4. Резьбовые соединения

4.1. Параметры метрической резьбы

Резьбовые соединения относятся к разъемным. Их выполняют с помощью крепежных деталей с резьбой (болтов, винтов, шпилек, гаек) или наносят резьбу непосред­ственно на соединяемые детали.

Рис. 4.1. Метрическая резьба (параметры):

а – схема; б – развертка

По профилю осевого сечения различают резьбы треугольную, прямоугольную, трапецеидальную, круглую.

По числу непрерывных витков, образующих резьбу, изго­товляют резьбу однозаходную (крепежную), двух- и трехзаходную. Резьба характеризуется рядом геометрических парамет­ров. Для метрической резьбы (рис. 4.1) ГОСТ 8724-81 регла­ментирует следующие параметры; d, d₁, d₂ - соответственно наружный, внутренний и средний (по которому ширина витка равна ширине впадины) диаметры резьбы; d₃ — внутренний диаметр болта по дну впадины; р — шаг резьбы (расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осе­вом направлении); h — рабочая высота профиля резьбы, по которой соприкасаются витки винта и гайки; - угол профиля (для метрической резьбы = 60°); s — ход резьбы (рис. 1,б) — поступательное перемещение гайки или винта за один оборот. Для однозаходной резьбы s = р, для многозаходных резьб s = zp (где z — число заходов; — угол подъема резьбы).

Геометрические параметры резьб и допуски на их размеры стандартизованы. Метрическую резьбу выполняют по стан­дартам: номинальный профиль резьбы и размеры его элементов по ГОСТ 9150-81 (СТ СЭВ 180-75); диаметры и шаги (метрическая резьба общего назначения) по ГОСТ 8724-81 (СТ СЭВ 181-75); основные размеры по ГОСТ 24705 - 81 (СТ СЭВ 181-75); допуски на основные размеры резьбы - по ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-77) посадки с зазором, по ГОСТ 4608-81 (СТ СЭВ 306-76) посадки с натягом; резьбу метрическую коническую по ГОСТ 25229-82 (СТ СЭВ 304-76): резьбу метрическую круглую по ГОСТ 13536-68 (СТ СЭВ 307-76). Резьбу трапе­цеидальную однозаходную изготовляют по ГОСТ 9562-81 (СТ СЭВ 836-78); трапецеидальную многозаходную - по ГОСТ 9484-81 (СТ СЭВ 183-75), резьбу упорную - по ГОСТ 10177-82 (СТ СЭВ 1781-79) и ГОСТ 25096-82 (СТ СЭВ 2058-79).

Метрические резьбы обозначаются буквой М с указанием номинального диаметра резьбы. Для мелких резьб указывается шаг резьбы. Например: М24 — резьба метрическая с наружным диаметром d = 24 мм и шагом р = 3 мм (крупная); М24 х 2 — резьба метрическая, мелкая с наружным диаметром d = 24 мм и шагом р = 2 мм.

4.2. Различные случаи расчета на прочность стержня болта

Случай 1. Стержень болта воспринима­ет только внешнюю растягивающую нагрузку (без предвари­тельной затяжки). Примером такого соединения может служить нарезанный участок крюка для подъема груза, рым-болт, грузовая скоба.

Случай 2. Болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует. Пример такого соединения — крепление герметичных крышек и люков корпусов машин и аппаратов. В этом случае стержень болта растягивается осевой силой F₃ и закручивается моментом сил трения в резьбе Т_р, который после снятия ключа продолжает действовать на стержень болта.

Случай 3. Болтовое соединение нагружено силами, сдвигающими детали в стыке. Условием надежности является отсутствие сдвига деталей. Соединение можно конструктивно выполнить двумя способами. Один способ — установка болта без зазора. При этом обеспечивают напряженную посадку болта в отверстие. Силы трения в стыке не учитывают, поэтому затяжка болта необязательна. Длина части болта без резьбы должна быть меньше суммы толщин соединяемых деталей на 2 – 3 мм. Стержень болта рассчитывают по напряжениям среза и смятия.

Случай 4. Болт затянут, внешняя нагрузка раскрывает стык деталей. Примерами таких соединений могут служить, фланцевые соединения труб и асимметричных конструкций типа оболочек; крепление крышек резервуаров, находящихся под давлением; крепление крышек подшипниковых узлов.

Случай 5. Болт находится под действием эксцентрично приложен­ной нагрузки.