Разъемные соединения. 
Основы функционирования систем сервиса. В 2 ч. Часть 1

Резьбовые соединения.

В машинах и приборах резьбовые соединения имеют наибольшее распространение. Под резьбой понимают поверхность, образованную при винтовом движении плоской фигуры по цилиндрической или конической поверхности. Детали, образующие резьбовые соединения (рис. 6.8), имеют винтовую нарезку: на одной из деталей резьба расположена на внешней цилиндрической поверхности 1 (наружная резьба), вторая из сопряженных деталей 2 имеет резьбу на внутренней цилиндрической поверхности (внутренняя резьба).

Достоинствами резьбовых соединений являются их высокая надежность, удобство сборки и разборки, возможность создания больших осевых сил, простота, относительно невысокая стоимость благодаря стандартизации и массовому характеру производства крепежных резьбовых деталей. Недостатком резьбовых соединений следует считать концентрацию напряжений во впадинах резьбы, что снижает усталостную прочность резьбового соединения.

Резьбы классифицируются по следующим признакам:

• по профилю винтовой поверхности на треугольные, трапецеидальные, пилообразные (упорные), круглые и др.;

• • по форме поверхности, на которой образована резьба: на цилиндрические и конические, наружные и внутренние;
• • по направлению винтового движения винтового контура: на правые и левые;
• • по числу заходов: на однозаходные и многозаходные (двухзаходные, трехзаходные и т. д.);
• • по степени стандартизации: стандартная и специальная.

По эксплуатационному назначению резьбы можно разделить:

• • на резьбы общего назначения, которые применяются для соединения разнообразных типов деталей;
• • специальные резьбы, предназначенные для соединения одного типа деталей определенного механизма.

Рис. 6.8. Резьбовое соединение деталей:

1 — болт; 2 — гайка Резьбы общего назначения можно разделить:

• • на крепежные резьбы (метрическая, дюймовая), применяемые для разъемного соединения деталей машин, главное требование к которым — обеспечение прочности соединения и сохранения плотности (нераскрытая) стыка в процессе длительной эксплуатации;
• • кинематические резьбы (трапецеидальная, прямоугольная, упорная), применяемые для передачи движения деталям и узлам механизмов.

Эксплуатационные требования к резьбам, зависят от назначения резьбовых соединений. Требование надежности, долговечности и свинчиваемости без подгонки изготовленных резьбовых деталей при сохранении эксплуатационных качеств соединений является общим для всех резьб.

К основным параметрам резьбы относятся профиль, диаметр, шаг и ход резьбы.

Основные параметры стандартных резьб регламентированы соответствующими стандартами. В качестве примера на рис. 6.9 изображен полный профиль метрической резьбы по ГОСТ 9150–81. Первым основнъш параметром резьбы является ее профиль. Профили наиболее употребительных стандартных резьб и их условное обозначение приведены в табл. 6.1.

Рис. 6.9. Полный профиль метрической резьбы:

d — наружный диаметр наружной резьбы (болта); d^ — внутренний диаметр резьбы болта; d₂ — средний диаметр резьбы болта; D — наружный диаметр внутренней резьбы (гайки); Dj — внутренний диаметр резьбы гайки; D₂ — средний диаметр резьбы гайки; Р — шаг резьбы; Н — высота исходного треугольника; R — номинальный радиус закругления впадины болта.

Таблица 6.7.

Типы и профили резьб

№. п/п	Типы резьб и их условное обозначение	Профили резьб
	Метрическая М
	Трубная цилиндрическая G.
	Трубная коническая Я.

№ п/п	Типы резьб и их условное обозначение	Профили резьб
	Трапецеидальная Гг.
	Упорная S

Вторым основным параметром резьбы является наружный диаметр d — диаметр воображаемого цилиндра, описанного вокруг вершин наружной резьбы или впадин внутренней резьбы.

Дополнительным параметром служит внутренний диаметр резьбы.

—диаметр воображаемого цилиндра, вписанного во впадины наружной резьбы или вершины внутренней резьбы.

Третий основной параметр — шаг резьбы Р — расстояние между соседними одноименными боковыми сторонами профиля в направлении, параллельном оси резьбы. Кроме того, для многозаходной резьбы вводится параметр P_h — ход резьбы — расстояние между ближайшими одноименными боковыми сторонами профиля, принадлежащими одной и той же винтовой поверхности в направлении, параллельном оси резьбы. Для однозаходной резьбы P_h = Р. Для многозаходной резьбы P_h = п х Р, где п — число заходов.

По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы. Преимущественное применение получила правая резьба. Левая резьба применяется чаще всего там, где соединение с правой резьбой в процессе эксплуатации может ослабнуть.

В практике наибольшее применение нашла метрическая резьба. Профилем метрической резьбы, который установлен ГОСТ 9150–81, служит равносторонний треугольник с углом при вершине 60°. Метрические резьбы выполняются с крупным и мелким шагом. Резьбу с мелким шагом выполняют на тонкостенных деталях во избежание ослабления их прочности, а также для увеличения герметичности резьбовых соединений.

У метрической резьбы с крупным шагом его величину не указывают, поскольку каждому диаметру соответствует только один крупный шаг. У метрической резьбы с мелким шагом указывают величину шага. Это объясняется тем, что при одном и том же диаметре стандартом предусмотрено несколько различных величин мелкого шага.

Пример условного обозначения метрической резьбы диаметром 24 мм с крупным шагом (он равен 3 мм): М24, то же, с мелким шагом 1,5 мм, левой резьбой: M24xl, 5 LH.

Резьбовые соединения осуществляются при помощи специальных деталей (рис. 6.10): а — болтов и б — шпилек с гайками или в — винтов, а также г — с помощью резьбы, непосредственно нанесенной на соединяемых деталях. Под гайки подкладывают шайбы.

Наиболее распространенные типы винтов, отличающиеся формой головки, приведены на рис. 6.11. Размеры головки винта и гайки определены из условия обеспечения прочности на срез и смятие.

Гайки различают (рис. 6.12): а — нормальные с одной и двумя фасками, б — корончатые, в — герметизированные, г — круглые установочные, д — гайки-барашки, е — гайки с накаткой.

Для предохранения резьбового соединения от самоотвинчивания применяют различные средства стопорения (рис. 6.13): контргайки, которые обеспечивают создание в соединении дополнительных сил трения (а), пружинные шайбы (б), шплинты (в), а также специальные стопорные шайбы.

Рис. 6.10. Типы резьбовых соединений.

Рис. 6.11. Головки крепежных винтов:

а—в — с наружным захватом; г, д — с внутренним и торцовым захватом — цилиндрические; е, ж — то же, полукруглые; з, и — то же, конические; к, л — закладные и стопорные.

Рис. 6.12. Конструкции гаек.

Рис. 6.13. Средства стопорения крепежных деталей.

Механические свойства крепежных деталей нормируются по ГОСТ 1759.0—87, в соответствии с которым стальные болты, винты и шпильки делятся на 12 классов прочности, каждый из которых обозначается двумя числами, а гайки — на семь классов, обозначаемых одним числом.

При выборе материала гайки рекомендуется исходить из того, чтобы напряжение от испытательной нагрузки гайки соответствовало минимальному пределу прочности болта, с которым она комплектуется.