Вопрос 6 Сборка резьбовых соединений. Инструмент для сборки
Сборка резьбовых соединений. При сборке резьбовых соединений должны быть обеспечены: соосность осей болтов, шпилек, винтов с резьбовыми отверстиями и необходимая плотность посадки в резьбе; отсутствие перекосов торца гайки или головки болта относительно поверхности сопрягаемой детали, так как перекос является основной причиной обрыва винтов и шпилек; соблюдение очередности и постоянство усилий затяжки крепежных деталей в групповых резьбовых соединениях.
Чтобы держать болтовые соединения плотными, мы можем выбрать один из нескольких способов. Наиболее распространенным является введение запирающего устройства между вращающейся частью и закрепляемыми частями. Это фиксирующее устройство часто является разделенным кольцом стопорной шайбы. Однако такое устройство не отвечает всем требованиям к блокирующим устройствам.
Дефектовка крепёжных изделий
Преимущество этой шайбы заключается в том, что она применяет давление зажима вдоль непрерывного дугового рисунка, а не концентрирует его в одной точке так, как это делает стопорная шайба с разделенным кольцом. Один на конце гайки и один на головке болта. Это обычный способ использования этих шайб, особенно при сборке шины. Эти шайбы делают чудеса для размещения теплового велосипеда, но они могут устранить все проблемы, вызванные плохим качеством изготовления. Это высококачественные крепежные детали для электрических применений, поэтому ваш источник, скорее всего, будет вашим электроснабжающим домом, с которым вы обычно справляетесь.
Для механизации сборки резьбовых соединений применяют ручные одношпиндельные резьбозавертывающие машины: гайко-, шпилько- и винтоверты. Их выпускают с пневматическими ротационными, с электрическими высокочастотными двигателями и с однофазными коллекторными двигателями нормальной частоты.По принципу работы их подразделяют на машины вращательного действия, частоударные и редкоударные. Ударные гайковерты выполняют в виде ручных машин (табл. 7, 8). Они обладают высокой производительностью, требуется меньшая мощность, чем для гайковертов вращательного действия, и более легкие. Реактивный момент в процессе работы ударных гайковертов практически отсутствует.
Давайте посмотрим на эти три параметра. Это сила, необходимая для установки на болт, чтобы сгладить шайбу до оптимальной формы для правильного зажима. Помните, что болт делает плотное соединение, затягивая его до такой степени, что его нити только начинают деформироваться. Болты различной жесткости, диаметра и конфигурации материала требуют различного количества крутящего момента для достижения этой герметичности.
Если вы превысите крутящий момент запирающей шайбы более чем на несколько процентов во время сборки, вы уничтожаете стопорную шайбу. Если вы взяли на себя обязательство, вы не сможете использовать возможности стиральной машины, чтобы обеспечить надежное соединение. Если чаша нависает над соединением, у вас будет гораздо меньше силы зажима, чем вы считали. В большинстве случаев вы можете выбрать стандартную отделку. Однако, если у вас есть какие-либо процессы или растворители, присутствующие в вашей среде, вы должны поговорить с инженером-изготовителем продукта производителя.
Это позволяет использовать их при значительных моментах затяжки. Срок службы ударных гайковертов меньше, чем у гайковертов вращательного действия, выше уровень шума и вибрации.
Вопрос 7 Постановка гаек и шпилек. Способы и порядок затяжении гаек. Шпильки:неподвижность шпильки шпильки в корпусной детали обеспечиваеца: средний диаметр резьбы шпильки больше среднего диаметра резьбы отв.детали.,неподвижность шпильки обеспечивается за счет неполных витков шпильки ввинчиваемых в отверстие,если соединение шпильки не требует разборки с основной деталью то шпильку можно установить на эбоксидный клей.При сборке шпилек необходимо чтобы шпилька ввинчивалась в основную деталь на всю длину резьбу,ось шпильки должна перпендикулярно плоскости основной детали это следует проверять угольником. ГАЙКИ: навинчивание гаек на шпильки и болты должно быть обеспечено в следующем порядке:навинчивание гаек от руки до плоскости детали, использубтся торированные инструменты гайки завинчиваются на одну треть усилия затяжки, в тойже последовательности затягиваются затягиваются гайки на еще одну треть усилия затяжки,в заданной последовательности затягивается гайки окончательно.
Достоинства резьбовых соединений
Неправильная отделка может привести к соединению, которое буквально разваливается. Если вы подвергли воздействию гальванической воды, подверженной воздействию водорода, воздействию или сильной вибрации, эта шайба будет разбиваться на куски. Чем мягче материал, тем более вероятно, что вам понадобится плоская шайба. Установите шайбу так, чтобы ее чашка указывала на соединение. Монтаж его вверх дном, добавляет небольшое усилие зажима к соединению.
