Файл: Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения учебник.pdf

введены особо крупные шаги, обеспечивающие необходимую проч­ ность резьбовых соединений. Учитывая, что величина погрешно­ стей изготовления деталей из многих марок пластмасс была бы для резьб с малыми шагами близка к высоте профиля резьбы, резьбы с шагом 0,5; 0,75 и 1 мм для диаметров соответственно свыше 1(3, 18 и 3G мм пе применяют.

Профиль резьбы отличается от стандартного только наличием допускаемых закруглений кромок вершин резьбы болта и гайки

радиусом не более гх— ^ = 0.054Р (рис. 122), что вызвано необ­

ходимостью повышения прочности витков резьбы пластмассовых деталей. До введения ГОСТ 11709—71 для резьб деталей из пласт­ масс применялись (ГОСТ 11709—(30) следующие три класса точ­ ности, определяемые суммарным допуском среднего диаметра:

4-й класс введен специально для резьбовых деталей из пласт­ масс.

н 7Я, 7G; в очень грубом — 10hSh и 9I18H. Поля допусков g и G образуют соединения с гарантированным зазором.

Свинчиваемость резьбовых деталей нз пластмасс, получаемых литьем или прессованием, обеспечивается при правильном (сде­ ланном с учетом колебания усадки пластмассы) выборе длины свинчивания. Необходимо стремиться к минимальной длине S свин­ чивания. При малых S ГОСТ 11709—71 допускает применение полей допусков на одну степень точнее (для грубого класса 7hGh, 7g6g и 6/ / 6G; для очень грубого класса 9hSh, 9g8g и 8Н, 8G). При боль­ ших длинах свинчивания (L) можно использовать поля допусков на одну степень грубее (для среднего класса 7hQh, 7gGg и 7Н, 7G; для грубого класса — 9h8h, 9g8g и 8Н, 8G). Допускаются любые сочетания полей допусков болтов и гаек, установленных ГОСТ

11709—71. Поля допусков 9h8h, 9g8g-, iOhSh, 8Н, 8G, 9Н8Н

(а также 7h6h,'7gQg, 8h,8g и 6H, 6G, 7И и 7G для резьб диаметром 4 и 5 мм с шагом соответственно 1 и 1,5 мм) введены специально для резьб деталей из пластмасс. Их предельные отклонения даны

296

в ГОСТ 11709—71, для остальных полон допусков они должны со­ ответствовать ГОСТ 10093—70 (предельные отклонения резьб деталей из пластмасс относятся к нормальной температуре 20 ’ С и относительной влажности воздуха 0.5 %).

Контроль деталей, изготовленных литьем под давлением и прес­ сованием, должен производиться после выдержки в точение не менее 12 ч с момента изготовления. Выбор степени точности необхо­ димо производить с учетом эксплуатационных требований, предъяв­ ляемых к резьбовому соединению, колебания усадки, механиче­ ских свойств пластмасс и технологии образования резьбы. Поля допусков класса точности «средний» (который примерно соответ­ ствует 2а классу) предназначены для ответственных резьбовых деталей повышенной точности, к которым предъявляются тре­ бования по соосности, герметичности (с использованием специаль­ ных паст) и др. Поля допусков класса точности «грубый» (который примерно соответствует 3-му классу) рекомендуются для нагру­ женных резьбовых соединений. В этих соединениях не следует сопрягать детали из хрупких и упругопластичных материалов, так как тогда прочность соединений снижается в 3—5 раз. Поля допусков класса точности «очень грубый» (который примерно соот­ ветствует 4-му классу) предназначены для слабонагруженных резьбовых соединений деталей из пластмасс и соединений, в кото­ рых одна деталь металлическая. Соединения типа металл—пласт­ масса имеют большую прочность, чем пластмасса—пластмасса.

В приложении к ГОСТ 11709—71 приведены рекомендации по выбору шага и степени точности резьбы, а также данные по опре­ делению достижимой точности.

§ 44. В Л И Я Н И Е ОТКЛОНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБЫ Н А ПРОЧНОСТЬ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

На прочность резьбовых соединений с посадками скольжения и с зазором влияют отклонения диаметров, шага и угла профиля резьбы. Степень их влияния зависит от характера нагрузки, меха­ нических свойств материала болта и гайки, конструктивных и тех­ нологических факторов. Такое большое количество воздействую­ щих переменных факторов затрудняет разработку приемлемого для практики расчетного метода выбора точности резьбы. Поэтому руководствуются экспериментальными данными [4,34].

Влияние отклонений диаметров резьбы. Циклическая прочность резьбовых соединений, при прочих равных условиях, зависит от концентрации напряжений, возникающих во впадинах резьбы болтов, а также от величины зазора по внутреннему диаметру резьбы. Циклически нагруженные резьбовые соединения разру­ шаются по первой или второй нагруженным впадинам резьбы болта. Разрушению предшествует появление усталостной трещины. В возникновении усталостной трещины большую роль играют

297

касательные напряжения, величина которых во многом зависит от зазора по внутреннему диаметру резьбы. При достаточно боль­ шом зазоре (рис. 123, а) максимальные касательные напряжения определяют по формуле

где 0-l и а3 — наибольшее и наименьшее главные напряжения *. При отсутствии указанного зазора или .малой его величине болт по впадине резьбы воспринимает дополнительное давление со стороны вершины витка резьбы гайки, что уменьшает величину радиального напряжения ст3 или меняет его знак: из напряжения

6)

растяжения опо переходит в напряжение сжатия (рис. 123, б), в этом случае максимальные касательные напряжения значительно возрастают, так как

Рост тШах приводит к ускорению усталостного разрушения болта. Поэтому создание за счет увеличения внутреннего диаметра резьбы гайки достаточно большего зазора будет повышать цикли­ ческую прочность резьбовых соединений. Она зависит также от ха­ рактера распределения нагрузки между витками резьбы: чем это распределение равномернее, тем выше циклическая прочность.

