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

11.5. Свинчивание резьбовых соединений с натягом

При завинчивании шпилек на резьбе с натягом по среднему диаметру во избежание скручивания шпилек, особенно со стержнем уменьшенного диаметра, необходимо контролировать вращающий момент. Момент при завинчивании шпилек на резьбе с натягом часто используют для оценки качества (стопорящих свойств и т. д.) получаемого соединения. Он зависит от диаметра резьбы, натяга по среднему диаметру, материала и микрогеометрии сопрягаемых деталей, наличия и марки смазочного материала и других факторов. Значение определяется на основе специальных экспериментальных исследований.

Для расчетного определения момента примем, что шпилька с резьбой диаметром завинчивается в корпус, схематизированный в виде цилиндра с наружным диаметром (рис. 11.6). Обозначим через А натяг по среднему диаметру резьбы.

Влиянием шероховатости поверхности резьбы на изменение натяга пренебрежем, так как остаточные деформации витков резьбы при завинчивании в 10 раз больше высоты микронеровностей боковых сторон профиля резьбы.

Рис. 11.6. Схема к определению вращающего момента при завинчивании шпильки с натягом

Рис. 11.7. Схема распределения напряжений в корпусе

Предположим, что шпилька в виде цилиндра с наружным диаметром входит с натягом А в полый цилиндр с диаметрами

При давлении на условную цилиндрическую поверхность, равном из решения задачи о толстостенной трубе имеем

где модули упругости и коэффициенты Пуассона материала шпильки и корпуса.

Под действием этого давления в корпусе и шпильке возникают кольцевые и радиальные напряжения (рис. 11.7). При этом наибольшие значения напряжений в корпусе (на внутреннем диаметре)

Процесс текучести материала корпуса начинается при напряжении

Шпилька находится в более благоприятных условиях, так как

В практических расчетах (уже при ) корпус можно рассматривать как пластину, полагая . В этом случае

Процесс текучести материала корпуса начинается при натяге

Для стальной шпильки, ввинчиваемой в стальной корпус, при

Рис. 11.8. Схема распределения давления на боковой поверхности витка при завинчивании

Крутящий момент создается за счет сил трения на боковой поверхности витков (рис. 11.8). Давление на этой поверхности связано с давлением на условной цилиндрической поверхности соотношением где аж проекция наклонной поверхности профиля на ось шпильки. Для теоретического плоскосрезанного профиля

Площадь двух боковых поверхностей витка резьбы

и сила трения на этих поверхностях

где коэффициент трения.

С учетом этой формулы

где число витков на длине свинчивания.

При

и с учетом формулы (11.5)

Таким образом, вращающий момент зависит от натяга, диаметра резьбы, длины свинчивания, материалов шпильки и корпуса и коэффициента трения в резьбе. С. Н. Захаровым установлено, что наряду с этими факторами на значение влияют овальность среднего диаметра, отклонения шага и угла профиля резьбы.

В приближенных расчетах можно принимать для стали бронзы и латуни алюминиевых сплавов должны быть выражены в миллиметрах.

Коэффициент трения в формуле (11.6) зависит от многих величин и в первую очередь от натяга резьбового соединения и материала шпильки и корпуса. На рис. 11.9 показаны кривые изменения коэффициента трения в зависимости от натяга при завинчивании шпилек с резьбой При увеличении

(кликните для просмотра скана)

Рис. 11.9. Зависимость коэффициента трения от натяга при использовании шпилек и корпусов из разных материалов:

Рис. 11.10. Зависимости изменения диаметров шпильки и гнезда от натяга

натяга значения коэффициента трения сначала уменьшаются, а начиная с остаются практически неизменными. Последнее связано с пластическими деформациями в резьбе. С. Н. Захаровым установлено, что в процессе свинчивания наблюдаются необратимое увеличение наружного диаметра резьбы корпуса (рис. 11.10, а), а также уменьшение внутреннего диаметра резьбы шпильки и внутреннего диаметра резьбы гнезда, пропорциональное натягу (рис. 11.10, б; кривые 1—3 — см. на рис. 11.9).

В табл. 11.11 приведены значения вращающих моментов и коэффициента трения для резьбовых соединений тугой резьбой. Коэффициенты трения при завинчивании шпилек на тугой резьбе существенно меньше, чем при затяжке соединений с зазорами в резьбе. Это можно объяснить высокими контактными давлениями и пластическими деформациями в резьбе при завинчивании шпилек.

Иногда после завинчивания на витков вращающий момент не возрастает, что, по-видимому, связано с некоторым изнашиванием и деформациями поверхностного слоя резьбы. Отметим также, что во избежание скручивания титановых шпилек при завинчивании их в корпуса из титановых сплавов резьбу шпилек омедняют. Нанесение слоя меди толщиной заменяет смазывание.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление