Детали машин и основы конструирования - часть 20

 

81

 

Î

 

резьбы ходовые для винтовых механизмов  (прямоугольная, трапецеи-
дальна симметричная, трапецеидальная несимметричная упорная) долж-
ны обладать малым трением для снижения потерь. 

  
Конструкции винтов и гаек весьма многообразны. 

Для малонагруженных и декоративных конструкций применяются вин-

ты  и  болты  с  коническими  и  сферическими  головками  (как  у  заклёпок), 
снабжёнными  линейными  или  крестообразными  углублениями  для  затяжки 
отвёрткой. Для соединения деревянных и пластмассовых деталей применяют 
шурупы и саморезы – винты со специальным  заострённым хвостовиком.  

Болты  и  гайки  стандартизованы.  В  их  обозначении  указан  наружный 

диаметр резьбы. 

Резьбовые соединения имеют ряд существенных достоинств: 

  высокая надёжность; 
  удобство сборки-разборки; 
  простота конструкции; 
  дешевизна (вследствие стандартизации); 
  технологичность; 
  возможность регулировки силы сжатия. 

 
Недостатки резьбовых соединений: 

` 

концентрация напряжений во впадинах резьбы; 

` 

низкая вибрационная стойкость (самоотвинчивание при вибрации). 

         

ОСНОВНАЯ                                  ТРУБНАЯ             КРУГЛАЯ             ДЛЯ ДЕРЕВА

         

РЕЗЬБЫ КРЕПЁЖНЫЕ 

    

ПРЯМОУГОЛЬНАЯ       ТРАПЕЦЕИДАЛЬНАЯ СИММЕТРИЧНАЯ        НЕСИММЕТРИЧНАЯ 

         

РЕЗЬБЫ ХОДОВЫЕ 

 

82

Это  серьёзные  недостатки,  однако,  их  можно  свести  к  минимуму  и, 

практически,  полностью исключить. Это делается посредством правильного  
проектировочного  расчёта  и  специальных    мер  стопорения,  называемых  на 
техническом языке "контровка".   Известны следующие виды стопорения. 

 

1.  Стопорение  дополнительным  трением,  за  счёт  создания  дополни-

тельных сил трения, сохраняющихся при снятии с винта внешней  нагрузки. 
 

 

  Контргайка  воспринимает  основную  осевую  нагрузку,  а 

сила  трения  и  затяжки  в  резьбе  основной  гайки  ослабляется. 
Необходима взаимная затяжка гаек.

 

 

Самоконтрящиеся  гайки  с  радиальным  натягом 

резьбы после нарезания резьбы и пластического обжа-
тия специальной шейки гайки на  эллипс.

 

 

Иногда  самоконтрящиеся  гайки  выполняются  с  не-

сколькими радиальными прорезями. 

 

 

Гайки с полиамидными кольцами без резьбы, ко-

торая  нарезается  винтом  при  завинчивании,  обеспе-
чивают  большие  силы  трения.  Применяют  поли-
амидную пробку в винте.

 

 

Контргайка  цангового  типа  (слева)  при  навинчива-

нии обжимается на конической поверхности. 

Контргайка  арочного  типа  (справа)  при  навин-

чивании разгибается и расклинивает резьбу.

 

 

Пружинные  шайбы  обеспечивают          трение  в  резьбе. 

Повышают сцепление врезанием своих острых срезов. Изго-
тавливаются   для правой и левой резьбы. Создают некоторое 
смещение нагрузки.

 

 

У пружинных шайб с несколькими отогнутыми усика-

ми сила упругости направлена строго по оси болта. 
Стопорение  пружинными шайбами ненадёжно.

 

 

83

 

    При    спокойных  нагрузках  резьбы  стопорят  специаль-
ными  винтами  через  медную  или  свинцовую  прокладку 
или  деформированием  гайки  с  прорезями,  перпендику-
лярными оси.

 

 

2.  Стопорение  специальными  запирающими  элементами,  полностью 

исключающими самопроизвольный проворот гайки. 
 

 

Шплинты  ГОСТ 397-79 сгибают из проволоки 

полукруглого 

сечения 

плоскими 

сторонами 

внутрь.  Выпадению  шплинта  препятствуют  его 
петля и разогнутые концы.

 

 

Шайбы с лапками ГОСТ 11872-80  стопорят гай-

ки со шлицами при регулировке подшипников каче-
ния на валу. Внутренний носик отгибается в канавку 
винта, а наружные лапки – в шлицы гайки.

 

 

У шайб с лапками ГОСТ 3693/95-52 одна от-

гибается по грани гайки, а другая по грани дета-
ли. Стопорение такими шайбами, как и шплинта-
ми, весьма надёжно и широко распространено.

 

 

В  групповых  соединениях  головки  болтов  

обвязывают проволокой через отверстия с натя-
жением проволоки в сторону затяжки резьбы.

 

 
 3. 

 

И, наконец, стопорение может выполняться также пластическим де-

формированием или приваркой после затяжки. 

 

 

Винты  и  гайки  обычно  выполняются  из  Ст3,  Ст4,  Ст5,  Ст35,  Ст45.  

Наиболее  напряжённые  соединения  из  Ст40, 40ХН.  Декоративные  винты  и 
гайки выполняются из цветных металлов и пластмасс. 

Выбор материалов, как и всех параметров резьбовых соединений,  оп-

ределяется расчётом на прочность.  

 

 

84

Расчёт на прочность резьбовых соединений 
Осевая нагрузка винта передаётся через резьбу гайке и уравновешива-

ется реакцией её опоры. Каждый из Z витков резьбы нагружается силами F

1

, 

F

2

, … F

Z

.  

В  общем  случае  нагрузки  на  вит-

ках  не  одинаковы.  Задача  о  распределе-
нии    нагрузки  по  виткам  статически  не-
определима  и  была  решена    русским 
учёным Н.Е. Жуковским в 1902 г. на ос-
нове  системы  уравнений  для  стандарт-
ной  шестигранной  гайки.  График  пока-
зывает  значительную  перегрузку  ниж-
них  витков  и  бессмысленность  увеличе-

ния длины гайки, т.к. последние витки практически не нагружены. Такое рас-
пределение нагрузки позже было подтверждено экспериментально. При рас-
чётах неравномерность рагрузки учитывают эмпирическим (опытным) коэф-
фициентом K

m

, который равен 0,87 для треугольной, 0,5 –  для прямоуголь-

ной и 0,65 для трапецеидальной резьбы. 

Основные виды разрушений у крепёжных резьб – срез витков, у  ходо-

вых - износ витков. Следовательно, основной критерий работоспособности  
для расчёта крепёжных резьб – прочность по касательным напряжениям сре-
за, а для ходовых резьб – износостойкость по напряжениям смятия. 

Условие прочности на срез: 
F / (πd

1

HKK

m

)  ≤  [τ]  для винта;  τ = F / (πdHKK

m

)  ≤  [τ]  для гайки, 

где H –высота гайки или глубина завинчивания вин-
та  в  деталь,  K=ab/p  или  K=ce/p – коэффициент  пол-
ноты  резьбы,  K

m

  –  коэффициент  неравномерности 

нагрузки по виткам. 

Условие износостойкости на смятие:  

σ

см

 = F / (πd

2

HZ) ≤ [

σ]

см

, 

 где Z – число рабочих витков. 

Равнопрочность  резьбы  и  стержня  винта  явля-

ется  важнейшим  условием  назначения  высоты  стан-

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ 

               

ПО ВИТКАМ РЕЗЬБЫ 

НАПРЯЖЕНИЯ

 В

 РЕЗЬБ

Е