Хотя на иллюстрациях показано выраженное блюдо, у большинства Бельвиллесов на самом деле есть мелкие блюда. Иногда трудно сказать, в каком конце. Если это произойдет с вами, положите шайбу на плоскую поверхность и посмотрите на нее сбоку, как показано на рис.
Вопрос 8 Сборка конусных соединений
Конусные соединения применяются для обеспечения точного центрирования и полной гарантии от осевого смещения сопрягаемых деталей. Конусные соединения могут быть как бесшпоночными, выполняемыми при помощи запрессовки, так и закрепляемыми со шпонкой. Неподвижные конусные соединения имеют ряд преимуществ в сборке, так как конический хвостовик вала легко входит в коническое отверстие и самоцентруются. Перед сборкой конусного соединения надо проверить посадку охватывающего конуса на конце вала.
Соберите соединение, как показано на рис. 2 и 3, используя плоские шайбы только по мере необходимости. Если у вас есть более одного болта в соединении, которое вы собираете, используйте шаблон затяжки и используйте несколько этапов затягивания. Вы можете затянуть верхний левый болт до 30 фут-фунтов, затем сделать то же самое с нижним правом, нижним левым и верхний правый, в этом порядке.
Затем повторите на 45 футов и, наконец, на 55 фут-фунтах. Не думайте, что шайба в руке правильная. Проверьте первый или два с помощью динамометрического ключа. Когда шайба остынет, вы заметите резкое изменение ощущения гаечного ключа. После того, как вы сможете правильно определить эти деформации при заданном крутящем моменте, вы можете сделать все остальное без динамометрического ключа; вы можете захотеть пройти более трех уровней затягивания в вашей последовательности крутящего момента, чтобы предотвратить деформацию зажатой части.
Конус охватывающей детали должен плотно по всей длине соприкасаться с поверхностью конуса вала. Неточное прилегание деталей соединения устраняется шабрением внутренней поверхности ступицы. Для предотвращения -заедания и задиров конусные поверхности перед сборкой надо смазать машинным маслом. Конусные соединения для надежности могут дополняться шпонками. Важной характеристикой правильности сборки неподвижного конусного соединения, затягиваемого гайкой, является зазор между торцами вала и ступицы. Зазор свидетельствует о наличии натяга в сопряжении по конусной поверхности. Этот натяг при необходимости можно увеличить дополнительной подтяжкой гайки. При сборке конусных соединений нужно контролировать глубину запрессовки или затяжку гайки.
Конечно, если вы используете гаечные ключи с электроприводом, вам нужно будет установить ограничитель крутящего момента и используйте его каждый раз. Бельвильские шайбы не могут заменить хорошее качество изготовления. Независимо от того, насколько безопасна ваша связь, нечистые контактные поверхности дадут вам сопротивление в точке контакта. Это сопротивление вызовет падение напряжения и нагрев, и соединение в конечном итоге само по себе будет ослаблено. Всегда используйте правильное соединение, а не только то, что удобно.
Затяните соединение с рекомендуемым крутящим моментом и не более. Удостоверьтесь, что вы не отступаете слишком далеко, потому что, когда вы снова смажьте шайбу, она будет иметь меньшую силу зажима, чем она была предназначена. После того, как система имеет некоторый цикл нагрузки, дайте болтовым соединениям другую визуальную проверку. Если вы их правильно собрали, они будут в безопасности.
Вопрос 9 Сборка соединений с гарантируемым натягом
Соединения, в которых при любых комбинациях допусков вала и отверстия всегда получается натяг, называются соединениями с гарантированным натягом. Такие соединения находят
широкое применение в машинах и механизмах при необходимости передачи значительных осевых усилий, крутящих моментов или нагрузок. Они могут выполняться несколькими способами. Наиболее распространены прессовые соединения.
Для предотвращения отвинчивания применяют стопорение
Соединения могут носить непрерывный характер, например, в больших поверхностных областях пластин, фланцев и там, где существуют другие абатменты. Альтернативно, дискретные пути нагрузки могут быть образованы выступами и штифтами, зажимами или аналогичными соединителями.
Инженер сталкивается с трудным решением при попытке имитировать такие соединения и соединения в рамках анализа конечных элементов. Во многих случаях детали каждого отдельного соединения можно игнорировать, если необходимо провести общую оценку жесткости или прочности, и соединение предполагается разумно непрерывным. Однако могут возникнуть сомнения в отношении локальной гибкости и путей нагрузки, разработанных с этим допущением. Возможно, оценка локального поведения соединителя имеет важное значение для случая безопасности, например, с основными креплениями.
При прессовых соединениях наружный диаметр охватываемой детали должен быть больше диаметра отверстия охватывающей детали, что обеспечивает при посадке необходимый натяг. Прессовое соединение деталей можно выполнить путем приложения осевого усилия, запрессовывающего одну деталь в другую, нагревания охватывающей детали или охлаждения охватываемой детали Перед запрессовкой слесарь должен тщательно осмотреть поверхности соединяемых деталей. Царапины, забоины, заусенцы должны быть устранены. В процессе запрессовки необходимо применять покрытие поверхностей различными смазочными материалами для предохранения от задиров, уменьшения коэффициента трения и снижения необходимого усилия запрессовки. Наличие фасок облегчает центрирование деталей и предохраняет их от случайных заеданий при запрессовке. Посадка деталей небольших размеров (штифтов, клиньев, втулок, шпонок) может производиться вручную ударами молотка весом 0,25...1,25 кг. При этом способе необходимо применять приспособления, позволяющие точно центрировать соединяемые детали. При запрессовке деталей типа втулок, заглушек, пробок, колец, зубчатых венцов и других используют прессы - ручные, гидравлические и пневматические
В некоторых случаях взаимодействие между разъемами и окружающей его структурой имеет решающее значение, как в случае предварительно нагруженных болтов и сгибания в виде заклепок. В этой статье рассматриваются различные допущения моделирования и их последствия при рассмотрении соединений с болтовым типом. Другие соединения, такие как точечные сварные швы, непрерывные сварные швы и соединение, будут рассмотрены в отдельной статье.
Компоновка резьбовых соединений сводится к трём схемам
На рисунке 1 показаны основные характеристики типичного болтового соединения. Болт состоит из хвостовика и головки. Конец хвостовика навинчен, чтобы принять гайку. Обычно под гайкой и, возможно, также болтовой головкой. В некоторых приложениях поток разрешается растягивать на длину захвата. Длина захвата - это часть хвостовика, содержащего пластины, фланцы или другие компоненты, которые соединяются. Большинство болтов предварительно загружены, о чем мы поговорим более подробно в ближайшее время, и поэтому одним из основных действий является фиксация компонентов вместе между поверхностями шайбы или гайкой и головкой.
Вопрос 15 Сборка цилиндрических зубчатых передач
Сборку зубчатой передачи начинают с установки корпусов подшипников или нижней половины редуктора на фундамент; затем проверяют прилегание вкладышей а после установки зубчатых колес- прилегание шеек валов во вкладышах Параллельность расположения осей подшипников корпуса зубчатой передачи проверяют штихмасом, штангенциркулем и индикатором. Расстояние между осями подшипников проверяют контрольными оправками 1 и 3, устанавливаемыми в корпус. Расстояние измеряют или между оправками, или по их наружной поверхности. Окончательно проверяют зацепление пробой на краску
Эти две грани также ограничивают компоненты от разделения в осевом направлении в результате воздействия внешних сил на них. Типичный сценарий растягивающей нагрузки показан на рисунке 2 вместе с сценарием с одной сдвиговой нагрузкой. Альтернатива одиночному сдвигу может существовать, когда имеется три пластины; это называется двойным сдвигом и является предпочтительным, поскольку не происходит никакого смещения. В большинстве отраслей путь переноса поперечной нагрузки связан с нагрузкой на пластину, что приводит к сдвигу поперек хвостовика болта.
Вопрос 21 Сборка валов
Составные валы (из двух, трех и более частей) собирают в жесткие соединения при помощи муфт: шлицевых, гладких, цилиндрических, конических. При этом вал устанавливают и закрепляют на призматических опорах с регулируемой высотой, обязательно соблюдая соосность валов. Соосность проверяют, прикладывая контрольную линейку к валам в вертикальной и горизонтальной плоскости. Между линейкой и валами не должно быть никаких зазоров.Совпадение осей валов можно проверить также хомутиком, оснащенным индикатором. Для проверки соосности концов валов двух разных узлов (агрегатов), применяют специальные поворотные приспособления, представляющие собой съемные кронштейны закрепляемые на концах валов.
Чтобы сбалансировать ножницы, особенно при однократной нагрузке сдвига, дополнительное распределение изгиба происходит в хвостовике болта, а также может подвергаться взаимодействию при контакте компонентов под гайкой и головкой под высоким искажением. В некоторых отраслях промышленности, таких как гражданское строительство, требуется передача нагрузки через нагрузку только на сдвиг при трении между сильно зажатыми компонентами и головкой болта и гайкой. Для достижения такого типа переноса нагрузки требуется зазор между отверстием для болта и хвостовиком и очень высокими нагрузками предварительного натяжения.
