйому різьблення. При нарізанні різьблення на токарному верстаті необхідно враховувати кут його підйому.

Кутом підйому називається кут, утворений напрямом різьбового виступу різьблення з площиною, перпендикулярною до його осі.

Права та ліва різьблення. У напрямку витка розрізняють праві (рис. 169 б) і ліві (рис. 169 а) різьблення.

Мал. 169. Ліва (а) та права (б) різьби

Якщо підйом різьблення гвинта, покладеного на долоню правої руки, збігається з напрямком відігнутого великого пальця, це різьблення правою.

Збіг підйому різьблення з напрямком відігнутого великого пальця лівої руки показує, що це різьблення ліве.

На гвинт з правим різьбленням гайка обертається при обертанні вправо (за годинниковою стрілкою), на гвинт з лівим різьбленням - при обертанні вліво (проти годинникової стрілки).

На сьогоднішній день у сфері машинобудування часто застосовують різні різьбові з'єднання. Різьблення це складний технологічний процес, що вимагає певних навичок і умінь. Для нарізування різьблення необхідно вміти налаштовувати верстат, підбирати, заточувати і встановлювати різальний інструмент і звичайно вміти користуватися різьбовими вимірювальними приладами. В даний час часто застосовується метричне різьблення (має трикутний профіль). Почнемо все по порядку і спочатку розберемо загальні поняття:

Профіль різьблення

Профіль метричного різьблення схожий на рівносторонній трикутник із кутом 60°. Вершинки різьблення можуть бути гострими та злегка зрізаними, це залежить від заточування різця та глибини різання. Не рекомендується робити метричне різьблення з іншим кутом, так як це буде порушення вимог до метричного різьблення зокрема до її профілю. Видозмінений профіль різьблення впливає на різьбове з'єднання деталей, наприклад, гвинт і гайка.

Профіль зовнішнього різьблення рис. зліва та внутрішнього різьблення рис. справа

Профіль метричної та профіль циліндричного різьблення та її розгортання

• d, d1, d2- Зовнішній, внутрішній і середній діаметр болта
• D, D1, D2– зовнішній, внутрішній та середній діаметр гайки
• р- Крок; ω - Кут підйому

Крок різьби

Крок різьблення – це відстань між двома вершинками різьблення виміряними вздовж осі

Кут підйому різьблення – це кут, утворений напрямом виступу різьблення та площиною, перпендикулярною до осі різьблення. Визначається за такою формулою:

tgω=p/( π d2)

Хід різьблення – однозахідне різьблення дорівнює її кроку. Якщо різьблення має кілька заходів k , то хід різьблення розраховується за такою формулою: за один оборот гайка переміститься в осьовому напрямі в k разів далі.

Ph = pk

Класифікація різьблення

По виду поверхні: циліндричні та конічні.

За ознакою розташування різьблення: зовнішні та внутрішні.

У напрямку гвинтового виступу різьблення: праві та ліві.

За кількістю заходів: однозахідні – утворені одним виступом і багатозахідні – утворені двома і більше виступами різьблення.

За профілем:

Трикутні	Трапецеїдальні	Завзяті	Трикутні для трубної та циліндричного різьблення

За призначенням: кріпильні та ходові

За системою розмірності: метричніα =60° та дюймові α =55°.

Вихідний профіль метричної різьби це трикутник висотою Р з кутом 60°. Вершина трикутника зрізана, западина профілю різьблення має плоску або закруглену форму. Закруглена форма краще. Метричне різьблення виконується з великим та дрібним кроком. Діаметри та кроки метричного різьблення обумовлені в ГОСТ 8724-81, а профіль та його розміри ГОСТ 9150-81. Розміри дюймового різьблення виражені в дюймах (один дюйм дорівнює 25,4 мм), вихідний профіль дюймового різьблення це трикутник з кутом при вершиніα = 55 °.

Лекція 15

12. З'ЄДНАННЯ

12.1. Різьбові з'єднання

12.1.1. Загальні відомості та основні види та параметри різьблення. Класи міцності та матеріали різьбових деталей.

