6.5. Резьбовые соединения

Резьбовыми называют соединения деталей с помощью резьбы. Они являются наиболее распространенным видом разъемных соеди­нений.

6.5.1. Крепежные детали и стопорящие устройства

Наибольшее распространение среди резьбовых деталей полу­чили крепежные болты, винты, шпильки, гайки. Под болтом или винтом понимают стержень с головкой и одним резьбовым концом. Шпилька имеет два резьбовых конца. Гайка - это деталь с резь­бовым отверстием.

С помощью этих деталей образуют разъемные соединения болтом, винтом и шпилькой в разнообразных конструкциях. Тип соединения определяется прочностью материалов соединяемых дета­лей, частотой сборки и разборки соединений в эксплуатации, а также особенностями конструкции и технологии изготовления со­единяемых деталей.

Для предохранения повреждений поверхностей соединяемых деталей при завинчивании и увеличения опорной поверхности гай­ки используют шайбы.

При статических нагрузках самоотвинчивание резьбовых деталей не наблюдается, так как все крепежные резьбы выполняются самотормозящимися (явление самоотвинчивания не должно наблюдать­ся). При динамических и вибрационных нагрузках может произойти самоотвинчивание гаек и винтов.

Для предотвращения самоотвинчивания резьбовых деталей при­меняют различные средства стопорения. Основные из них – контр­гайки, пружинные шайбы, стопорные шайбы, шплинты. Если не требу­ется разборка соединения, гайки устанавливают наклеп, произво­дят кернение, расклепывание и приварку.

Штифты, винты, упругие контргайки, проволока также могут выполнять функции стопорения.

Болты, винты, шпильки и гайки изготавливают из мало- и среднеуглеродистых сталей Ст 3 кп, Ст 5, 10, 10 кп, 15, 20, 30, 45 и др. В ответственных случаях (ударные нагрузки, высокие тем­пературы) применяют легированные стали 40Х, З8ХА, ЗОХГСА, 35ХГСА, 40ХН2МА и др., а также титановые сплавы (резьбовые дета­ли из титановых сплавов по сравнению со стальными имеют повышен­ную прочность и примерно в два раза легче).

Пружинные шайбы изготавливают из рессорно-пружинных сталей 65, 70, 75, 65Г.

Гайки изготавливают из стали Ст 3.

Механические характеристики материалов крепежных деталей нормированы ГОСТ 1759-82. Для стальных болтов, винтов и шпилек предусмотрено 12, а для гаек - 7 классов прочности и соответст­вующие им марки сталей.

6.5.2. Резьба и ее параметры

Резьба является основным элементом резьбового соединения. Резьба образует выступы по винтовой линии на поверхности винта и гайки (наружная и внутренняя). Может изготавливаться на цилинд­рической (цилиндрическая резьба) и конической (коническая резьба) поверхностях заготовки. Бывает правая, если винтовая линия направлена вверх слева направо, и левая при направлении ее вверх права налево. Наиболее применяемые правые резьбы. Если на поверхность детали наносится один винтовой выступ, резьбу назы-

вают однозаходной. Применяют также многозаходные резьбы.

Основные параметры цилиндрической резьбы (рис.6.17): d, D – наружные диаметры соответственно болта и гайки; d₁, D₁; d₂, D₂ – внутренние и средние диаметры резьбы; d₃ – внутренний ди­аметр болта по дну впадины; Р – шаг (расстояние между одноимен­ными сторонами двух смежных профилей);– угол подъема резьбы, т.е. угол развертки винтовой линии по среднему диаметру резьбы:; P_h – ход резьбы (осевое перемещение гайки за один оборот): для однозаходной резьбы Р_h=Р, для многозаходной – P_h=n·P, где n – число заходов резьбы (рис. 6.18).

Рис. 6.17 Рис. 6.18

По форме профиля крепежные резьбы бывают треугольные и круглые; резьбы винтовых механизмов (ходовые резьбы) - трапецеидальные, упорные, прямоугольные.

Метрическая резьба (ГОСТ 24705-81) – основной вид резьбы крепежных деталей (см. рис. 6.17). Бывает с крупным и мелким ша­гом, но чаще выполняют наиболее износостойкую и технологичную резьбу с крупным шагом.

Дюймовая резьба подобна метрической (α = 55°, у метричес­кой α = 60°).

Трубные резьбы (цилиндрическая и коническая) служат для со­единения труб и арматуры.

Трапецеидальная резьба технологична, отличается высокой прочностью витков и является основной для винтовых механизмов.

Упорная резьба имеет несимметричный профиль витков и выпол­няется на винтах, воспринимающих значительную одностороннюю на­грузку.

Прямоугольная резьба сложна в изготовлении и применяется редко.

Геометрические параметры резьб (кроме прямоугольной) и их допуски стандартизованы.

Резьбу получают методом резания, накатыванием, литьем и прессованием.