|
Резьбовые соединения в
конструкциях машин составляют 15...25% от общего количества соединений. Такая
распространенность объясняется их простотой и надежностью, удобством
регулирования затяжки, а также возможностью разборки и повторной сборки без
замены детали. Трудоемкость сборки резьбовых соединений машин составляет
25...35% общей трудоемкости сборочных работ.
Сборка резьбового соединения в 'общем случае включает
следующие элементы: установку деталей и предварительное их ввертывание
(наживление), установку инструмента, завинчивание, затяжку, отвод
инструмента, дотяжку, шплинтовку или выполнение иного процесса, необходимого
для предохранения от самоотвинчивания. В общих затратах времени на сборку
12...17% его уходит на предварительное ввертывание, 18...20% — на затяжку и
5...8% — на дотяжку.
В случае автоматической сборки эти три элемента сборки
выполняются последовательно одним инструментом. При механизированной сборке
(а часто и автоматической) предварительное ввертывание обычно производят
вручную. Объясняется это тем, что от качества наживления зависит правильная
первоначальная установка одной детали по резьбовому отверстию другой. При
этом ручное ввертывание в большей степени обеспечивает сохранность первых
ниток резьбы, срывы которых приводят к порче дорогостоящих корпусных деталей.
При наживлении ввертываемая деталь должна быть подведена к
резьбовому отверстию до совпадения осей
Затем создают осевое усилие для прижатия этой дета-» ли к
кромке отверстия. После этого ей сообщают вращательное движение с
определенной скоростью, величи- на которой обратно пропорциональна диаметру
резьбы.
Завинчивание завершается затяжкой, создающей неподвижность
соединения. В этой фазе крутящий момент играет большую роль, так как от его
соответствия размерам и назначению резьбового соединения во многом зависит
прочность последнего.
Шпильки, ввинченные в корпус, стопорятся одним из трех
способов: коническим сбегом резьбы, упорным буртом или тугой резьбой с
натягом по среднему диаметру.
Для более равномерного распределения нагрузки по виткам
резьбы (в связи с этим и повышения прочности соединения) в резьбу корпуса
иногда предварительно стягиваемой детали (в); ^заг — сила, действующая на
сталь при затяжке соединения; Рглт - сила, растягивающая болт при затяжке; Р
— рабочая сила, действующая на деталь при работе соединения ввинчивают
спиральную вставку из стальной проволоки ромбического сечения. Вставка
увеличивает в корпусной детали поверхность среза резьбы, вследствие чего ее
прочность и износостойкость заметно повышаются. Особенно это важно учитывать
в тех случаях, когда корпус выполнен из материала менее прочного, чем шпилька
(например, из алюминиевого сплава).
Болтовые и винтовые соединения собираются двумя способами:
с предварительной затяжкой и без затяжки. Соединения первого типа наиболее
распространены.
Степень предварительной затяжки болта или винта зависит от
сил, нагружающих соединение. Под действием силы затяжки Рзат болт, винт или
шпилька удлиняются на величину Дб, а деталь (в виде элементарного полого
цилиндра, эквивалентного по жесткости фланцу) сжимается на величину Дд. Таким
образом, соответственно детали и болта; Fn п Fe — поперечные сечения
соответственно болта и детали (условного цилиндра). В момент, когда на
соединение при его работе в машине или механизме начнет действовать сила Р
(рабочее усилие), болт или шпилька удлинятся на величину Дi и на ту же
величину уменьшится деформация стягиваемой детали. При этом сила давления
болта или винта на деталь (элементарный полый цилиндр) уменьшится до величины
Рзат—ДР. Под действием этой силы обеспечивается уплотнение стыка, а величина
Таким образом, во время работы соединения на болт, винт
или шпильку действует сила Р3ат—ДР = Р. Если Рзат>ДР, то зазора в стыке А
не будет (условие нераскрытия стыка). Соотношение Рзат —ДР характеризует так
называемую минимально необходимую затяжку. Уменьшение предварительной затяжки
до величины Рзат<ДР приведет к раскрытию стыка, и внешняя нагрузка будет
полностью передаваться на болт, винт или шпильку.
Увеличение силы Р3ат и точный ее контроль являются
необходимым условием надежной работы резьбовых соединений. Отсюда следует,
что для ответственных соединений затяжку резьбовых элементов необходимо
контролировать по моменту:
Следует иметь в виду, что бесконтрольная затяжка болтов
(винтов, шпилек) особенно при диаметрах до 14 мм может привести к разрыву элемента (болта, винта, шпильки).
Если, например Ркл = 50 кгс, a d=10 мм, то полученное
значение егзат=Ю0 кгс/см2 превышает предел прочности ряда марок сталей. Поэтому
момент, создаваемый при затяжке на ключе, должен быть Л1КЛ max ^ <0,ld36B,
где бв —предел прочности материала болта, винта или шпильки.
Для контроля величины затяжки резьбовых соединений
применяют специальные динамометрические ключи. Затяжка гаек выполняется с
соблюдением определенных требований. При соединении плоских деталей вначале
затягивают средние гайки ( 3. 4), затем две соседние справа и слева, после
чего снова две соседние справа и т. д., постепенно приближаясь к краям по так
называемому методу спирали. Это позволяет избежать коробления деталей.
Стопорение резьбовых соединений предохраняет их от
развинчивания, позволяет сохранить исходное состояние затяжки. На практике
уменьшение степени затяжки зависит от разных причин: влияния знакопеременных
нагрузок, вибраций, наличия смазки и т. д. Самопроизвольное ослабление
затяжки резьбового соединения может привести к нарушению работы сборочной
единицы и машины в целом, быть причиной аварии.
Одна из основных конструктивных мер борьбы с
самоотвинчиванием — стопорение. Существует несколько способов стопорения
резьбовых соединений. Среди них — создание дополнительных сил трения путе?л
осевого или радиального давления (стопорение контргайкой, винтом,
самостопорящимися гайками); взаимная фиксация гайки одной из скрепляемых
деталей относительно болта или фиксация нескольких гаек или винтов
(стопорение шплинтом, пружинными или деформируемыми шайбами, проволокой); накерниванием
или сваркой
Винты (или болты) с открытыми головками часто стопорят
мягкой проволокой, что особенно надежно предохраняет их от отвинчивания. При
этом отверстия в
головках должны быть просверлены заранее до постановки
винтов. Проволоку в отверстия следует вводить крест-накрест так, чтобы
натяжение, получающееся после стягивания ее концов, создавало момент,
действующий в направлении затяжки. Концы проволоки скручивают и обрезают на
расстоянии 5...7 мм от начала скрутки.
Степень использования в машиностроении стопорения
различными способами характеризуется следующими данными: упругие шайбы — 75...80%,
шплинты — 10...12% , специальные шайбы — 5...7%, проволока — 1—2%.
Распространенность резьбовых соединений, их многообразие
определяет достаточно большую номенклатуру инструмента, применяемого на
операциях сборки этих соединений
|