Різьбовими з'єднаннями називають роз'ємні з'єднання деталей за допомогою різьблення або різьбовими кріпильними деталями - гвинтами, болтами, шпильками, гайками.

Різьблення утворюється шляхом нанесення на поверхню деталей гвинтових канавок з перетином згідно з профілем різьблення. Утворені таким чином виступи звуться витків.

Термін різьблення походить від технологічного процесу її виготовлення – нарізування. Термін гвинт застосовують як загальний, що поєднує також болти і шпильки, і як приватний, що позначає деталь, що вкручується. Термін болт передбачає взаємодію гвинта з головкою та гайки. Гайка - це деталь з різьбовими отворами, яку нагвинчують на гвинт.

Різьбові з'єднання знайшли широке застосування у машинобудуванні. У сучасних машинах деталі, що мають різьблення, становлять понад 60% загальної кількості деталей. До них відносяться більшість кріпильних деталей, корпусних, наприклад, корпус двигуна з різьбовими отворами для шпильок, вали, наприклад колінчасті вали у зв'язку з кріпленням кришок корінних і шатунних підшипників.

Широке застосування різьбових з'єднань визначається:

Можливість створення великих осьових сил;

Зручностями форм та малими габаритами.

Крім кріпильних цілей гвинтові пари застосовують для здійснення поступального руху, наприклад, у підйомнику автомобіля.

До основних розмірів різьблення відносяться діаметри, профіль, крок та кут підйому (рис. 12.1).

Діаметри різьблення: зовнішній d, внутрішній d1 та середній d2 . Профіль різьблення – це профіль виступу та канавки у площині її перерізу. Кут профілю a- Кут між суміжними бічними сторонами.

Мал. 10.1. Основні параметри різьблення

Профіль різьблення характеризується також:

Висотою вихідного трикутника різьблення Н;

Робочої висоти профілю різьблення Н1.

Крок різьби Р– відстань між найближчими точками однойменних бокових сторін профілю різьблення.

Для багатоходового різьблення вводять додатковий термін – хід гвинта Рh, рівний добутку кроку Ррізьблення на число заходів z

Для однозахідного різьблення поняття крок та хід збігаються.

Мал. 12.2. Кут підйому різьблення

Кут підйому різьблення y- Кут, утворений дотичною до гвинтової лінії. Розгорнемо гвинтову лінію (рис. 12.2) по середньому діаметру і визначимо тангенс кута підйому різьблення

. (12.2)

Різьблення за призначеннямподіляються на такі групи:

Кріпильні різьблення, призначені для кріплення деталей. Їх виконують, зазвичай, трикутного профілю. Застосування цього профілю викликається підвищеним тертям, підвищеною міцністю різьблення, зручністю виготовлення.

Кріпильно-ущільнюючі різьби призначені як для скріплення деталей, так і для запобігання витіканню рідин (у з'єднаннях трубопроводів). Ці різьблення виконують трикутними, але без зазорів.

Різьблення для передачі руху (у ходових та вантажних гвинтах). Для зменшення тертя ці різьби виконують трапецеїдальними з симетричним та несиметричним профілем, а іноді з прямокутним профілем.

Різьблення в нашій країні та закордоном стандартизовані.

Метричне різьблення(рис. 12.3) стандартизована і є в нашій країні основним трикутним різьбленням.

https://pandia.ru/text/78/173/images/image017_15.gif" width="236" height="31">.

Робоча висота профілю

.

Робоча висота профілю

.

Метричне різьблення поділяють на різьблення з великими та дрібними кроками. За основну прийнято різьблення з великим кроком. Різьблення з дрібним кроком застосовується при динамічних навантаженнях, деталі, у яких різьблення застосовується для регулювання. Кроки всіх метричних різьблення представляють ступінчастий арифметичний ряд.

Метричне різьблення з великим кроком позначається буквою Мі числом, що виражає діаметр різьблення в мм, наприклад М20. Для метричного різьблення з дрібним кроком додатково вказується крок ланцюга, наприклад М20´ 1,5 .

Трубне різьблення стандартизоване і застосовується для з'єднання труб та арматури трубопроводів. Трубне різьблення являє собою дрібне дюймове різьблення, яке виконується із закругленнями профілю і без зазорів по виступах і западинах для кращого ущільнення. Через велике поширення взаємнозамінних деталей з трубним дюймовим різьбленням вона зберігає основне застосування. За основний (номінальний) розмір, що характеризує різьблення та вказується в позначенні різьблення, застосовують умовний внутрішній діаметр труби (прохід у світлі).

Конічне різьбленнястандартизована та забезпечує непроникність без спеціальних ущільнень. Її застосовують для з'єднання труб, установки пробок тощо. Непроникність досягається щільним приляганням профілів по вершинах.

Кріпильні гвинтиКріпильні гвинти в залежності від типу різьбового з'єднання застосовують наступні виконання (рис. 12.4):

Гвинти з гайками, які називаються болтами (рис. 12.4, а);

Гвинти, що загвинчуються в одну із деталей, що скріплюються (рис. 12.4, б);

Шпильки з гайками (рис. 12.4, в).

Болти застосовують для скріплення деталей невеликої товщини, при необхідності частого відгвинчування та загвинчування.

Гвинти застосовують у разі досить великої товщини деталі та її міцності, відсутності місця для гайки.

Шпильки застосовують у тих же випадках, що і гвинти, але коли матеріал деталі не забезпечує необхідної міцності при частих розбираннях і збирання.

Мал. 12.4. Основні типи різьбових з'єднань

Сталеві болти, гвинти та шпильки відповідно до стандарту ГОСТ 1759-70 виготовляють 12 класів міцності

Клас міцності позначається двома числами. Перше число, помножене на 100, вказує мінімальне значення межі міцності, друге, поділеної на 10, вказує на відношення межі плинності до межі міцності, а, отже, їх добуток, є межею плинності. Наприклад, клас міцності болта – 4,6 має межу міцності sУ = 4 × 100 = 400 МПа, межа плинності – sТ = (6/10) × 400 = 240 МПа; при класі міцності болта 10.9 , sУ = 10 × 100 = 1000 Мпа, а sТ = (9/10) × 1000 = 900 Мпа. При стиснених габаритах приймають різьбові деталі високого класу точності, що дозволяє знизити масу вузла. При цьому матеріал різьбових деталей приймають леговані сталі типу 35Х, 40Х, 40Г2 тощо. Термообробка дозволяє підвищити міцність різьбових деталей на 75%.

За відсутності підвищених вимог щодо металоємності та при небезпеці перекосів опорних поверхонь, вибирають різьбові деталі з пластичних сталей типу 10, 20, 30 тощо.

12.1.2. Момент загвинчування, ККД та умова самогальмування.При розгляді сил у гвинтовій парі зручно розрізати різьблення по середньому діаметру в похилу площину, а гайку замінити повзуном (рис. 12.5).

Мал. 12.5. Сили взаємодії між гвинтом і гайкою при

загвинчуванні

Сила взаємодії похилої площини з повзуном при відносному русі є рівнодією Fнормальної сили та сили тертя. Отже, ця сила нахилена до нормалі n- nпід кутом тертя j. Внаслідок розкладання рівнодіючої сили Fна окружну Ftта осьову Fо, отримуємо

, (12.3)

де j- Кут тертя , f’- наведений коефіцієнт тертя у різьбленні .

Момент Тзавзагвинчування гайки або гвинта з головкою представляється сумою моменту Тру різьбленні та моменту Ттна торці гайки чи головки гвинта.

Обертальний момент Тр, який необхідно прикласти при загвинчуванні гайки (момент у різьбленні), має вигляд

. (12.4)

Опорну поверхню гайки та головки гвинта представляють кільцевий із зовнішнім діаметром, рівним розміру під ключ гайки. аі внутрішнім діаметром, рівним діаметру отвору під гвинт d0 . Тоді середній діаметр кільцевої поверхні становитиме .

Момент на торці гайки представимо твором

. (12.5)

Момент загвинчування запишемо з урахуванням залежностей (12.4) та (12.5)

https://pandia.ru/text/78/173/images/image028_10.gif" width="208" height="27">. (12.7)

Підставляючи (12.7) (12.6), отримуємо співвідношення між осьовою силою і силою на ключі .

