книги из ГПНТБ / Биргер И.А. Резьбовые соединения

2. Механические свойства болтов, винтов и шпилек из углеродистых и легированных сталей при нормальной температуре

3. Механические свойства болтов, винтов и шпилек из коррозионностойких,

жаропрочных, жаростойких и теплоустойчивых сталей при нормальной температуре

* По техническим условиям, утвержденным в установленном порядке .

3.КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И МАТЕРИАЛЫ

6) 8)

В нашей стране и за рубежом разработаны стандарты на наиболее распро­ страненные детали резьбовых соединений общего назначения.

11

4. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ И МАРКИРОВКА БОЛТОВ

По ГОСТу 1759—70 для крепежных деталей предусмотрены покрытия, ука­ занные в табл. 7. Вид покрытия для определенного материала выбирается по ГОСТу 14623—69. Толщина покрытий (устанавливается по согласованию между потребителем и изготовителем) выбирается в зависимости от шага резьбы в сле­ дующих пределах:

По ГОСТу 1759—70 болты, винты и шпильки должны иметь клеймо заводаизготовителя.

Болты с шестигранной головкой и винты с внутренним шестигранником с диаметром резьбы ^ 5 мм и шпильки с диаметром резьбы :> 12 мм должны иметь маркировку, обозначающую класс прочности или условное обозначение группы согласно табл. 3—6*.

• Классы прочности 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.6, 6.8 и 6.9 маркируются по соглаше ­ нию между потребителем и изготовителем.

12

Рис. 6. Маркировка болтов, винтов и шпилек

Маркировка болтов, винтов и шпилек может быть выпуклой или углублен­

ной.

При выпуклой маркировке допускается увеличение максимально допустимой высоты гайки или головки болта:

10

Г л а в а II.

НАГРУЗКИ НА РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

на резьбовую деталь лишь частично. Прочность затянутого соединения при пе­ ременных нагрузках выше, чем соединения без предварительной затяжки.

В большинстве конструкций затяжка создает определенное минимальное давление на стыке соединяемых деталей и обеспечивает надлежащую плотность стыка.

Кроме усилия предварительной затяжки, резьбовые соединения при работе

тем или экспериментально. Так, например, основной нагрузкой для шатунных болтов (рис. 7) двигателей внутреннего сгорания является сила инерции по­ ступательно движущихся в цилиндре масс, а для силовых болтов или шпилек (рис. 8) крепления крышек сосудов — давление, действующее на крышку.

Помимо основной нагрузки и усилия затяжки, резьбовая деталь иногда вос­ принимает большие растягивающие нагрузки от температурных деформаций де­ талей.

Изгибающие нагрузки в резьбовом соединении могут появиться из-за пере­ коса опорных плоскостей деталей, опорных поверхностей гайки и головки болта, осей отверстий и шпилек и т. п., а также из-за упругих деформаций соединяемых деталей в процессе работы. Последние являются наиболее опасными, так как они

* Область использования в машиностроении соединений, собираемых без з а т я ж к и , ограничена (регулировочные винты).

15

где f и a — прогиб и угол поворота в сечении х — I . Общий интеграл уравнения (1)

16

При малых значениях напряжения предварительной затяжки а3

1 dc

Последнее соотношение можно использовать при упрощенном расчете. Анализ решения задачи показывает, что момент М0 имеет наибольшее значе­ ние в сечении х — 0. Поэтому поломки, в шпильках от изгибающих напряжений

происходят обычно в резьбовой части шпильки, ввернутой в корпус, а не в ниж­

графике показано, что увеличение напряжения затяжки в соединениях с длин­ ными шпильками оказывает более сильное влияние на величину о„, а чрезмерная

гиба неэффективно. Расчет напряжений изгиба при перекосе опорной поверх­ ности гайки содержится также в работах Коттела и Таралдсена [37], Иллгнера и Беелиха [47J. В статье Хассельгрубера [43] приведен расчет напряжений из­ гиба с учетом пластических деформаций.

На практике напряжения изгиба снижают при помощи конструктивных и технологических мер. Наиболее широко применяют на практике сферические шайбы (рис. 12, о). Однако такие шайбы не могут компенсировать перекос, воз­ никающий после затяжки соединений, если угол перекоса меньше угла трения. Если учесть, что угол трения даже при ц = 0,1 составляет » 6°, то соответствую­ щие этому углу изгибающие напряжения будут заведомо превышать предел теку­ чести. В условиях вибрации ориентированные силы трения уменьшаются и воз­ можность компенсации перекоса возрастает.

В некоторых конструкциях для уменьшения напряжений изгиба предусмат­ ривают специальные сферические и конические опорные поверхности (рис. 12, б, в).

Наиболее опасные напряжения изгиба возникают от упругих переменных де­ формаций скрепляемых деталей. На рис. 12, г приведена конструкция соедине­ ния, применяемая на одном из авиационных двигателей. В ней для освобождения резьбовой части шпильки от напряжений изгибу используется тщательно-^вбра-

17

ботанный центрирующий участок, передающий угловой поворот торца гайки непо­ средственно на стержень болта.

Разгрузка резьбовых участков от изгиба с помощью центрирующих буртов показана также на рис. 12, д, е, ж.

На рис. 12, з показана специальная шайба [4], при конструировании кото­ рой использована идея шарнира Гука. В этой шайбе устранен недостаток обыч­ ной сферической шайбы — большое трение. Внутреннее кольцо шайбы должно

Рис. 12. Конструктивные способы уменьшения напряжений из­ гиба в резьбе

изготовляться из высококачественной стали и обладать большой упругостью, что способствует снижению переменных растягивающих напряжений. Таким обра­ зом, шайба снижает не только изгибающую, но и растягивающую переменные нагрузки.

Напряжение изгиба можно снизить также путем введения строгих допусков на перекос поверхности, биение торца гайки и т. д.

2. КРУТЯЩИЕ И СРЕЗЫВАЮЩИЕ НАГРУЗКИ

При затяжке резьбового соединения тело болта из-за трения в соприка­ сающихся витках гайки и болта (шпильки) оказывается под действием крутя­ щего момента.

Величину момента трения в резьбе можно вычислить по приближенному со­ отношению, полученному из условия равновесия сил при движении тела по на­

18

поправка к формуле (10) для обычных резьб несущественна и ею можно пренеб­ речь.

мента, закручивающего тело болта (шпильки), можно коэффициент р.' принять равным 0,20, что соответствует (см. рис. 13) значению k « 0,12.

Установим соотношение между касательными и нормальными напряжениями в стержне болта при затяжке резьбового соединения. Если на стержень действует

19