Вопрос 49 Узловой ремонт
узловой ремонт. в ходе этого ремонта узлы требующие ремонта заменяюца на новые или заранее отремонтированные. узловой ремонт вкл. в себя ремонтные работы очистка мойка и разборка узла, составление ведомости дефектов восстановление посадок в сопряжении. Порядок выполнения работ при узловом методе ремонта следующий:1) техническая диагностика всех узлов машины с целью выявления неисправностей; 2) демонтаж узлов, требующих ремонта; 3) получение со склада и установка запасного узла; 4) испытание установленных узлов, а также механизмов, в состав которых они входят; 5) транспортирование снятого узла в ремонтный цех (завод); 6) разборка, очистка и дефектация деталей узла; 7) получение со склада необходимых запасных деталей и материалов; 8) восстановление изношенных деталей; 9) сборка ремонтируемого узла; 10) обкатка и испытание отремонтированного узла; 11) нанесение антикоррозионных и консервирующих покрытий; 12) сдача узла на склад.
В ближайшее время мы рассмотрим другие варианты. На рисунке 3 показана типичная установка передачи нагрузки между двумя пластинами через болт. В частности, мы видим, что болтовая головка, хвостовик, гайка и шайбы были превращены в один объект. Необходимо проверить эффективную жесткость комбинированной болтовой головки и шайбы и комбинированной болтовой гайки и шайбы. Нет представления потока, и мы предполагаем, что три пути передачи первичной нагрузки показаны на рисунке.
Главная задача такого типа моделирования - убедиться, что контакты настроены правильно. Каждый контакт состоит из пары областей, которые соединены соединителем и имеют свойство соединения. Каждая контактная область определяется в решателе зоной топологии поверхности элемента, однако для облегчения подготовки мы обычно можем определить это через родительскую геометрию. Соединение - это определение того, какие пары областей потенциально находятся в контакте. Свойство определяет метод контакта; контакт может быть склеен, общий нелинейный контакт или различные другие типы.
Вопрос 57 Ремонтный цикл
период эксплуатации оборудования от начала эксплуатации до первого капитального ремонта. Структура ремонтного цикла - это чередование ремонтов в определенной последовательности и через определенные промежутки времени. Структура ремонтного цикла для разных типов строительных машин и механизмов различна и устанавливается нормативными материалами по техническому обслуживанию и ремонту их.
Также можно определить другую информацию, такую как допуски на трение и помехи. При принятии решения о том, следует ли использовать этот тип моделирования соединителей, оцените легкость настройки контактов. Затем должно быть простым упражнением по управлению, чтобы распределить свойства соединителя и удалить нежелательные соединения. Если внедрение является трудоемким, то, вероятно, неплохо избежать такого подхода, поскольку объем данных, требуемых даже в простой ситуации, как показано на рисунке 3, становится неработоспособным.
Последовательность сборки резьбовых соединений
Обратите внимание, что на рисунке 3 три основных пути переноса нагрузки были идеализированы как сдвиг, касание пластины и зажим болта, как показано на рисунке вставки. Зона касания пластины обычно довольно мала и локализована вокруг болта. Для расширения взаимного контакта между пластинами по всей поверхности пластины обычно не требуется и добавляет много вычислительных усилий для решения. Это также может привести к проблемам сходимости. Пластины могут быть связаны между собой через обычные пружины в этой зоне, если возникают трудности.
Вопрос 61 Ремонтная единица
Ремонтная единица соответствует трудоемкости капитального ремонта, равной 12 чел. она определяет трудоемкость работ и является нормативной величиной для расчета потребности рабочей силы. выражается в нормо-часах трудовые затраты для всех видов работ технического обслуживания и ремонта оборудования. Трудоемкость одной ремонтной единицы равна трудоёмкости ремонта оборудования первой категории сложности. Ремонтная единица оборудования является удобным и достаточно достоверным критерием для установления потребного количества смазочных материалов.
Вопрос 62 Структура цикла
Структура производственного цикла включает время выполнения основных, вспомогательных операций и перерывов в изготовлении изделий.Количество ремонтов и последовательность их проведения за ремонтный цикл. Циклы бывают 6 7 8 12 лет. Структура 8 летнего цикла М-М-М - С -М -М -М –К. в 6 летний цикл входит наиболее сложное оборудование доргостоящее с интенсивным циклом работы. Перерывы в изготовлении изделий могут быть разделены на две группы 1) перерывы, связанные с установленным на предприятии режимом работы 2) перерывы, обусловленные организационно-техническими причинами.