Таким чином, виграш у силі дуже значний. Тому при перезатяжці болтів і шпильок діаметром менше 12 мм є небезпека зриву різьблення та руйнування їх стрижнів. Наприклад, болт М6 зі Ст3 руйнується при зусиллі на рукоятці стандартного ключа 90 ... 100 Н. Тому у відповідальних випадках застосовують спеціальні ключі з контрольованим моментом затягування.

ККД різьблення визначають як відношення корисної роботи на гвинті до роботи, що витрачається на ключі при повороті на довільний кут. Для простоти та спільності виводу зручно розглядати поворот на малий кут. dg, при якому сили навіть в умовах затягування різьби кріплення можна вважати постійними. Тоді ККД власне різьблення без урахування тертя на торці складе

де dh – осьове переміщення, що відповідає повороту на кут dg,

https://pandia.ru/text/78/173/images/image032_10.gif" width="343" height="56 src=">. (12.9)

Для кута підйому y = 2о30’та коефіцієнта тертя f = 0.15 (j= 8о40')ККД складає h = 0.22.

ККД гвинта з урахуванням тертя на торці гайки набуде вигляду

. (12.10)

При відкручуванні момент отримують, як і при загвинчуванні, при цьому змінюється тільки знак кута підйому на протилежний

https://pandia.ru/text/78/173/images/image035_7.gif" width="71 height=27" height="27">, , . (12.12)

Для нормального метричного різьблення з кутом підйому y = 2о30’самогальмування навіть за відсутності тертя на торці гайки настає при j > 2,30’, тобто при коефіцієнті тертя f > 0,045. За наявності тертя на торці гайки самогальмування настане за коефіцієнта тертя f > 0,02.

Таким чином, при статичних навантаженнях є великі запаси надійності затягування. Однак в умовах вібраційних навантажень коефіцієнт і кут тертя різко знижується, що може призвести до послаблення затягування різьблення, щоб уникнути якого і використовуються спеціальні стопорні пристрої.

Запобігання різьбовим з'єднанням від самовідгвинчування. Всі різьби кріплення задовольняють умові самогальмування навіть без урахування додаткового тертя на торці гайки або головки гвинта. Однак, як показує досвід експлуатації, при змінному чи ударному навантаженні спостерігається ослаблення різьблення. Тому необхідні спеціальні засоби стопоріння.

Використовують такі види стопоріння:

Додаткове тертя;

Спеціальними елементами – шплінтами, шайбами;

Пластичне деформування або приварювання після затягування.

Взаємодія між гвинтом та гайкою. Розподіл осьової сили між витками різьблення гвинта та гайки було б рівномірним, якби різьблення виготовлялося абсолютно точно і податливість різьблення була б значно вищою, ніж податливість гвинта та гайки. Насправді ні те, ні інше умова немає.

Завдання розподілу сил між витками різьблення гвинта та гайки є статично невизначеним. Для гайки з 10 витками це завдання вирішив. На перший, найбільш навантажений виток, припадає до 1/3 всього навантаження, а на останній, 10-й виток різьблення гайки, припадає менше 1/100 загальної сили. Деформації у

різьблення за рахунок похибки профілю, контактні деформації та місцеві пластичні деформації дещо знижують навантаження на 1-й виток різьблення гайки.

При такій різкій нерівномірності навантаження витків немає необхідності робити висоту гайки більшою, ніж 10 кроків різьблення.

Параметри, що визначають форму та розміри профілю різьблення (див. рис. 1):

• крок різьбиР;
• висота теоретичного профілюН - висота трикутного профілю з гострими кутами, отриманого при продовженні бокових сторін профілю до їхнього перетину;
• робоча висота профілю h - висота, на якій нитки болта (гвинта) та гайки стикаються;
• кут профілюα - кут між прямолінійними бічними сторонами профілю;
• кут нахилу профілю- кут між бічною прямолінійною стороною та перпендикуляром до осьової лінії різьблення.

