6.12. Распределение осевой силы по виткам резьбы гайки

Осевая сила по виткам резьбы гайки распределяется неравномерно из-за неблагоприятного сочетания деформаций винта и гайки (витки в наиболее растянутой части винта взаимодействуют с витками наиболее сжатой части гайки).

Впервые статически неопределимая задача о распределении нагруз­ки по виткам гайки была решена известным русским ученым Н. Е. Жу­ковским в 1902 г. В дальнейшем это решение подтвердилось многочис­ленными экспериментальными и теоретическими исследованиями. Было установлено, что в десятивитковой гайке на первый со стороны опор­ного торца наиболее нагруженный виток приходится 34 % общей осе­вой нагрузки, на второй 23 %, на десятый < 1 %. Учитывая неравно­мерность распределения нагрузки по виткам резьбы, оказывается бес­полезным большое увеличение высоты гайки или глубины завинчива­ния. Принимают число витков гайки z< 8. Стандартная крепежная гайка нормальной высоты имеет z =6. Глубину завинчивания винтов и шпилек в тело деталей см. в § 6.4.

На практике применяют специальные гайки (рис. 6.34), в которых выравнивание нагрузки в резьбе происходит за счет повышения подат­ливости витков резьбы винта (а) или гайки (б), что повышает уста­лостную прочность соединений до 30%.

Рис. 6.34. Конструкции гаек для выравнивания сил

по виткам резьбы: а —гайка с поднутрением; б—гайка с конической выточкой

79

Контрольные вопросы

1. Что представлят собой винтовая линия при развертке прямого кругового цилин­дра на плоскость?

1. Что такое профиль резьбы, шаг резьбы, ход резьбы, угол профиля и угол подъе­ма резьбы?

2. Какие различают типы резьб по профилю, по назначению? Какие из них стан­дартизованы?

3. Почему метрическая резьба с крупным шагом имеет преимущественное приме­нение в качестве крепежной? В каких случаях применяют резьбы с мелким шагом?

4. Какие основные виды резьбовых соединений применяют в машиностроении? Дайте их сравнительную оценку.

5. Какие различают болты и винты по назначению и конструкции?

6. На каких принципах основаны применяемые способы стопорения резьбовых де­талей от самоотвинчивания?

7. Из каких материалов изготовляют резьбовые и крепежные детали? Что характе­ризуют числовые обозначения классов прочности стальных винтов, например класс проч­ности 5.6?

8. От каких основных факторов зависит момент завинчивания в резьбовом соеди­нении?

10. Почему в винтовых механизмах для передачи движения применяют не треуголь­ный, а трапецеидальный профиль резьбы? От чего зависит КПД винтовой пары?

10. Какие напряжения испытывает болт в момент затягивания?

10. Какие напряжения испытывает предварительно затянутый болт, поставленный с зазором, при нагружении соединения сдвигающей силой?

11. Какие напряжения испытывает болт, поставленный без зазора в отверстие из-под развертки, при нагружении соединения сдвигающей силой?

12. Почему в предварительно затянутом болтовом соединении, нагруженном внеш­ней растягивающей силой, применяют податливые болты и жесткие детали стыка? Какое влияние оказывают упругие прокладки на нагруженность болта в таком соединении?

13. Почему нецелесообразно большое увеличение глубины завинчивания (высоты гайки)?