Вопрос 63 Ремонтосложность
Это-степень сложности ремонта оборудования. Категория ремонтосложности любого агрегата определяется сопоставлением его со станком-эталоном. Категория сложности ремонта оборудования зависит от его конструктивных и технологических особенностей. Исходными данными для установления категорий сложности ремонта оборудования являются технические характеристики, содержащиеся в паспортах.
Вопрос 4 Сборка болтовых соединений
Типы болтов. Для соединения применяют следующие типы болтов: нормальной, грубой, повышенной точности и высокопрочные с соответствующими гайками и шайбами.
Болты грубой точности штампуют из круглой углеродистой стали диаметром не более 20 мм. Их ставят в отверстия с зазором 2-3 мм. Болты повышенной точности обрабатывают обточкой на токарном станке с допуском + 0,1 мм. Такие болты изготовляют диаметром 10-48 мм и длиной до 300 мм.
Высокопрочные болты предназначены для передачи усилий, действующих на соединение, посредством трения. Такие болты изготовляют из высокопрочных сталей и термически обрабатывают в готовом виде. Болты ставят в отверстия, на 2-3 мм превышающие диаметр болта. Такие соединения просты, но достаточно надежны и применяются в ответственных сооружениях.
Вопрос 5 Сборка шпилечных соединений Шпилечное соединение осуществляется следующим образом: в одной из соединяемых деталей выполняется глухое или скозное отверстие с резьбой, а в другой отверстие без резьбы. Шпилька завинчивается одним концом в первое отверстие и свободно проходит через второе, затем, как и при болтовом соединении, на выступающий конец шпильки надеваем шайбу (тип шайбы выбирается в зависимости от назначения и условий эксплуатации соединения) и навинчивается гайка.Шпилечное соединение используется вместо болтового, когда по конструктивным условиям в одной из соединяемых деталей изготовлять сквозное отверстие для болта нецелесообразно или невозможно, например при значительной толщине детали. Шпилечное соединение осуществляется при помощи шпильки, гайки и шайбы.
Шпилечное соединение включает шпильку, гайку, шайбу и скрепляемые детали
Резьбовые соединения — наиболее распространённый вид разъёмных соединений. Трудоёмкость сборки (разборки) этих соединений при ремонте, монтаже, техническом обслуживании достигает 20% от общей трудоёмкости работ. В зависимости от трудоёмкости резьбовые соединения делят на две группы:
- резьбовые соединения до М24;
- резьбовые соединения свыше М24.
Сборка (разборка) соединений первой группы проводится без специальных приспособлений. Трудоёмкость сборки (разборки) соединений второй группы в 10…15 раз выше .
Резьбы крепёжные предназначены для фиксации деталей (метрическая с треугольным профилем 60°, трубная — треугольная со скруглёнными вершинами и впадинами 55°, круглая), должны обладать самоторможением для надёжной фиксации. Резьбы ходовые для винтовых механизмов (прямоугольная, трапецеидальная 30°: симметричная, несимметричная упорная) должны обладать малым трением для снижения потерь. Основные детали соединения:
- болт;
- гайка;
- шайба;
- винт;
- шпилька.
Надёжность крепежных резьбовых соединений зависит от:
- материала деталей — обеспечение работы соединения в упругой области;
- условия сборки должны соответствовать условиям проектирования;
- сила предварительной затяжки должна обеспечивать нераскрытие стыка или герметичность на стадии эксплуатации.
Компоновка резьбовых соединений сводится к трём схемам:
- Болт в отверстие вставлен с зазором
. Соединение нагружено продольной силой Q
. Болт растянут. Из условия прочности на растяжение — внутренний диаметр резьбы болта:
d внутр = (4 × Q / (π × [σ] раст)) 1 / 2 .
Найденный внутренний диаметр резьбы округляют до ближайшего большего.
- Болт в отверстие вставлен без зазора
Р
. При этом болт работает на срез (чистый болт). Внутренний диаметр резьбы:
d внутр = (4 × P / (π × [τ] срез)) 1 / 2 .
Порядок назначения размера болта аналогичен.
- Болт вставлен с зазором
. Соединение нагружено поперечной силой F
. Сила затяжки болта V
должна дать такую силу трения между деталями, которая была бы больше поперечной сдвигающей силы F
. Болт работает на растяжение, от момента затяжки испытывает кручение, которое учитывается повышением нормальных напряжений на 20% (в 1,2 раза). Величина требуемой растягивающей силы V
в зависимости от сдвигающей поперечной силы F
:
V = 1,2 × F / f ,
где f — коэффициент трения.
Тогда внутренний диаметр резьбы болта:d внутр = (4,8 × F / (π × f × [σ] раст)) 1 / 2 .