Для різьблення з симетричним профілем кут нахилу профілю дорівнює половині кута профілю.

Метричне різьблення (рис. 2) - основне трикутне кріплення різьблення. Метричні різьблення бувають з великими та дрібними кроками. Найбільш поширена метрична різьблення з великим кроком, так як в порівнянні з різьбленнями з дрібними кроками вона менш впливає на знос і помилки виготовлення. Метричні різьблення з дрібними кроками в порівнянні з різьбленням з великим кроком при одному і тому ж зовнішньому діаметрі забезпечують деталі більші міцність (глибина канавок різьблення менше і внутрішній діаметр різьблення більше) і надійність від самовідгвинчування (крок різьблення, а отже, і кут підйому різьблення менші ). Тому метричні різьблення з дрібними кроками застосовують при виготовленні тонкостінних різьбових деталей, що служать для регулювання і схильних до дії динамічних навантажень.

Дюймове різьблення (рис. 3), так само як і метричне, - трикутне, кріпильне. Її застосовують замінити різьбових деталей старих і імпортних машин, ввезених із країн, у яких застосовується дюймова система заходів (США, Англія та інших.), й у деяких випадках.

Метричне конічне різьблення

Метричне конічне різьблення має трикутний профіль, аналогічний (за розмірами елементів профілю) профілю метричного різьблення за ГОСТ 25229-82 (СТ РЕВ 307-76). Вона застосовується для конічних різьбових щільних (непроникних) з'єднань.

Кругле різьблення (рис. 4) застосовується для гвинтів, що несуть великі динамічні навантаження, що працюють у забрудненому середовищі з частим відгвинчуванням та загвинчуванням (вагонні зчіпки, пожежна арматура), а також у тонкостінних виробах, як, наприклад, на цоколях та патронах електричних ламп частин протигазів тощо. п. Декілька видів круглого різьблення стандартизовані.

Трапецеїдальне різьблення (рис. 5) - основне різьблення передач гвинт - гайка та черв'яків черв'ячних передач. Вона зручна для виготовлення, в порівнянні з трикутним різьбленням має менші втрати на тертя, а в порівнянні з прямокутною міцніша.

Наполегливе різьблення (рис. 6) має несиметричний трапецеїдальний профіль витків. Застосовується для гвинтів, що сприймають велике однобічне осьове навантаження в пресах, натискних пристроях прокатних станів, вантажних гаках і т.п.

Трубна циліндрична, трубна конічна та конічна дюймова

Трубна циліндрична (рис. 7), трубна конічна (рис. 8) і конічна дюймова (рис. 9) різьблення являють собою дрібні трикутні дюймові різьби, що ущільнюють. Вони застосовуються в основному для з'єднання труб та арматури трубопроводів. Конічні різьби забезпечують герметичність з'єднання різьбових деталей без спеціальних ущільнень.

Прямокутне (і квадратне) різьблення виготовляється на токарно-гвинторізних верстатах. Такий спосіб не дозволяє отримати високу точність, і тому це різьблення застосовується порівняно рідко і відповідно не стандартизовано.

Розміри стандартного різьблення приймають за відповідним ГОСТом залежно від зовнішнього діаметра dрізьблення.

Дослідження міцності різьблення показують, що осьове навантаження розподіляється між витками різьблення нерівномірно, що пояснюється не лише неможливістю виготовлення абсолютно точного різьблення, а й несприятливим поєднанням деформацій болта та ганки (болт розтягується, а гайка стискається). Для спрощення розрахунків різьблення на міцність умовно приймають, що осьове навантаження розподіляється між витками різьблення рівномірно. Розрахунок різьблення на міцність роблять зазвичай як перевірочний.

З рис. 1 видно, що якщо на деталі, що сполучаються різьбленням (болт і гайку і ін.) діє осьова сила F, то витки різьблення кожної деталі працюють на зріз, зминання та вигин.

Різьблення деталі кріплення розраховують тільки на зріз і зминання, так як розрахунок її на вигин за формулами опору матеріалів дуже умовний.

