18
Резьбовые детали

Резьбовые детали

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Резьбовые детали

Резьбовые детали

Page 2: Резьбовые детали

Резьбовые соединения являются разъемными.

Размеры резьбы стандартизованы, что обеспечивает их взаимозаменяемость.

Page 3: Резьбовые детали

Крепежные резьбыМетрическая (треугольная) резьба

наружный диаметрвнутренний диаметршаг рабочая высота профиляугол профиля

Дюймовая Трубная Круглая

Page 4: Резьбовые детали

Ходовая резьба

Прямоугольная

Трапецеидальная

Упорная

Page 5: Резьбовые детали

М16хPn3 P1,5 LH М - метрическая резьба,

16 - диаметрPn3 – ход резьбы,

1,5-шаг, LH- левозаходная.

Tr 16 x 8(P4)Tr – трапецеидальная

P4 – шаг8/4=2 (двухзаходная)

S28 x 10(PS)S- упорная

G 1G-трубная

1 дюймовая

угол подъема винтовой линии где – ход резьбычисло заходов витка

𝑡𝑔𝜑=𝑃𝜋 𝑑2

Page 6: Резьбовые детали

Силовые соотношения в винтовой паре

сила затяжки болта (осевая сила)

Момент трения, возникающий на опорной поверхности балки:

средний диаметр опорной поверхности

𝐹 𝑜=𝑝𝑜 ∙(𝜋 ∙𝑆2

4+𝜋 ∙𝑑0

2

4)

𝑇 тр=𝐹 0 ∙ 𝑓 тр ∙𝑑0+𝑠2

Page 7: Резьбовые детали

Рассмотрим винтовую пару с прямоугольной резьбой, развернув виток резьбы по среднему диаметру:

𝐹тр=𝐹 𝑛 𝑓

𝑡𝑔𝜑=𝐹тр

𝐹𝑛

𝐹 𝑛+𝐹тр=𝐹 𝑡+𝐹𝑎

𝑡𝑔 (𝜓+𝜑 )=𝐹 𝑡

𝐹𝑎

Момент силы в резьбе:

𝑇 𝑝=𝑑22∙𝐹 𝑡=𝐹 𝑎 ∙ 𝑡𝑔(𝜓+𝜑) ∙

𝑑22

𝑇 завин .=𝑇 тр+𝑇 𝑝

Page 8: Резьбовые детали

Схемы сил на витках прямоугольной и треугольной резьбы при

𝛼=60 ˚ , 𝑓 ’=1,15 ∙ 𝑓𝛼=30 ˚ , 𝑓 ’=1,04 ∙ 𝑓𝛼=0 ˚ , 𝑓 ’= 𝑓

𝑭 𝒂=𝑭𝒏

𝐹тр .прямоуг .=𝐹𝑛 ∙ 𝑓=𝐹 𝑎 ∙ 𝑓

𝑭 𝒂=𝑭𝒏′ =𝑭𝒏 ∙𝐜𝐨𝐬 (

𝜶𝟐

)

𝐹трΔ=𝐹𝑛=𝐹 𝑛 ′

cos (𝛼 /2)∙ 𝑓 =

𝐹 𝑎

cos (𝛼 /2)∙ 𝑓

приведенный коэффициент

𝐹трΔ>𝐹тр .трапец.>𝐹тр .прямоуг .

Page 9: Резьбовые детали

Условия самоторможения

Все крепежные резьбы самотормозящие

Условие справедливо при статических нагрузках, при переменных нагрузках возможно самоотвинчивание. Для его предупреждения используют различные способы стопорения резьбовых соединений: контргайки, пружинные шайбы, шплинты, лаки, краски и другое.

Болтовое соединение нагруженное осевой силой:

условие самоторможения, где угол трения;

угол подъема.

Page 10: Резьбовые детали

В общем случае:

𝜌 ′=𝜓 где - приведенный угол трения – угол подъема

- момент в резьбе2

)'(2

22 dtgF

dFT arp

Page 11: Резьбовые детали

КПД винтовой пары

)'()'( 2

2

2.