В расчёте находится внутренний диаметр резьбы, а обозначается резьба по наружному диаметру. Часто ошибка состоит в том, что, рассчитав внутренний диаметр резьбы болта 8 мм, назначают болт М8, а следует назначить болт М10, имеющий наружный диаметр резьбы 10 мм, а внутренний 8 мм. Концентрация напряжений во впадинах витков резьбы учитывается занижением допускаемых напряжений материала на 40%.
Достоинства резьбовых соединений:
- высокая надёжность;
- удобство сборки-разборки;
- простота конструкции;
- дешевизна (вследствие стандартизации);
- технологичность;
- возможность регулировки силы сжатия.
Недостатки резьбовых соединений:
- концентрация напряжений во впадинах резьбы;
- отвинчивание при вибрации, переменных температурах, переменных силах.
Для предотвращения отвинчивания применяют стопорение:
- контргайками;
- посадкой на клей;
- пружинными шайбами;
- шплинтами;
- шайбами с лапками;
- обвязкой проволокой через отверстия в головках болтов с натяжением проволоки в сторону затяжки резьбы.
Осевая нагрузка винта передаётся через резьбу гайке и уравновешивается реакцией опоры. Каждый из Z витков резьбы нагружается силами F 1 , F 2 ,… F Z . Нагрузка на витках неодинакова. Задача о распределении нагрузки по виткам статически неопределима, решена Н.Е. Жуковским на основе системы уравнений для стандартной шестигранной гайки. Решение указывает на значительную перегрузку нижних витков и бессмысленность увеличения высоты гайки, так как последние витки практически не нагружены.
F 1 = 0,34; F 2 = 0,227; F 3 = 0,151; F 4 = 0,110; F 5 = 0,0682; F 6 = 0,0452; F 7 = 0,030; F 8 = 0,020; F 9 = 0,013; F 10 = 0,0089 .
Основные виды разрушений у крепёжных резьб — срез витков, у ходовых — износ витков. Основной критерий работоспособности для расчёта крепёжных резьб — прочность по касательным напряжениям среза, а для ходовых резьб — износостойкость по напряжениям смятия. При расчётах неравномерность нагрузки учитывают эмпирическим (опытным) коэффициентом K m , который равен 0,87 — для треугольной, 0,5 — для прямоугольной, 0,65 — для трапецеидальной резьбы.
Условие прочности на срез:
F / (π × d 1 × H × K × K m) ≤ [τ]
для винта;
τ = F / (π × d × H × K × K m) ≤ [τ]
для гайки,
где H — высота гайки или глубина завинчивания винта в деталь; d 1 , d — диаметр основания резьбы у винта и у гайки; К = ab / р или К = ce / р — коэффициент полноты резьбы; ab , ce — длина основания контактирующего витка винта и гайки; р — шаг резьбы.
Условие износостойкости на смятие:
σ см = F / (π × d 2 × h × Z) ≤ [σ] см ,
где d 2 — средний диаметр резьбы; Z — число рабочих витков; h — высота витка.
Отказы резьбовых соединений могут происходить как при чрезмерных, так и при недостаточных силах затяжки. Поэтому контроль силы затяжки — одна из ответственных операций сборки. Различают методы контроля:
- измерение сил в болтах;
- измерение удлинения болтов;
- измерение углов поворота гайки;
- крутящего момента на рукоятке гаечного ключа.
Зависимость между силой предварительной затяжки Q 0 и удлинением болта (шпильки) Δl определяется формулой:
Q 0 = Δl / (λ 0 + λ 1) ,
где λ 0 , λ 1 — податливость болта и соединяемых деталей.
При болтах постоянного сечения и однородных деталях:
λ 0 = l б / (Е б × А б) ; λ 1 = δ д / (Е д × А д) ,
где Е б , Е д , А б , А д — модули упругости и площади сечения болта и деталей; l б = δ д - суммарная толщина деталей.
В сложном случае податливость системы определяют как сумму податливостей отдельных участков болта и отдельных деталей. Под площадями сечения A понимают площади тех частей, которые подвержены деформации от затяжки болта. Полагают, что деформации от гайки и головки болта располагаются вглубь деталей по конусам с углом α = 30°.
Сила предварительной затяжки при измерении угла поворота гайки:
Q 0 = S × φ / (2 × π × (λ 0 + λ 1)) ,
где S — шаг резьбы; φ — угол поворота гайки. Точность контроля силы предварительной затяжки по углу поворота гайки составляет ±20%, так как не определён начальный угол, при котором начинается упругая деформация.
