Главная > Разное > Резьбовые и фланцевые соединения
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

5.5. Предельное пластическое состояние и срез витков резьбы. Эффективная длина свинчивания соединений

Опасность среза витков мелких резьб возрастает в соединениях высокопрочных стальных болтов (винтов) и гаек (корпусов) из сталей, а также легких материалов и пластмасс.

Рис. 5.10. Зависимость несущей способности резьбовых соединений от отношения для резьбы;

Рис. 5.11. Зависимость нагрузки от приращения наружного диаметра гайки из сплава

Между тем, в авиа- и автостроении применение резьб с мелким шагом целесообразно, так как при больших отношениях диаметра резьбы к шагу площадь стержня болта увеличивается и, как следствие, возрастает его прочность. Резьбы с отношением широко применяют в аппаратах высокого давления, в которых сосуды соединяют шпильками (болтами) с резьбой при максимальном шаге

Результаты исследований авторов показали, что при для стальных соединений и соединений стальных шпилек с деталями из алюминиевых и магниевых сплавов условие равнопрочности стержня шпильки на разрыв и витков резьбы на срез обеспечить не удается (кривая 1 на рис. 5.7); При этом, начиная с некоторой длины свинчивания — предельной, усилие среза витков резьбы остается практически неизменным для данного даже при неограниченном увеличении длины свинчивания. Это подтверждают зависимости от относительной длины свинчивания несущей способности соединений болтов из стали с гайками из стали 45 при (рис. 5.10, а) и стали 20 при (рис. 5.10, б). Видно, что прочность витков на срез при постоянном наружном диаметре зависит от шага резьбы и предельное состояние для резьб с мелким шагом достигается при меньших нагрузках. Это обстоятельство объясняется существенным уменьшением перекрытия витков, особенно для мелких резьб, при больших нагрузках вследствие радиальных деформаций гайки (преимущественно в области наиболее нагруженных витков). На рис. 5.11 показаны кривые изменения нагрузки при увеличении наружного диаметра гайки.

Рис. 5.12. Зависимость предельной относитель ной длины свинчивания резьбовых соединений шпилек из стали и гаек из сплава от отношения при

Предельная длина свинчивания соответствует максимальному числу витков, на которые действует нагрузка при наличии в резьбе пластических деформаций, и зависит преимущественно от диаметра и шага резьбы, диаметра (жесткости) тела гайки, влияющих на радиальные деформации гайки при нагружении и характер распределения нагрузки между витками резьбы. На рис. 5.12 приведена зависимость предельной длины свинчивания от отношения для гаек с разными диаметрами. При предельная относительная длина свинчивания приблизительно постоянна: При уменьшении диаметра гайки до радиальные деформации возрастают и

Отметим, что предельная относительная длина свинчивания соединений с высокопрочными болтами (шпильками) практически не зависит от механических характеристик материала гайки (рис. 5.13). Это, по-видимому, связано с тем, что отношение приблизительно остается неизменным для широкого класса материалов. Предельная относительная длина свинчивания почти не зависит от диаметра и шага резьбы при так как нагрузка на первый виток повышается при этом лишь незначительно. При отношение зависит от диаметра и шага резьбы, что объясняется большей чувствительностью к характеру распределения нагрузки между витками резьбы для таких соединений.

Предельная относительная длина свинчивания зависит также от соотношения механических характеристик материалов шпильки и гайки (корпуса). При сближении этих характеристик существенно уменьшается (кривые на рис. 5.8), так как пластические деформации стержня шпильки в пределах длины

Рис. 5.13. Зависимость необходимой и предельной относительных длин евин» чивания резьбовых соединений (соответственно сплошные и штриховые линии) от отношения 1 — шпильки из стали гайки из стали шпильки из стали гайки из стали шпильки из стали гайки из стали

Рис. 5.14. Зависимость отношения предельной нагрузки к силе, разрушающей стержень болта, от размера резьбы

Рис. 5.15. Диаграмма эффективных длин свинчивания резьбовых соединений (шпильки из стали гайки из стали 20)

свинчивания, возникающее при больших нагрузках, приводят к резкой неравномерности распределения деформаций между витками. Следует учесть, что пластические деформации витков резьбы болта улучшают распределение нагрузки.

При наступает предельное пластическое состояние витков шпильки (болта) и значение уменьшается в большей степени. Предельное состояние ограничивает несущую способность резьбовых соединений. Нагрузки, разрушающие резьбу, при наступлении предельного пластического состояния существенно ниже (особенно для корпусных деталей из материалов с низкой прочностью) сил, разрушающих стержень шпильки (рис. 5.14).

Совмещением диаграмм необходимой и предельной высоты гайки получена диаграмма эффективных длин свинчивания резьбовых соединений (рис. 5.15), позволяющая выбирать оптимальные размеры сопрягаемых резьбовых деталей. Увеличение длины свинчивания сверх эффективной нецелесообразно, так как это не приводит к повышению прочности соединения.

Прочность резьбового соединения можно повысить конструктивным улучшением распределения нагрузки между витками (например, введением в соединение резьбовой спиральной вставки и др.) или увеличением перекрытия витков (например, применением резьб с крупным шагом), а также переходом с метрической резьбы на резьбу упорную с рабочим углом 0° для уменьшения поперечных деформаций. Такую резьбу применяют, например, на двигателях внутреннего сгорания для повышения прочности резьбового соединения головки и гильзы цилиндра.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление