Резьбовые соединения Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.Резьба получается прорезанием на поверхности стержня канавок при движении плоской фигуры – профиля резьбы (треугольника, трапеции и т.д.)
Достоинства резьбовых соединений
1) универсальность,2) высокая надёжность, 3) малые габариты и вес крепёжных резьбовых деталей, 4) способность создавать и воспринимать большие осевые силы, 5) технологичность и возможность точного изготовления.
Недостатки резьбовых соединений
1) значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения;
2) низкий КПД подвижных резьбовых соединений.
Классификация резьб
1) По форме поверхности, на которой образована резьба (рис. 4.3.1):
- цилиндрические; - конические.
Рисунок 4.3.1 Виды резьбы по форме поверхности
2) По форме профиля резьбы:
- треугольные рис..а,- трапециидальные рис..б,- упорные рис.в,- прямоугольные рис.г и- круглые рис.д
Формы профиля резьбы
3) По направлению винтовой линии: правая и левая.
4) По числу заходов:
однозаходные, многозаходные (заходность определяется с торца по количеству сбегающих витков).
5) По назначению: -крепёжные, -крепёжно-уплотняющие, -резьбы для передачи движения.
Крепежные резьбы применяют в резьбовых соединениях. Они имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, высокой прочностью и технологичностью.
Крепежно-уплотняющие резьбы применяют в соединениях, где требуется герметичность. Эти резьбы также треугольного профиля, но без радиальных зазоров.
Резьбы для передачи движения применяются в винтовых механизмах и имеют трапецеидальный или прямоугольный профиль, который характеризуется меньшим трением.
Основные геометрические параметры резьбы
Наружный диаметр болта d, гайки D
внутренний диаметр болта d1, гайки D1;
средний диаметр болта d2, гайки D2;
угол профиля a;
шаг резьбы р – расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении;
ход резьбы рh = zp – расстояние между одноименными сторонами одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении; число заходов z;
угол подъёма резьбы 
(чем больше заходность резьбы, тем больше угол подъема резьбы).
Рисунок3 Геометрические параметры резьбы
Типы резьб
Метрическая резьба наиболее распространенная среди крепежных резьб. Она имеет профиль равностороннего треугольника с углом при вершине 600.Метрические резьбы изготовляют с мелким шагом (рис. 4.3.4.а), крупным шагом (рис. 4.3.4.б). В качестве основной крепежной применяют резьбу с крупным шагом. Она менее чувствительна к изнашиванию и неточностям изготовления. Резьба с мелким шагом меньше ослабляет деталь и характеризуется повышенным самоторможением за счет малого угла подъема винтовой линии. Ее применяют в резьбовых соединениях, работающих при знакопеременных нагрузках. А также в тонкостенных деталях.
Рисунок 4.3.4 Резьба метрическая
Резьба метрическая коническая ГОСТ 2529-82 (рис. 4.3.5 и рис.4.3.6)
Соединение наружной конической резьбы с внутренней цилиндрической резьбой
Цилиндрическое резьбовое соединение
Рисунок 4.3.6 Коническое резьбовое соединение
Резьба трапециидальная ГОСТ 9484-81 (рис. 4.3.7)
Профиль резьбы – равнобочная трапеция с углом 300. Применяется в передаче винт-гайка, а также для передачи реверсивного движения под нагрузкой (ходовые винты станков).
Рисунок 4.3.7 Резьба трапециидальная
Резьба упорная ГОСТ 10177-82 (рис. 4.3.8)
Упорная резьба имеет профиль неравнобочной трапеции с углом 270. Применяется также в передаче винт-гайка при больших односторонних нагрузках (грузовые винты прессов, домкраты).
Рисунок 4.3.8 Резьба упорная
Резьба круглая СТ СЭВ 3293-81 (рис. 4.3.9)
Профиль состоит из дуг, сопряженных короткими линиями. Резьба характеризуется высокой динамической прочностью. Применяется в тяжелых условиях эксплуатации в загрязненных средах (в пожарной и гидравлической арматуре, в тонкостенных изделиях – цоколи и патроны эл. ламп, противогазы).
Резьба дюймовая (рис. 4.3.10)
Резьба имеет профиль равнобедренного треугольника с углом при вершине 550. Применяется при ремонте деталей импортных машин.
Рисунок 4.3.10 Резьба дюймовая
Резьба трубная цилиндрическая ГОСТ 6357-81 (рис. 4.3.11)
Трубная цилиндрическая резьба является мелкой дюймовой резьбой, но с закругленными выступами и впадинами. Из-за отсутствия радиальных зазоров она герметична и применяется для соединения труб. Большую герметичность дает трубная коническая резьба.
Рисунок 4.3.11 Резьба трубная цилиндрическая
Резьба прямоугольная (рис. 4.3.12)
Профиль резьбы – квадрат. При ее изнашивании образуются зазоры. Которые трудно устранить. Применяется редко.
Рисунок 4.3.12 Резьба прямоугольная
18 вопрос расчет резьбовых соединений на прочност.Основные случаи расчета
В зависимости от характера нагружения и способа сборки деталей резьбовых соединений их делят на соединения без предварительной затяжки и с предварительной затяжкой.
Основные критерии работоспособности резьбовых соединений определяют на основе анализа причин выхода из строя крепежных деталей.
Выход из строя (отказ) винтов, болтов, шпилек происходит вследствие:
· смятия, износа, среза резьбы (рис. 1, а).
· разрушения головки (рис. 1, б);
· разрыва стержня по резьбе или переходному сечению под головкой болта (рис. 1, в);
Гайки чаще всего выходят из строя по причине смятия, среза или износа резьбы или разрушения (износа) боковых граней.
Исходя из перечисленных причин отказа, можно сделать вывод, что основным критерием работоспособности резьбовых крепежных соединений, по которому производят расчеты, является прочность стержня на растяжение (т. е. основной критерий работоспособности).
При этом стержень крепежной детали по понятиям сопромата условно играет роль балки (бруса), имеющего минимальное поперечное сечение во впадинах резьбы. Это сечение и считается при расчетах резьбовых соединений наиболее опасным, его диаметр является внутренним диаметром резьбового соединения.
Разрушение болтов под головкой имеет место из-за наличия концентраторов напряжений в зоне перехода от стержня к головке. В стандартных крепежных изделиях этот недостаток устраняют с помощью галтелей (плавного перехода между сечениями), значительно уменьшающих концентрацию напряжений. По этой причине расчеты болтов на прочность по этому критерию, как правило, не производят.
В некоторых конструкциях (где крепежные детали нагружены поперечной силой) производят расчет стержней болтов, шпилек и винтов на срез и смятие.
Примеры расчетов резьбовых соединений для разных случаев крепления деталей и связанных с этим характером нагрузок приведены ниже.
Расчет одиночных болтов при постоянной нагрузке