Крутящий момент М = Т × L (Т — сила на рукояти, L — длина ключа), прикладываемый к гайке, уравновешивается моментом сопротивления между гайкой и опорной поверхностью промежуточной детали М 1 и моментом сопротивления в резьбе М 2 :
M = М 1 + М 2
;
М 1 = μ 1 × Q 0 × r
; М 2 = Q 0 × d ср × tg β + ρ / 2
,
где μ 1 — коэффициент трения на торце гайки; r — средний радиус опорной поверхности; d ср — средний диаметр резьбы; β — угол подъёма винтовой линии; ρ — угол трения в резьбе (ρ = arctg μ 2 ); μ 2 — коэффициент трения в резьбе.
Сборка резьбовых соединений
Перед сборкой выполняют расконсервацию крепёжных деталей, снимая защитную смазку растворителем, выполняют очистку резьбы. Проверяют состояние резьбы, снимают заусенцы, повреждённые места зачищают, смазывают резьбу и проверяют свинчиваемость соединения.
Метки на деталях с левой резьбой
На все детали с левой резьбой, в том числе и на детали, применяемые при ремонте машин, наносят метки. На деталях с наружной левой резьбой, у которых в собранном виде легко различимо направление нарезки, и на детали с левой резьбой, не подвергающиеся разборке, наносить метки не обязательно.
Способы нанесения меток:
- На гайки и головки болтов, имеющие грани, метки наносят в виде круговой прорези по углам граней.
- На гайки, не имеющие граней, на другие детали с внутренней резьбой, метки наносятся в виде прорези по диаметру на торце.
- На болты, не имеющие граней, а также на другие детали с наружной резьбой, метки наносятся в виде кольцевой канавки или прорези по диаметру на одном из торцов детали.
- На винты для металла метки наносятся в виде прорезей, параллельных пазу для отвёртки.
- На винты с шестигранным или иным углублением для ключа в головке, метки наносятся в виде прорези по диаметру на торце.
Детали, к которым нельзя применить указанные способы нанесения меток, допускается клеймить буквой Л. Метки деталей с левой резьбой должны быть хорошо видны при разборке агрегата. Метки не должны уменьшать прочность деталей и должны отличаться от конструктивных элементов деталей. Размеры метки устанавливаются чертежом.
Дефектовка крепёжных изделий
Осмотром проверяют наличие дефектов поверхностей, состояние резьбы, наличие изгиба стержней. При наличии вмятин, забоин, выкрашивании, срыве более двух ниток резьбы, изгибе стержней и заметном износе крепёжные детали бракуют. Опробованием вручную определяют пригодность резьбы, завертывая и отвертывая болт или гайку.
Последовательность сборки резьбовых соединений:
- проверяют стык соединяемых деталей на прилегание стыкуемых поверхностей;
- при необходимости пригоняют стыкуемые поверхности;
- совмещают оси отверстий под крепёжные детали;
- в отверстия вставляют болты или ввёртывают шпильки;
- надевают шайбы и подкладочные стопорные элементы;
- наворачивают гайки и предварительно их навинчивают;
- замеряют зазор по опорным поверхностям гаек (прилегание опорных поверхностей должно быть не менее 75% по всей длине окружности);
- окончательно затягивают гайки;
- контролируют в соответствии с рабочими чертежами правильность взаимной ориентации соединяемых деталей и плотность стыка.
При постановке шпильки необходимо:
- обеспечить плотную посадку в корпусе;
- установить ось шпильки перпендикулярно поверхности детали (неперпендикулярность вызывает значительные напряжения в резьбе).
В зависимости от инструментального обеспечения при сборке резьбовых соединений применяют:
- традиционную затяжку с приложением к гайке крутящего момента;
- предварительный нагрев болтов;
- приложение к болту осевых сил.
Традиционная технология с приложением крутящего момента к гайке осуществляется с помощью гаечных ключей, ключей предельного момента, динамометрических ключей, ключей мультипликаторов, гидравлических, пневматических, электрических гайковертов. Данные инструменты не имеют приборов для измерения сил (за исключением динамометрических ключей). Традиционная технология приводит к возникновению в стержне болта касательных напряжений.
с предварительным нагревом болтов (до 100 °С) исключает возникновение касательных напряжений, однако трудно учесть потери тепла при сборке — это не позволяет обеспечить создание в болтах заданных сил предварительной затяжки.
Технология сборки резьбовых соединений с приложением к болтам осевых сил исключает возникновение в стержнях касательных напряжений, а использование гидравлического инструмента позволяет обеспечить контроль усилий затяжки при помощи манометров на маслостанции.
Группы болтов (шпилек) затягивают с одинаковым усилием. Для неответственных (конструктивных) болтов и шпилек затяжку производят в 2 «обхода», а для ответственных (расчётных) — не менее, чем в 3 «обхода» (0,5; 0,7; 1,0 усилия затяжки). Затяжку следует проводить в шахматном порядке симметрично относительно продольной оси стыка.
