Крепежные детали и соединения

 

Более 60% деталей машин имеют резьбы, поэтому для любого инженера, а тем более инженера-конструктора, знания в области резьбовых соединений просто необходимы.

Выполнение задания «Крепежные детали и соединения» подготавливает студентов к изучению других дисциплин, составляющих основу инженерного образования.

Соединение деталей с помощью резьбы является одним из старейших видов соединений. Более чем 60% деталей продукции современного машиностроения имеют резьбу. Резьбы для неподвижных соединений принято называть крепежными, для подвижных – кинематическими (ходовыми). В технике соединением называют только неподвижные связи. В случае «подвижного резьбового соединения» принято говорить о передачах винт-гайка, преобразующих вращательное движение в поступательное и наоборот.

Широкое применение резьбовых соединений определяется следующими причинами:

а) возможностью создания больших осевых сил, превышающих прикладываемую в 70–100 раз ввиду клинового действия резьбы, а также большого отношения длины ключа к радиусу резьбы;

б) малыми габаритами; 

в) простотой изготовления.

Обычное формирование резьбы нарезанием все чаще, особенно при производстве крепежа (винтов, болтов, шпилек, гаек) заменяется деформацией (накаткой). Снижают трудоемкость сборки применением самосверлящих и самонарезающих винтов. Получает распространение резьбовыдавливающий крепеж, который раскатывает для себя метрическую резьбу при наворачивании в гладкое отверстие. Он имеет трехгранный скругленный профиль поперечного сечения и первые несколько витков меньшего диаметра.

Наиболее распространены крепежные резьбы: метрическая и трубная; кинематические (ходовые) – трапецеидальная, упорная, круглая.

Для повышения герметичности крепежных резьб они изготавливаются без зазоров или делаются коническими. В тех случаях, когда кпд резьбы не имеет большого значения, в качестве ходовых могут использоваться и резьбы метрические, например, резьбы на шпинделе и в штуцере вентиля.

РЕЗЬБА. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

В связи с широким распределением, резьбы в свое время стали первым объектом стандартизации в машиностроении. Стандартизованы термины и определения, профиль, диаметры и шаги, основные размеры, допуски и посадки и т. д.

В основе формирования всех резьб лежит понятие винтовой линии.

Винтовая линия резьбы может быть получена как траектория точки, равномерно перемещающейся по образующей цилиндра или конуса при равномерном вращении образующей вокруг оси (рис. 3.1).

Винтовая поверхность резьбы образуется кривой (ломаной) линией, лежащей в одной плоскости с осью и перемещающейся относительно оси таким образом, что каждая точка этой линии движется по винтовой линии резьбы (рис. 3.2).

Выступ резьбы – выступающая часть материала детали, ограниченная винтовой поверхностью резьбы.

Резьба – один или несколько равномерно расположенных выступов резьбы постоянного сечения (профиля), образованных на боковой поверхности прямого кругового цилиндра или прямого кругового конуса.

Заход резьбы – это начало выступа резьбы. Если резьба образована одним, двумя или тремя выступами, то принято говорить соответственно об одно-, двух- и трехзаходных резьбах.

а)                                       б)

 

 

Рис. 3.1. Винтовая цилиндрическая линия:

(а – образование; б – развертка);

ψ – угол подъема винтовой линии; Рh – ход резьбы

(осевое перемещение за один оборот)

 

                            а)                                             б)

 

       

                          в)                                               г)

 

 

Рис. 3.2. Образование винтовой поверхности цилиндрической резьбы:

 а – ломаная (кривая) образующая винтовой цилиндрической поверхности;

б – наружная винтовая поверхность; в – внутренняя винтовая поверхность;

г – осевое сечение соединения внутренней и наружной винтовых поверх ностей.

 

Очевидно, чем больше число заходов, тем больше угол подъема резьбы ψ. В качестве примера образования резьбы можно рассмотреть процесс навивки на цилиндрический стержень проволоки треугольного сечения (витки плотно прилегают друг к другу) (рис. 3.3).

 

а)                               б)                              в)

 

              P_h = P                      P_h = 2P                        P_h = 3P     

 

Рис. 3.3. Образование резьбы: а – одним выступом (однозаходная);

б – двумя выступами (двухзаходная); в – тремя выступами (трехзаходная)

Шаг резьбы Р – расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между средними точками (на диаметрах d₂и D₂) ближайших одноименных боковых сторон профиля резьбы (на рис. 3.3 Р и Р_h условно показаны на диаметрахd ).

Ход резьбы Р _h – расстояние по линии, параллельной оси резьбы, между любой исходной средней точкой на боковой стороне резьбы и средней точкой, полученной при перемещении исходной по винтовой линии на угол 360˚.

Между шагом резьбы Р, ходом резьбы Р_h и числом заходов n очевидно соотношение Р_h = n хР.

Основной профиль резьбы, общий для наружной и внутренней резьбы (рис. 3.4) – линия, используемая при образовании винтовых поверхностей (см. рис. 3.2а, г). Основной профиль и его положение относительно оси определяются размерами d, D, d₁, D₁, d₂, D₂, α, P, H и Н₁.

 

 

 

Рис. 3.4. Основной профиль резьбы:

d (D) – номинальный диаметр резьбы винта (гайки); d₁ (D₁) – внутренний диаметр резьбы винта (гайки); d₂ (D₂) – средний диаметр резьбы винта (гайки); Р – шаг резьбы; α – угол профиля; Н₁ – рабочая высота профиля;