ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ

Резьбовые соединения - это соединения деталей машин с помощью резьбы. Эти соединения относят к разъемным, так как они легко и быстро обеспечивают сборку и разборку соединяемых деталей.

Основной элемент резьбового соединения – резьба, расположенная по винтовой линии на поверхности детали. Винтовую линию образует гипотенуза прямоугольного треугольника при навертывании его на прямой круговой цилиндр (рис. 1, а). Если по винтовой линии перемещать контур какой-либо фигуры (треугольника, трапеции и т.п.), лежащей в плоскости, проходящей через ось цилиндра, то эта фигура образует резьбу соответствующего профиля (рис. 1,б).

Рис. 1. Образование винтовой линии (а) и резьбы (б)

Классификация резьб.В зависимости от формы поверхности, на которой образуется резьба, различают цилиндрическую и коническую резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническая резьба применяется в основном для плотных соединений масленок, пробок и т.п.

В зависимости от формы профиля различают резьбу:

треугольную (рис. 2, а);

упорную (рис. 2,б);

трапецеидальную (рис. 2,в);

прямоугольную (рис. 2, г);

круглую (рис. 2, д).

Рис. 2. Профили резьб

В зависимости от направления винтовой линии резьбы бывают правые (рис. 3, а) и левые (рис. 3, б). У правой резьбы винтовая линия поднимается слева вверх направо, у левой – справа вверх налево. Наиболее распространена правая резьба. Левая резьба имеет ограниченное применение.

Рис. 3. Правая (а) и левая (б) резьбы

В зависимости от числа заходов резьбы делят на однозаходные (рис. 4, а), двухзаходные (рис. 4, б) и т.д. Многозаходные резьбы получаются при перемещении по винтовым линиям нескольких (n) профилей, равномерно расположенных по окружности основания цилиндра. Заходность резьбы обычно определяют по числу витков, сбегающих с торца резьбового стержня.

Рис. 4. Примеры правых однозаходной (а) и двухзаходной (б) резьб

По назначению резьбы разделяют на следующие группы [2] :

1. Крепежные резьбы. Предназначены в основном для скрепления деталей. Крепежные резьбы выполняют только однозаходными, как правило треугольного профиля. Этот профиль резьбы характеризуется повышенным трением, обеспечивающим меньшую опасность ослабления затянутой резьбы, а так же высокой прочностью и технологичностью. В однозаходной резьбе наименьший угол подъема витка, что также способствует предохранению резьбы от самоотвинчивания, особенно при переменных нагрузках и вибрациях.

2. Крепежно – уплотняющие резьбы. Применяют в основном в соединениях, требующих герметичности ( в соединениях трубопроводов и в арматуре). Эти резьбы также выполняют однозаходными треугольного профиля, но без радиальных зазоров во избежание вытекания жидкости и с плавными закруглениями.

3. Резьбы для передачи движения. Применяют в грузовых и ходовых винтах. Для уменьшения трения эти резьбы выполняют трапецеидальными с симметричным профилем и несимметричным профилем (упорные). Иногда (но значительно реже) эти резьбы выполняют прямоугольного профиля.

Трапецеидальная резьба с симметричным профилем является основной для реверсивной передачи винт-гайка. Используют в этой передаче и многозаходные резьбы. Число заходов больше трех применяют редко.

Упорные резьбы предназначены для восприятия больших осевых сил, действующих в одном направлении (резьбовые хвостовики грузовых крюков, винты прессов, домкратов и т.д.).

Однако, как указывает проф. Д.Н. Решетов [2], приведенное выше деление резьб по назначению не является строгим. Так, например, для особо точных ходовых винтов с малым шагом используют резьбу треугольного профиля, а в качестве крепежной – упорную резьбу.

Методы изготовления резьбы:

1. Нарезками вручную метчиками или плашками ( при ремонте машин и в индивидуальном производстве).

2. Нарезкой на токарно-винторезных станках.

3. Фрезерованием на специальных резьбофрезерных станках (для винтов больших диаметров с повышенными требованиями к точности резьбы: резьбы на валах; винты резьбовых передач и т.п.).

4. Накаткой на специальных резьбонакатных станках – автоматах (большинство резьб стандартных крепежных деталей: болты, винты и шпильки; накатка существенно упрочняет резьбовые детали).

5. Выдавливанием (на тонкостенных деталях из жести или пластмассы).

6. Литьем (на деталях из стекла, пластмассы или металлокерамики).

Достоинства резьбовых соединений:

1. Высокая нагрузочная способность и надежность.

2. Обеспечение многократной сборки – разборки.

3. При небольшой силе на ключе создание значительной осевой силы затяжки вследствие клинового действия резьбы (например, для винта М12 при силе на ключе 180 Н осевая сила затяжки составляет ≈ 12000 Н).

4. Обеспечение не только соединения деталей, но и регулирование их осевого положения.

5. Малая стоимость, обусловленная стандартизацией и высокопроизводительными процессами изготовления.

Недостатки. Главный недостаток резьбовых соединений – сравнительно большие размеры фланцев для размещения гаек или головок болтов. Кроме того, резьба создает повышенную концентрацию напряжений на поверхности резьбовой детали, что снижает ее сопротивление усталости при переменных напряжениях.