Резьбовые соединения. Общие сведения. Расчёты на прочность.

Основные детали резьбовых соединений-болты, винты, гайки и шайбы.

Болт-это стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом, на который навинчивается гайка. Болты применяют для соединения деталей относительно небольшой толщины, а так же в том случае, когда материал деталей не обеспечивает требуемой надёжности резьбы. При соединении болтами не требуется нарезать резьбу в соединяемых деталях.

Недостатки: в соединяемых деталях должно быть предусмотрено место для расположения головки болта и гайки. Поэтому масса болтового соединения несколько больше, чем соединения винтами.

Винт-это стержень с головкой на одном конце и резьбой на другом, которым он ввинчивается в резьбовое отверстие в одной из соединяемых деталей. Соединение винтами применяют при отсутствии места под гайку и в том случае, если одна из деталей имеет относительно большую толщину.

Шпильки используют вместо винтов, когда материал соединяемой детали с резьбовым отверстием не обеспечивает требуемой прочности и надёжности резьбы при частых сборках и разборках.

Основным элементом резьбового соединения является резьба. Профиль резьбы определяется формой сечения витков в осевой плоскости.

Виды: 1.по назначению: а) крепёжные(предназначенные для соединения деталей): - метрическая

- трубная

- круглая

- трапецеидальная

- прямоугольная

б) резьбы для ходовых механизмов.

2. По направлению линии витков: а)правая

б)левая

3. По числу заходов: а) однозаходная

б)многозаходная

Расчёт на прочность:

Рассмотрим 3 наиболее распространённых случая нагружения болтовых соединений.

1.(рис. а) Болт поставлен в отверстие с зазором и нагружен осевой силой. Вся нагрузка воспринимается стержнем болта, работающим на растяжение:

Из условия прочности по допускаемым напряжениям ≤[σ] определяют внутренний диаметр резьбы болта:

Величина допускаемого напряжения для сталей принимается равной (0,2…0,4)σ_т при постоянной нагрузке и (0,8…0,12) σ_т при работе по отнулевому циклу(меньшие значения выбирают для болтов диаметром d₁=6…16 мм, большие при d₁=16…30 мм). Найденое значение диаметра d₁ согласуют со стандартным.

2.(рис. б) Болт поставлен в отверстие без зазора(призонный болт) и соединение нагружено поперечной силой. Диаметр стержня болта находят из условия прочности на срез:

≤[τ_ср]

Откуда

d≥

здесь =(0,2…0,3) σ_т – допускаемое напряжение среза, Мпа; σ_т-предел текучести материала.

3. (рис. в) Болт установлен в отверстие с зазором и соединение нагружено поперечной силой. Основным условием нормальной работой соединения является неподвижность стыка F<F_тр, где F_тр-сила трения. Для создания силы трения резьбовое соединение должно быть затянуто. Сила предварительной затяжки определяется из условия F_тр= F_затf, где f=0,1…0,2-коэффициент трения. Затянутое болтовое соединение работает на растяжение и кручение. Расчёт ведётся по эквивалентным напряжениям:

Откуда внутренний диаметр резьбы болта

Диаметр болта с предварительной затяжкой в 2-3 раза больше, чем призонного болта, а масса такого соединения в 4-5 раз выше.