Рекомендуется сборку соединений проводить в два этапа. На первом этапе с помощью ключей, гайковертов и специальных накидных головок проводят навинчивание гайки до упора. На втором этапе с помощью устройств, ключей-мультипликаторов, гайковертов, гидравлических ключей или специальных домкратов окончательно затягивают гайки. Резьбовые соединения с предварительным растяжением собирают в 2 «обхода».
Сборку резьбовых соединений фланцевых стыков проводят в определённой последовательности путём одновременной затяжки симметрично расположенных пар гаек (попарная сборка) либо диаметрально расположенных гаек (рисунок 4.4).
Обозначения резьбы:
- М24 — метрическая диаметр 24 мм;
- М24×1,5 — метрическая диаметр 24 мм, шаг 1,5 мм;
- М24LH — метрическая диаметр 24 мм, левая, с крупным шагом.
Винты и гайки обычно выполняются из Ст3, Ст4, Ст5, Ст35, Ст45. Болты для напряжённых соединений выполняют из Ст40, 40ХН. Выбор материалов и параметров резьбовых соединений определяется расчётом на прочность. В обозначениях болтов дополнительно указывают длину, класс прочности.
Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.4-87 (ISO 898/1-78) при нормальных условиях характеризуют 11 классов прочности: 3.6; 4.6; 4.8; 5.6; 5.8; 6.6; 6.8; 8.8; 9.8; 10.9; 12.9. Первое число, умноженное на 100, определяет номинальное временное сопротивление в Н/мм 2 , второе число (отделённое точкой от первого), умноженное на 10, — отношение предела текучести к временному сопротивлению в процентах. Произведение чисел, умноженное на 10, определяет номинальный предел текучести в Н/мм 2 .
Для изготовления болтов с классом прочности 5.8 используется низко или среднеуглеродистая сталь; для класса прочности 8.8 — среднеуглеродистая сталь; для класса прочности 10.9 — легированная сталь.
Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.5-87 разделяются по классу прочности 4; 5; 6; 8; 9; 10; 12 — для гаек с нормальной высотой, равной или более 0,8d; 04; 05 — для гаек с номинальной высотой от 0,5d до 0,8d. Класс прочности обозначен числом, при умножении которого на 100 получают значение напряжения от испытательной нагрузки в МПа, и указывает на наибольший класс прочности болтов, с которыми они могут создавать соединение.
Для изготовления гаек с классом прочности 2 используется низко- или среднеуглеродистая сталь; для класса прочности 5 — среднеуглеродистая сталь; для класса прочности 8 — легированная сталь.
В указаны механические свойства болтов, шпилек, винтов по ГОСТ 1759.4-87.
Таблица 4.3 — Механические свойства болтов, шпилек, винтов по ГОСТ 1759.4-87
| Болты | Применяемые гайки | Временное сопротивление σ в , МПа | Предел текучести σ т , МПа | Относительное удлинение после разрыва σ 5 , % | Ударная вызкость a н , Дж/см 2 | Твёрдость по Бринеллю, НВ | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| класс прочности | марка стали | класс прочности | марка стали | ном. | мин. | ном. | мин. | |||
| 3.6 | 10, 10кп | 4 | Ст3кп, Ст3сп | 300 | 330 | 180 | 25 | — | 90 | 238 |
| 4.6 | 20 | 5 | 10, 10кп, 20 | 400 | 420 | 240 | 22 | 55 | 114 | |
| 4.8 | 10, 10кп | 320 | 14 | — | 124 | |||||
| 5.6 | 30, 35 | 6 | Ст5, 15, 15кп, 35 | 500 | 520 | 300 | 20 | 50 | 147 | |
| 5.8 | 10, 10кп, 20, 20кп | 400 | 10 | — | 152 | |||||
| 6.6 | 35, 45, 40Г | 8 | 20, 20кп, 35, 45 | 600 | 600 | 360 | 16 | 40 | 181 | |
| 6.8 | 20, 20кп | 480 | 8 | — | ||||||
| 8.8 | 35, 35Х, 38ХА, 45Г, 40Г2, 40Х, 30ХГСА, 35ХГСА, 16ХСН, 20Г2Р | 9 | 35Х, 39ХА | 800 | 830 | 640 | 12 | 60 | 238 | 318 |
| 9.8 | 10 | 40Х, 40ХГСА, 16ХСН | 900 | 900 | 720 | 10 | 50 | 276 | 342 | |
| 10.9 | 12 | 30ХГСА | 1000 | 1040 | 900 | 9 | 40 | 304 | 361 | |
| 12.9 | 30ХГСА, 40ХН2МА | 1020 | 1200 | 1080 | 8 | 30 | 360 | — | ||
