Все стандартные резьбы удовлетворяют условию самоторможения, так как их угол подъема резьбы λ значительно меньше угла трения ρ. Однако практика эксплуатации машин показала, что при динамических нагрузках происходит само отвинчивание гаек и винтов. Существуют многочисленные средства стопорения резьбовых соединений, которые основаны на следующих основных принципах:
1. Стопорение дополнительным трением в резьбе при помощи контргаек, пружинных шайб и т. п. При стопорении контргайкой (рис. 3.25 а), дополнительное трение в резьбе возникает за счет упругих сил растянутого участка болта между гайками.
В настоящее время контргайки применяются редко из-за двойного расхода гаек и отсутствия надежности стопорения.
Пружинные шайбы (рис. 3.25, б) представляют один виток цилиндрической винтовой пружины с квадратным сечением и заостренными краями. Вследствие большой упругости они поддерживают натяг в резьбе. Острые края шайбы, врезаясь в торцы гайки и детали, препятствуют само отвинчиванию гайки.
2. Стопорение фиксирующими деталями, т. е. шплинтами (рис. 3.26, а), проволокой (рис. 3.26, б), различными стопорными шайбами с лапками, которые отгибают после завинчивания гаек или винтов (рис. 3.26, в).
3. Стопорение приваркой (рис. 3.27, а) или пластическим деформированием: расклепыванием (рис. 3.27, б), кернением (рис. 3.27, в). Применяются, когда соединение не требует разборки.
4. Стопорение с помощью паст и лаков.
Материалы резьбовых деталей
При выборе материала для резьбовых деталей учитывают величину и характер нагрузки, условия работы, способ изготовления. Стандартные крепежные резьбовые детали общего назначения изготовляют из мало- и среднеуглеродистых сталей Ст. 3, Ст. 4, 10, А12, 20, 35 и др. Эти стали в условиях массового производства позволяют изготовлять резьбовые детали методом холодной штамповки с последующей накаткой резьбы. Они хорошо обрабатываются резанием. Легированные стали 35Х, ЗОХГСА применяют для весьма ответственных винтов, болтов, шпилек и гаек.
Резьбовые изделия, подверженные действию воды или других окислительных сред, оксидируют, омедняют, оцинковывают и т. п. для повышения коррозионной стойкости. В настоящее время для резьбовых деталей применяют также неметаллические материалы (нейлон, полиамид и др.).
Механические свойства сталей для резьбовых соединений указаны ниже:
Марка стали Предел текучести σт, н/мм 2
20 ……………………………………..245
ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Случай 1. Болт нагружен осевой растягивающей силой. Гайка завинчивается, но не затягивается. Последующая затяжка болта отсутствует.
Примером служит болтовое соединение грузовой скобы (рис. 3.32).
Рис. 3.32. Грузовая скоба (1- свинцовое кольцо)
Случай 2. Винт нагружен осевой растягивающей силой. Гайка завинчивается, но не затягивается. Затягивание резьбы производится под нагрузкой.
Примером является резьбовое соединение винтовой стяжки (рис, 3.33). В период подтягивания под нагрузкой винт испытывает растяжение и кручение.
Рис. 3.33. Винтовая стяжка
Случай 3. Болтовое соединение нагружено поперечной силой.
В этом соединении (рис. 3.34) болт ставится с зазором в отверстия деталей. При затяжке болта на стыке деталей возникают силы трения, которые препятствуют относительному их сдвигу.
Рис. 3.34. Схема применения болта, нагруженного поперечной силой
Для разгрузки болтов от поперечной силы применяют различные замки, втулки, штифты и др. (рис. 3.35). Роль болта в таких случаях сводится к обеспечению плотного соприкосновения деталей.
Рис. 3.35. Устройства для разгрузки болтов от поперечных сил
Для уменьшения диаметров болтов применяют также точеные (калиброванные) болты, устанавливаемые в отверстия из под развертки. Они могут быть цилиндрическими (рис. 3.36, а) или конусными (рис. 3.36, б). Эти болты работают на срез, как штифты.
Рис. 3.36. Схемы применения болтов, поставленных без зазора
Случай 4. Болтовое соединение предварительно затянуто при сборке и нагружено внешней осевой растягивающей силой.
Этот случай соединения (рис. 3.37) часто встречается в машиностроении для крепления крышек цилиндров, подшипниковых узлов и т. п.
Рис. 3.37. Схема применения болтового соединения, нагруженного внешней осевой растягивающей силой:
а — болт не затянут, б — болт затянут, в — к затянутому болту приложена внешняя сила Q ..
Рис. 3.39. Пример подшипникового узла
Рис. 3.40. Применение шпилечного соединения на крышке газового резервуара
Случай 5. Болтовое соединение предварительно затянуто при сборке и нагружено внецентренной растягивающей силой.
В этом соединении применяют болты с костыльной головкой (рис. 3.41,a).
Рис. 3.41. Резьбовое соединение болтами с костыльной головкой
При конструировании любого резьбового соединения принимают меры, устраняющие перекосы опорных поверхностей под головку болта и гайку во избежание внецентренного нагружения: черные поверхности деталей под гайки и головки цекуют, приливы (бобышки) фрезеруют, а в отдельных случаях применяют косые шайбы (рис. 3.42).
