Момент завинчивания при сборке резьбового соединения

При завинчивании гайки или винта к ключу прикладывают момент завинчивания T_зав (см. рис. 30):

, (8)

где F_кл – сила на конце ключа; l_кл – расчетная длина ключа; T_T – момент сил трения на опорном торце гайки или головки винта; T_р – момент сил трения в резьбе, определяемый по формуле (5).

Опорный торец гайки представляет собой кольцо с наружным диаметром D, соответствующим границе фаски на опорной поверхности гайки, и внутренним диаметром d_отв , равным диаметру отверстия под резьбовой стержень.

Приближенно момент T_T трения на торце гайки определяют как произведение силы трения на торце гайки на средний радиус кольцевой опорной поверхности:

, (9)

где f_Т – коэффициент трения на торце гайки.

Подставляя (5) и (9) в формулу (8) , найдем искомую зависимость:

. (10)

Рис.30. Схема для определения момента завинчивания

Анализ полученных зависимостей:

1. По формуле (10) можно подсчитать отношение осевой силы затяжки F_зат резьбового стержня (винта) к силе F_кл , приложенной к концевому участку ключа, т.е. F_зат / F_кл , которое дает выигрыш в силе. Для стандартных метрических резьб при стандартной длине ключа l_кл ≈15d и f_T ≈0,15 F_зат / F_кл = 70…80.

2. Резьбовой стержень не только растягивается силой F_зат, но и закручивается моментом T_р.

КПД винтовой пары

КПД винтовой пары представляет интерес главным образом для передачи винт – гайка. КПД винтовой пары η определяется отношением полученной (полезной) работы A_пол на винте к затраченной работе A_затр за один оборот гайки или винта:

,

где

;

,

здесь P_h – ход резьбы (при развертке витка резьбы по среднему диаметру d₂ P_h =

πd₂tgψ).

Тогда

. (11)

Из формулы (11) следует, что КПД η возрастает с увеличением угла подъема витка ψ и уменьшением приведенного угла трения φ.

В самотрмозящей винтовой паре, где ψ < φ, η < 0,5. Для увеличения ψ в передаче винт – гайка применяют многозаходные винты. Однозаходные винты с углом ψ > 25º используют редко по причине трудности изготовления (прирост η при ψ > 25º незначителен).

Для уменьшения φ, а следовательно и повышения КПД η, используют различные средства, понижающие трение в резьбе: изготавливают гайку из антифрикционных металлов (например, бронзы), применяют смазку, устанавливают подшипники под гайку или упорный торец винта, в винтовой паре устанавливают промежуточные тела качения (шарики или ролики).