За счет чего достигается самоторможение в резьбе тест
Условие самоторможения в резьбе. КПД резьбовой пары
. (11.12)
Рис. 105. Схема к определению условия самоторможения
(схема действия сил в винтовой паре при откручивании)
По условию самоторможения Тотв ≥ 0. Без учёта трения на торце гайки:
, (11.13)
, (11.14)
. (11.15)
При статической нагрузке все крепёжные резьбы самотормозящие. При вибрациях вследствие микроперемещений поверхностей трения угол φ1 несколько уменьшается, и резьбовая пара самоотвинчивается. Поэтому при переменных нагрузках обязательно применение стопорных устройств.
На условие самоторможения проверяют винтовые домкраты.
КПД винтовой пары η определяют как отношение полезной работы Wп, затрачиваемой на перемещение ползуна вверх по наклонной линии (рис. 106), к затраченной Wз на преодоление силы сопротивления:
, (11.16)
, (11.17)
. (11.18)
Чтобы увеличить КПД, необходимо уменьшить приведённый угол трения φ1, то есть уменьшить коэффициент трения в резьбе, изготовив гайку и винт из антифрикционных материалов, или увеличить угол подъёма резьбы ψ, применив многозаходную резьбу. Для самотормозящей пары ( ) из анализа формулы следует, что η
Рис. 106. Нагружение резьбового соединения растягивающей силой
Допускаемое напряжение на растяжение для болта (винта):
, (11.20)
— допускаемый коэффициент запаса прочности (для резьбовых соединений общего машиностроения = 1,5 … 2,5; для грузоподъёмного оборудования = 3 … 4).
Используя формулы (10.19, 10.20), можно определить расчётный внутренний диаметр d1, соответствующий внешней растягивающей силе F и выбранному материалу резьбовой пары:
. (11.21)
Расчётный диаметр d1 согласовывают со стандартом;
— нагружение осевой силой и крутящим моментом затяжки (болт затянут, внешняя нагрузка отсутствует). Примером подобного нагружения является крепление крышек корпусов редукторов, смотровых люков механизмов (рис. 107).
Рис. 107. Резьбовое соединение под действием усилия затяжки
Для большинства болтов момент завинчивания Тзав, скручивающий стержень, равен моменту Тт, так как момент трения на торце гайки или головки винта через стержень не передаётся. Стержень болта нагружается растягивающей осевой силой Fос, возникающей от затяжки болта. Момент завинчивания Тзав вызывает в стержне болта напряжения кручения τ, осевая сила Fос вызывает растягивающие напряжения σ. Эквивалентное напряжение в стержне болта от совместного действия растягивающих и крутящих напряжений:
. (11.22)
Практические вычисления показывают, что для стандартных метрических резьб σэкв ≈ 1,3σ. Таким образом, расчёт резьбовых соединений, работающих при значительной силе затяжки, можно вести на растяжение по эквивалентному напряжению σэкв, увеличенному в 1,3 раза:
, 
, откуда
. (11.23)
Расчётный диаметр d1 согласовывают со стандартом. Требуемое осевое усилие Fос затяжки определяют как:
, (11.24)
В случае установки болтов с зазором (рис. 108) сила трения Fтр на поверхностях стыкуемых деталей должна превышать внешнюю сдвигающую силу Q. В этом случае осевое усилие затяжки Fос должно обеспечить нормальную работу соединения без смещения деталей, то есть:
, 
, (11.25)
Учитывая коэффициент запаса по сдвигу деталей K = 1,4 … 2, число стыков i (в данном случае i = 1) и число болтов z, можно записать:
.
Рис. 108. Установка болтового соединения с зазором
В случае установки болтов под развёртку без зазора (рис. 109) расчёт ведут на срез по диаметру стержня d0:
, 
, (11.26)
— допускаемое напряжение на срез стержня болта, ≈ 0,3σт.
С учётом числа стыков i и числа болтов z получим:
, 
. (11.27)
Рис. 109. Установка болтового соединения под развёртку без зазора
— нагружение внешней растягивающей силой и осевым усилием затяжки (болт затянут, соединение нагружено внешней растягивающей силой, рис. 110). Примером такого нагружения является крепление головки блока цилиндров, крышек подшипников, люка сосуда высокого давления.
Рис. 110. Болтовое соединение под действием осевой силы Fос затяжки и
силы Fвн внешнего воздействия
В данном случае болтовое соединение обеспечивает герметичность стыкуемых деталей, поэтому достаточным условием нераскрытия стыка будет преобладание осевой силы затяжки Fос над силой (1 – χ)Fвн, разгружающей стык:
, или
, (11.28)
С учётом кручения (при растяжении и кручении расчёт ведут только по значению напряжения или усилию растяжения, увеличенному в 1,3 раза) расчётная нагрузка, действующая на болт:
.
Так как 
, , то
. (11.29)
Расчётный диаметр d1 согласовывают со стандартом.
вар.1. Резьбовые соединения
1. Среди представленных на рисунке определить крепежную резьбу
2. В каких случаях применяют изображенный болт?
При повышенных нагрузках
3. За счет чего достигается самоторможение в резьбе?
За счет отсутствия смазочного
материала
За счет специального подбора
материалов винта и гайки
За счет угла профиля резьбы 3
За счет одновременного действия первого и второго факторов
4. Выбрать формулу для проектировочного расчета незатянутого болта при действии осевой силы
Тема: Шпоночные и шлицевые соединения
I. За счет чего передается вращающий момент в соединениях с изображенными шпонками?
За счет сжатия материала
2. Для передачи вращающего момента подобрана шпонка 12 х 8 х 63 ГОСТ 23360—78. Расшифровать запись, если b — ширина сечения; h — высота сечения; / — длина шпонки h = 8 мм; I- 12 мм; b = 63 мм 1 3. Каково основное преимущество шлицевых соединений по сравнению со шпоночными? Большая площадь несущих поверхностей | 1 |
| Простота сборки соединения | 2 |
| Технологичность | 3 |
| Меньшая масса | 4 |
, (4.2)
– угол подъема винтовой линии резьбы.
, (4.3)
; 
– угол профиля резьбы, откуда приведенный коэффициент трения
. (4.4)
. (4.5)
= 1,15 
(здесь 
– приведенный угол трения).
. (4.7)
, (4.8)
; 
– коэффициент трения на торце гайки.
. (4.9)
).
. (4.10)
, которое дает выигрыш в силе. Для стандартных метрических резьб при стандартной длине ключа
) > 0 или
лежит в пределах 2°30′ – 3°30′, а угол трения 
изменяется в пределах 6° (при 
) – 16º 
(при f 
0,3). Таким образом, все крепежные резьбы – самотормозящие. Резьбы для ходовых винтов выполняют как самотормозящие, так и несамотормозящие.
определяется отношением работы, затраченной на завинчивание гайки без учета трения, к той же работе с учетом трения. Работа завинчивания равна произведению момента завинчивания на угол поворота гайки. Так как углы поворота равны и в том и в другом случае, то отношение работ равно отношению моментов 
, в котором Тзав определяется по формуле (4.9), а Т’зав – по той же формуле, но при 
и 
:
. (4.12)
. (4.13)
возрастает с увеличением 
и уменьшением 
.