При однакових матеріалах різьбових деталей, що сполучаються, розрахунок різьблення на міцність проводять за охоплюваної деталі за формулами:
на зріз

на зминання


де c - розрахункова напруга на зріз різьблення;
σ sm - розрахункова напруга на зминання між витками різьблення;
n - число витків різьблення, що сприймають навантаження;
k - коефіцієнт повноти різьблення (див. рис. 1), що показує відношення висоти витка в небезпечному перерізі до кроку різьблення;
[τ c ] - допустима напруга на зріз різьблення;
[σ sm ] - допустима напруга на зминання різьблення.

Коефіцієнт повноти різьблення для метричного різьблення болтів, гвинтів і шпильок (див. рис. 1) k = 0,75; гайок k = 0,88; трапецеїдального різьблення k=0,65.

Якщо охоплююча різьбова деталь виготовлена ​​иэ менш міцного матеріалу, ніж матеріал різьбленням деталі, то розрахунок різьблення на зріз слід виконувати для кожної з цих деталей. Умова міцності деталі, що охоплює, на зріз

Так як міцність різьблення стандартних кріпильних деталей гарантована ГОСТом, то розрахунок різьблення цих деталей на міцність не виробляють.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО РІЗЬБОВІ СПОЛУКИ

Різьбові з'єднання є найбільш поширеними роз'ємними з'єднаннями. Їх створюють болти, гвинти, шпильки, гайки та інші деталі, забезпечені різьбленням. Основним елементом різьбового з'єднання є різьблення, яке виходить шляхом прорізання на поверхні деталей канавок по гвинтовій лінії. Гвинтову лінію утворює гіпотенуза прямокутного трикутника при навертанні на прямий круговий циліндр (рис. 3.1).

Якщо плоску фігуру (трикутник, трапецію тощо) переміщати по гвинтовій лінії так, щоб її площина під час руху завжди проходила через вісь гвинта, то ця фігура утворює різьблення відповідного профілю (рис. 3.2)

Класифікація різьблення

Залежно від форми поверхні, де утворюється різьблення, розрізняють циліндричні і конічні різьблення (Рис. 3.3).

Залежно від форми профілю різьби діляться на п'ять основних типів: трикутні (рис.3.4, а), завзяті (рис. 3.4, б), трапецеїдальні (рис. 3.4,в), прямокутні (рис. 3.4, г) та круглі ( рис, 3.4, буд).

Залежно від напрямку гвинтової лінії різьблення бувають праві та ліві (рис. 3.5). У правого різьблення гвинтова лінія піднімається зліва нагору направо. Ліва різьблення має обмежене застосування.

Залежно від числа заходів різьблення поділяються на однозахідні (рис. 3.5, б) та багатозахідні (рис. 3.5, а).

Багатозахідні різьби виходять при переміщенні по гвинтових лініях кількох розташованих профілів. 3ахідність різьблення легко визначити з торця гвинта за кількістю витків, що збігають. Як правило, всі кріпильні різьбові деталі мають однозахідне різьблення.

Залежно від призначення різьблення поділяються на кріпильні та передачі руху. Кріпильні різьблення застосовують у різьбових з'єднаннях; вони мають трикутний профіль, який характеризується:

а) великим тертям, що оберігає різьблення від самого відгвинчування; б) високою міцністю; в) технологічністю.

Різьблення для передачі руху застосовуються в гвинтових механізмах і мають трапецеїдальний (рідше прямокутний) профіль, який характеризується меншим тертям.

Геометричні параметри різьблення

Основними геометричними параметрами циліндричного різьблення є (рис. 3.6):

d – зовнішній діаметр номінальний діаметр різьблення;

d 1 -внутрішній діаметр різьблення;

d 2 - середній діаметр різьби, тобто діаметр уявного циліндра, на якому ширина витка дорівнює ширині западини;

S-крок різьблення, тобто відстань між однойменними сторонами двох сусідніх витків в осьовому напрямку;

S 1 -хід різьблення, тобто відстань між однойменними сторонами одного і того ж витка в осьовому напрямку (див. рис. 3.5);

для однозахідного різьблення S 1 =S,

для багатозахідних різьблень S1=zS, де z-число заходів;

