Резьбовые соединения

Конструктивные формы резьбовых соединений. Наибольше распространение среди резьбовых деталей получили кре­пежные болты, шпильки, винты, гайки.

Соединение болтом (рис. 1.10, а) применяют для деталей сравнительно малой толщины, а также при многократной разработке и сборке соедине­ний. При большой толщине соединяемых деталей предпочтительны шпильки (рис. 5.1.10, в).

Рисунок 1.10. Виды резьбовых соединений: Рисунок 1.11. Формы головок болтов:

а — соединение болтом; б — соединение вин-а - шестигранные; б, е — полукруглые;
том; в — соединение шпилькой е, ж — цилиндрические; г, д — по

тайные.

Болты и крепежные винты различают по форме головок, форме стержня, а также по степени точности изготовления (рис. 1.11).

Чаще применяют болты и винты с шестигранной головкой, так как они позволяют приложить больший момент завинчивания и получить большие силы затяжки деталей.

Гайки различают в зависимости от формы, высоты и точности изготовле­ния (рис. 1.46, 1.47).

Шайбы подкладывают под гайки увеличивая этим опорную поверх­ность и предохраняя детали от задиров. Существуют шайбы пружинные, стопорные и др. применяемые для предохранения резьбовых деталей от самоотвинчивания.

Рисунок.12 - Виды гаек: Рисунок 1.13 - Гайки шестигранные:

а — гайка круглая, б — гайка-барашек а — нормальной высоты; б — высокая; в —

узкие; г — корончатые

КПД винтовой пары. При переменных нагрузках условие самоторможения не наблюдается, по­этому применяют различные способы стопорения.

КПД винтовой пары определяется как отношение полезной работы W_пна винте к затраченной W_З за один оборот винта или гайки.

где — угол подъема резьбы; — приведенный угол трения,

f' — приведенный коэффициент трения (рис. 1.1).

Значение КПД имеет смысл для передачи винт—гайка. Для повышения КПД применяют многозаходную резьбу с углом подъема до 40°, а также антифрикционные материалы (бронзу и др.), вводят смазочные материалы.

Классы прочности и материалы резьбовых изделий. Стальные болты, шпильки и винты изготовляют 12 классов прочности, которые обозначают двумя числами, разделенными точкой: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8 и т. д. Первое число, умноженное на 100, указывает мини­мальное значение временного сопротивления в Н/мм² (МПа); произве­дение чисел, умноженное на 10, определяют предел текучести в Н/мм².

Класс прочности деталей выбирается в зависимости от степени нагружен­ности. При малой нагруженности принять 5.6; 6.6 — для средней нагруженности; 12.9 — для высокой нагруженности.

Таблица 1.13 - Классы прочности и механические характеристики болтов, гаек (выборка)
Класс прочности	Временное сопротивление ств, Н/мм^2 (МПа)	Предел текучести от, Н/мм^2 (МПа)	Марка стали
			болта	гайки
4.6	400	240	20	20, СтЗкпЗ
5.6	500	300	30, 35	10, 10кп
6.8	600	360	20, 20кп	15, 15кп

Для стандартных крепежных резьбовых деталей общего назначения применяют низко- и среднеуглеродистые стали по ГОСТ 1759.4—87.

Таблица 1.14 - Механические характеристики марок сталей
Марка стали	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа	Предел выносли­вости МПа	Марка стали	Предел прочности , МПа	Предел текучести , МПа	Предел выносли­вости , МПа
СтЗ и 10	340	200	160	ЗОХ	800	640	280
20	400	240	170	30ХГСА	1000	900	300
35	500	300	180	ВТ16	1200	-	350
40	600	360	240

Углеродистые стали 10...35 являются дешевыми и позволяют изготов­лять болты, винты, гайки методом штамповки с последующей накаткой резьбы. Легированные стали ЗОХ, 30ХГСА применяют при высоких нагруз­ках на детали, испытывающих переменные и ударные нагрузки.

Значения допускаемых напряжений определяют в зависимости от предела текучести , так как в большинстве случаев резьбовые изделия изготовля­ют из пластичных материалов.

При расчете на растяжение: , ( — см. табл. 1.14).

При расчете на срез: []_ср = 0,4 .

При расчете на смятие: []_см = 0,8 .

Значения допускаемого коэффициента запаса прочности зависят от характера нагрузки, качества монтажа (контролируемая или неконтро­лируемая затяжка), материала крепежных деталей из углеродистых сталей:

для незатянутых соединений = 1,5...2 (в общем машинострое­нии);

для грузоподъемного оборудования = 3...4;

для затянутых соединений = 1,3...2, (при контролируемой затяж­ке) и — при неконтролируемой затяжке.

Таблица 1.15. Значение допускаемого коэффициента запаса [s]
Материал болта	[s]T при неконтролируемой затяжке и постоянной нагрузке при
	М6...М16	М16...М30	М30...М60
Углеродистая сталь	5...4	4...2,5	2,5...1,5
Легированная сталь	6,5...5	5...3.3	3,3