.

tg

tg

dtgF

tgdF

dF

pF

A

A

a

a

t

na

затр

пол

Для увеличения КПД :• необходимо увеличение (применение многозаходной резьбы) и уменьшение • применение антифрикционных материалов• смазывание поверхности• применение шариковых винтовых пар

Page 12: Резьбовые детали

Критерии работоспособности

Повреждения:•разрушение витков резьбы (срез, износ витков)•разрушение стержня болта•нарушение герметичности, неподвижности соединения

• Прочность винтовой резьбы• Износостойкость винтовой резьбы• Прочность стержня болта• Надежность по условиям герметичности и неподвижности

Page 13: Резьбовые детали

Расчет витков на прочность

В стандартных резьбовых деталях прочность витков резьбы по условиям() превышает прочность стержня болта, поэтому расчет витков на прочность не проводят.

(∗){𝜏 среза≤ [𝜏 ]  𝜎 см≤ [𝜎см ]  

Page 14: Резьбовые детали

Расчет болтов на прочностьБолт затянут, внешняя нагрузка отсутствует:

𝜎=4 ∙𝐹 0

𝜋 ∙𝑑12

𝜏=𝑇 𝑝

𝑊=𝐹 𝑡 ∙

𝑑22

𝑊=𝐹𝑎 ∙𝑡𝑔(𝜑+𝜌 ′)

𝑑22

𝜋 ∙𝑑13

16

𝜎 экв❑ =√𝜎 2+3𝜏2 𝜎 экв=

1,3 ∙𝐹 0 ∙ 4

𝜋 ∙𝑑12

Способы контроля усилия затяжки:1. Измерение удлинения болта2. По углу поворота гайки3. По измерению момента завинчивания

– сила затяжки болта – внутренний диаметр – внешний диаметр

Page 15: Резьбовые детали

а) Болтовое соединение нагружено сдвигающей силой𝑑0=𝑑

𝜏=𝐹 ∙ 4𝜋 ∙𝑑2 ∙𝑖

≤[𝜏 ]

𝜎 см=𝐹𝑑 ∙𝑙

≤ [𝜎см ]

Болт поставлен без зазора.Затяжка необязательна, болт можно заменить штифтом.

– число плоскостей среза – min толщина соединительной детали

Page 16: Резьбовые детали

б) Болтовое соединение нагружено сдвигающей силой (с зазором)𝑑0>𝑑𝐹тр≥𝐹

𝐹тр=𝐹 0 ∙ 𝑓

𝐹 0≥𝐹 ∙𝑘𝑓

𝜎=1,3 ∙𝐹0 ∙4

𝜋 ∙𝑑12 ≤[𝜎 ]Условие прочности болта:

коэффициент запаса сцепления

1) Внешняя нагрузка на болт не передается;2) Расчет только на статическую прочность, даже при переменной внешней

нагрузке.Если сравнить (а) и (б): вариант (б) дешевле, потому что не требуется высокой

точности сопряжения. Нагрузка (а)<(б)Диаметр (а)<(б)

Page 17: Резьбовые детали

Затянутое резьбовое соединение, нагруженное осевой силойПриложена только :

∆ 𝑙дет=¿

𝐹0 ∙ 𝑙дет𝐴 дет∙𝐹 дет

=𝐹0 ∙𝜆 дет ¿

∆ 𝑙б=𝐹 0 ∙𝑙б𝐴б ∙𝐹б

=𝐹 0 ∙𝜆б

Детали и болт упругие– сила затяжки – внешняя нагрузка

Условие совместности деформаций:

𝛿б=𝐹 б ∙𝜆б𝐹 б=𝐹 ∙ 𝜒𝛿дет=𝐹 дет∙𝜆дет=(𝐹−𝐹б )∙𝜆дет удлинение болта

Page 18: Резьбовые детали

- суммарная нагрузка сжимающего стыка𝐹 ст Σ=𝐹0−𝐹 д=𝐹 0−(1− 𝜒 )∙𝐹

- условие не раскрытия стыка𝐹 ст Σ>0 ;𝐹 0>(1− 𝜒 ) ∙𝐹

- суммарная нагрузка растягивающая болт𝐹 б Σ=𝐹0+𝐹б=𝐹 0+𝐹 ∙ 𝜒

𝐹 0=𝑘 зап ∙𝐹 постоянная нагрузка

переменная нагрузка

- условие прочности болта𝜎=1 ,3∙𝐹 б Σ ∙4

𝜋 ∙𝑑12