α - кут профілю різьблення (див. рис. 3.4);

λ - кут підйому різьблення (див. рис. 3.1), тобто кут, утворений гвинтовою лінією за середнім діаметром різьблення та площиною, перпендикулярною до осі гвинта;

Основні типи різьблення

Метричне різьблення (Див. рис. 3.6). Це найбільш поширена з кріпильних різьблень. Має профіль як рівностороннього трикутника, отже, α = 60°. Вершини витків і западин притуплюються по прямій або дузі, що зменшує концентрацію напруги, оберігає різьблення від пошкоджень, а також задовольняє норми техніки безпеки. Радіальний зазор у різьбленні робить її не герметичною.

За ГОСТ 9150-59 метричні різьблення діляться на різьблення з великим і дрібним кроком (див. табл. 3.1) Як основне кріплення застосовують різьблення з великим кроком, так як вона менш чутлива до зносу і неточностей виготовлення. Різьблення з дрібним кроком різняться між собою коефіцієнтом подрібнення, тобто ставленням великого кроку до відповідного дрібного кроку (рис. 3,7). Різьблення з дрібним кроком менше послаблюють деталь і характеризуються підвищеним самогальмуванням, оскільки при малому кроці кут підйому гвинтової лінії λ малий (див. формулу 3.1). Дрібні різьблення застосовуються в різьбових з'єднаннях, схильних до змінних і знакозмінних навантажень, а також в тонкостінних деталях (на деталях з пластмас метричне різьблення виготовляється за ГОСТ 11709-66.).

Дюймове різьблення (1 дюйм дорівнює 254 мм). (Рис. 3.8). Має профіль у вигляді рівнобедреного трикутника з кутом при вершині =55°. Застосовується лише під час ремонту деталей імпортних машин. Виготовляється за ОСТ НКТП 1260.

Трубне різьблення . Трубне циліндричне різьблення (рис. 3.9) є дрібним дюймовим різьбленням, але із закругленими виступами і западинами. Відсутність радіальних проміжків робить різьбове з'єднання герметичним. Застосовується для з'єднання труб. Виготовляється за ГОСТ 6357-52.

Високу щільність з'єднання дає трубне конічне різьблення (ГОСТ 6211-69).

Трапецеїдальне різьблення (Рис. 3.1.). Це основне різьблення передачі гвинт-гайка (див. нижче). Її профіль – рівнобічна трапеція з кутом α = 30°. Характеризується невеликими втратами на тертя, технологічна. К.п.д. вище, ніж для різьблення з трикутним профілем. Застосовується передачі реверсивного руху під навантаженням (ходові гвинти верстатів тощо. п.) Розміри різьблення наведено у табл. 3.2.

Наполегливе різьблення (Рис. 3.11). Має профіль у вигляді нерівнобічної трапеції з кутом 27 °. Для можливості виготовлення різьблення фрезеруванням робоча сторона профілю має кут нахилу 3 °. К.п.д. вище, ніж у трапецеїдальної різьби. Заокруглення западин підвищує втомну міцність гвинта. Застосовується у передачі гвинт-гайка при великих односторонніх осьових навантаженнях (вантажні гвинти пресів, домкратів тощо). Виготовляється за ГОСТ 10177-62.

Таблиця 3.2

Різьблення трапецеїдальне за ГОСТ 9484-60 (витяг)

Розміри мм по рис. 3.10

Прямокутне різьблення (Рис. 3.12). Профіль різьблення квадрат. З усіх різьблення має найвищий к.п.д., так як кут профілю різьблення, α=0. Має знижену міцність. При зношуванні утворюються осьові зазори, які важко усунути. Має обмежене застосування в малонавантажених передачах гвинт – гайка.

Круглі різьблення (Рис. 3.13). Профіль різьблення складається з дуг, сполучених короткими прямими лініями. Кут профілю =30 о. Різьблення характеризується високою динамічною міцністю. Стандарту немає. Має обмежене застосування за важких умов експлуатації у забрудненому середовищі. Технологічна при виготовленні виливкою, накаткою та виловом на тонкостінних виробах.