В беззазорном резьбовом соединении с максимальной рабочей высотой профиля резьбы Нг, что достигается при изготовлении болта и гайки по точному классу (посадка 4/П4Я5//), поверхности витков резьбы плотно соприкасаются между собой, образуя жест­

* Н а р и с. 123, а сг2 — п р о м е ж у т о ч н о е гл а в н ое н а п р я ж ен и е .

298

кое малоподатливое соединение. Распределение нагрузки по вит­ кам резьбы в этом случае будет неравномерным, а циклическая прочность резьбовых сопряжений понизится..

При наличия зазоров по среднему диаметру уменьшается сече­ ние витков, что для циклически нагруженной резьбы необходимо. При зазорах по среднему, внутреннему и наружному диаметрам устраняется заклинивание витков, уменьшается трение между ними, появляется возможность компенсации перекосов резьбы и увеличивается податливость витков, что способствует более равномерному распределению нагрузки между ними и снижает нагрузку на первый и второй рабочие витки болтов. Циклическая прочность таких соединений значительно повышается.

Экспериментальные исследования показали, что циклическая прочность резьбовых соединений, имеющих гарантированные мак­ симальные для 2—3-го классов точности зазоры по всем трем

ской прочности особо важно создавать зазор по внутреннему диа­ метру резьбы за счет некоторого уменьшения высоты профиля резьбы гайки и изготовлять наружную резьбу со впадиной, за-

30—60% поднять допускаемые напряжения для резьбовых соеди­ нений при циклических нагрузках.

При оценке статической прочности резьбовых соединений необходимо учитывать прочность материала болта и гайки. Если прочность материала болта выше, чем гайки (что должно быть пра­ вилом), то менее прочной является резьба гайки, хотя площадь сечения ее витков в месте разрушения больше площади сечения витков резьбы болта. В таких соединениях с высотой гайки меньше критической 1 срезается резьба гайки, а не резьба болта.

Срез резьбы гайки происходит по цилиндрической поверхности,

Уменьшение d болта, вызывающее уменьшение рабочей вы­ соты Нг профиля резьбы, снижает усилие, потребное для среза резьбы, и, следовательно, снижает статическую прочность резьбо­ вых соединений. При уменьшении Нх за счет увеличения внутрен­ него диаметра резьбы гайки наружный диаметр резьбы болта,

1 К р и ти ч е ск о й в ы со т о й / / Кр га й к и б у д е м н а зы в а ть т а к у ю , п р и к о т о р о й

299

а следовательно, и площадь среза витков резьбы гайки остается постоянной. Поэтому усилие среза витков в этом случае не изме­ нится.

13 резьбовых соединениях с одинаковыми механическими свой­ ствами материала обеих деталей при высоте гайки меньше крити­ ческой наиболее часто происходит смятие резьбы болта и гайки. Уменьшение рабочей высоты профиля IIу в этом случае снижает усилие, потребное для смятия резьбы болта и гайки, и поэтому уменьшает также статическую прочность резьбовых соединений.

Зазоры по среднему диаметру резьбы уменьшают площадь сече­ ния витков в плоскости их среза или в месте смятия. При стати­ ческих нагрузках это вызывает уменьшение прочности витков резьбы 1 и увеличение критической высоты Нкр гайки. Установ­ лено, что при максимальных зазорах одновременно по всем трем диаметрам для резьбы 3-го класса точности (примерно посадка 7H/8g) с шагом от 1 до 3 мм происходит снижение сопротивления срезу резьбы до 38 “о и увеличение /Ткр гайки до 30%. Следует иметь в виду, что в действительности получение максимальных зазоров по диаметрам резьбы маловероятно. Кроме кого, умень­ шение прочности витков резьбы при наличии зазоров по ее диа­ метрам может быть компенсировано соответствующим увеличением высоты гайки 134].

Влияние отклонения шага и половины угла профиля резьбы.

При прогрессивной ошибке шага, достигающей ±0,025 мм, и при отклонении половины угла профиля до ±2,5° сопротивление срезу резьбы снижается до 20%. Это объясняется уменьшением сечения витков резьбы, вызываемым значительными зазорами но среднему диаметру (зазоры необходимы для диаметральной компенсации отклонений шага и половины угла профиля). Обычные в производ­ стве отклонения шага в пределах ± 0,01 мм и половины угла профиля в пределах ± 1° на статическую прочность резьбовых соединений влияют незначительно.

Как положительные, так и отрицательные отклонения шага уве­ личивают неравномерность деформаций болта и гайки, а следова­ тельно, и неравномерность распределения нагрузки но виткам резьбы, что понижает циклическую прочность резьбовых соеди­ нений.

Теоретически можно определить необходимое уменьшение шага резьбы болта или увеличение шага резьбы гайки, при котором разность в величине деформации тела болта и гайки, находящихся под нагрузкой, не будет передаваться на витки их резьбы. В этом случае силы распределяются более равномерно. Для резьбовых

болта и гайки [4]. Требуемая разность шагов так мала (например,

1 П р о ч н о сть в и тк о в р е зь бы х а р а к т е р и з у е т ся у си л и ем Р Ср и х ср е за (ил и см я ­ ти я ) п ри оп р е д е л е н н о й в ы со т е га й к и .

300