+7(343)201-14-02

+7(343)298-01-98

+7(343)298-01-98

Каталог

Конструктивные факторы и их влияние

Для некоторых отраслей машиностроения характерным является факт использования гайки с размером, уменьшенным под ключ. К примеру, при использовании резьбы М10 обычно применяют гайку размером 17 мм, в этом случае уменьшенный вариант будет равен 14 мм.

5.16

Рис. 5.16. Наглядно демонстрирует существующую зависимость предела прочности рассматриваемого соединения, как с нормальной, так и с уменьшенной гайкой от размера самой резьбы.

1 — B/d = 0,40;

2 — 0,50

3 — 0,60;

5.17

Рис.5.17. Шлицевая гайка
4 — H/d = 0.70

Прочность всего резьбового соединения уменьшается в результате уменьшенного перекрытия витков под нагрузкой, что является следствием увеличения такого параметра как радиальная податливость самой гайки. При этом практическим путем было установлено, что для достижения требуемого эффекта необходимо применять подобные гайки большей высоты. В тоже время гайки, размер которых уменьшен под ключ, возможно использовать только в соединениях выполненных из стальных или титановых элементов. На рис. 5.16 четко прослеживаются зависимости σ'в/σв, где ключевую роль играет размер болтов и гаек, выполненных из стали, σв = 800 МПа и σв = 600 МПа соответственно. Здесь сплошные линии обозначают соединения с гайками уменьшенного размера, а штриховые линии указывают на соединения с гайками нормально размера.

Устранить такой недостаток, как смятие граней гайки в случае сильной затяжки можно используя шлицевые гайки, при этом будет уменьшен и габарит. Как правило, такие гайки изготавливаются из того же материала что и сам болт, что стало возможным благодаря площади сечения шлицевых гаек, которая обычно равна 1-1,2 площади сечения самого болта.

Параметры шлицевых гаек приведены в табл. 5.10

Распределение нагрузки, которое происходит между витками, может быть улучшено за счет использования резьбовых вставок, спирального типа.

5.18

Рис. 5.18. От высоты гаек в резьбовых соединениях несущая способность зависит как указано на рисунке (шпилька выполнена из стали 38ХА, для изготовления гайки был использован сплав АЛ5). 

1 – М6 со вставкой;

2 –  M7 X 1;

3 –  М6.

Благодаря использованию вставок в таких соединениях удалось существенно увеличить предел прочности резьбы, как в случае если одинаковы наружные диаметры шпильки d = idem, так и в случае если одинаковыми являются диаметры резьбы самого корпуса. Штриховые линии на рис. 5.18 указывают на значение прочности витков на срез, а сплошные линии указывают на значение прочности самого стержня на разрыв. 

5.19

а) - обычная; б) - с буртиком; в) - с буртиком глухая
Рис. 5.19. Футорки;

Табл. 5.11 содержит результаты, которые были получены в ходе испытания соединения с резьбой М10 в момент затяжки гайкой (шпилька была выполнена из стали 38ХА, σв = 1050 МПа; для изготовления гайки был использован сплав Д1Т, σв = 400 МПа). Табл. 5.12 содержит результаты испытаний прочности соединения при затяжке винта выполненного из стали 38ХА (корпус выполнен из дуралюмина, σв = 400 МПа). Особо стоит отметить, что, несмотря на значительно больший диаметр резьбы (табл. 5.13) футорок сплошных резьбовых втулок (рис. 5.19), соединения с вставками показывают большую величину прочности.

К тому же использование резьбовых вставок вполне оправдано при необходимости увеличения несущей способности шпилек, выполненных из стали, с корпусами, для изготовления которых были использованы не такие прочные материалы.

Таблица 5.10

Размер шлицевых гаек, мм, и необходимая

относительная длина свинчивания

 

Резьба

D0

D1

H

h1

HH/d

М12х1,5

18,6

17

10

12

16

6,0

8,0

12,0

0,70… 0,80

М16х1,6

21,6

20

10

14

18

6,5

10,0

14,0

1,10… 1,15

М20х1,5

27,6

25

17

19

21

12,0

14,0

16,0

1,15

Примечание. Материал резьбовых деталей – сталь 38ХА (σв=1050 МПа)

Таблица 5.11

Моменты затяжки Мз, которые  разрушают резьбу, в случае затяжки гайкой

Соединение

Значение Мз, Н*м, при H/d

0,5

1,0

Со вставкой

78,0

150*

Обычное

45,5

92,0

* Обрыв болта

Таблица 5.12

Моменты затяжки Мз, Н*м, которые  разрушают резьбу, в случае

при затяжке винта

Размеры резьбы, мм

Соединение

d

P

H

обычное*

со вставкой**

6,350

9,525

12,700

1,270

1,575

1,956

2,540

4,763

8,731

20,8

55,4

166,2

23,6

83,1

205,0

* Выкрошилась резьба

** Сломался винт

Таблица 5.13

 

Нагрузка F, разрушающая резьбу в корпусе

Соединение

Корпус

Шпилька

Значение F, кН, при Н/d

0,5

1,0

Со вставкой

М7

М12х1,5

М6

М10

8,9/12

23/34

18,4/22,4*

47/61,5*

С втулкой

М10

М14х1,5

М6

М10

8,6/9,5

19/27,5

17,8/22,4*

30/52

 

* Обрыв шпильки

Примечание. В числителе даны значения для сплава МЛ7, а в знаменателе – АЛ5.