Лекции по "Деталям машин"

 

 

 

 

 

                          рис. 2.48                                                                                      рис. 2.49

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предохранительные муфты

   Эти муфты допускают ограничение передаваемого вращающего момента, что предохраняет машины от поломок при перегрузках.

Наибольшее распространение получили предохранительные кулачковые, шариковые и фрикционные муфты (рис. 2.50). От   сцепных   и   других   муфт   они   отличаются   отсутствием механизма включения. Предохранительные кулачковые и шариковые (рис. 2.50, а) муфты постоянно замкнуты, а при перегрузках кулачки или шарики полумуфты 1 выдавливаются из впадин полумуфты 2, и муфта размыкается. Иначе работает предохранительная фрикционная муфта

( рис. 2.50, б).  При перегрузке  за счет проскальзывания происходит пробуксовывание этой муфты (останавливается ведомый вал). Рассмотренные на рис. 2.50 предохранительные муфты применяют при частых перегрузках. При маловероятных перегрузках применяют предохранительные муфты с разрушающимся элементом, например со срезным штифтом (рис.2.51). Они просты по конструкции и малогабаритны. Для изготовления деталей предохранительных муфт в зависимости от типа муфты применяют конструкционные стали, Чугун СЧ 30, фрикционные материалы, Сталь ШХ12 и др. Штифты для муфт с разрушающимся элементом изготовляют из Стали 45, втулки - из Стали 40Х с закалкой.

 

 

 

 

 

                                                                                          рис. 2.50

 

 

                            

                                                                                 рис. 2.51

 

 

 

 

                            Модуль 3.    СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

§  14. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Соединения деталей машин делят  на разъемные и неразъемные. К разъемным относят резьбовые соединения, а к неразъемным - заклепочные, сварные, клеевые.

   · Резьбовые (разъемные) соединения выполняют с помощью резьбовых крепежных деталей - болтов (рис. 3.1), 
винтов, шпилек, резьбовых муфт, стяжек и т. п.

Основным элементом резьбового соединения является резьба.

   · Различают резьбу цилиндрическую и коническую, наружную (болт, винт, шпилька  и т. п.) и внутреннюю (гайка).                       · Форма и размеры профиля резьбы характеризуются шагом резьбы Р ( рис. 3.2); высотой теоретического профиля Н; рабочей высотой профиля h; углом профиля a.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис.3.1

рис.3.2

 

 

                                                                                      

                                                                                            рис.3.3

 

 

 

Основные типы резьб, нх  сравнительная характеристика и область применения

   · По назначению резьбы делятся на крепежные, крепежно-уплотняющие и резьбы для передачи движения.

К крепежным резьбам относят метрическую (рис. 3.3, а), дюймовую (рис. 3.3, б) и специальную (часовую). Крепежно-уплотняющие резьбы используют в резьбовых изделиях, предназначенных как для скрепления деталей, так и для создания герметичности. К ним относятся резьбы: трубная цилиндрическая ( рис. 13.3, в), трубная коническая ( рис. 3.3, г), коническая дюймовая ( рис. 3.3, д), круглая ( рис. 3.3. е). Резьбы для передачи движения, применяемые в передачах винт — гайка: прямоугольная, трапецеидальная, упорная ( рис. 13.3, ж - и).

   · Метрическая резьба является основной крепежной резьбой. Она имеет треугольный профиль с углом a = 60°; 
диаметр и шаг измеряются в миллиметрах. Метрические резьбы бывают с крупным и мелким шагом (табл. 13.1). Метри 
ческую резьбу с крупным шагом ( Р = 1… 6 мм) применяют при диаметрах d = 1 … 68 мм. При обозначении на чертежах 
наружный диаметр указывают в миллиметрах. Резьбы с малым шагом применяют, в частности, при изготовлении резьбовых тонкостенных деталей.

   · Дюймовая резьба ( рис. 13.3, б) относится к крепежной резьбе.  Ее применяют только для резьбовых деталей старых, а также импортных машин (США и др.). Дюймовая резьба характеризуется тем, что имеет треугольный профиль с углом a = 55°, а диаметр измеряется в дюймах, шаг — числом ниток резьбы на длине в 1".

Эта резьба была стандартизована для  наружных диаметров d = 3/16"- 4" и числом ниток на 1" от 28 до 3. В настоящее время  этот   стандарт  отменен.   При   обозначении  дюймовой резьбы наружный диаметр указывают в дюймах.

   · Часовая резьба является разновидностью метрической резьбы, нарезаемой на резьбовых изделиях с наружным диаметром d = 0,25…0,9 мм и шагом Р = 0,075…0,225 мм. При ее обозначении указывают наружный диаметр в миллиметрах, например, для d = 0,5 мм обозначение резьбы - М 0,5. Часовую резьбу применяют в часовой промышленности и приборостроении.

   · Трубную цилиндрическую (рис. 3.3, в) и трубную коническую (рис. 3.3, г) резьбы используют как крепежно-уплотняюшие. Они представляют собой мелкие дюймовые резьбы (число ниток резьбы на 1" - от 28 до 11), нарезаемые в основном на трубах и арматуре трубопроводов с внутренним диаметром d_тр = 1/8" … 6". Для лучшего уплотнения резьбу выполняют с закругленным треугольным профилем без зазоров по выступам и впадинам. Условное обозначение резьбы дается по внутреннему диаметру (в дюймах) трубы, на которой она нарезана.

  · Коническая дюймовая резьба (рис. 3.3, д) является разновидностью дюймовой резьбы, нарезаемой на конических поверхностях резьбовых изделий, с наружным диаметром d = 1/16" … 2", используется как крепежно-уплотняющая резьба. Конические резьбы обеспечивают герметичность соединения резьбовых деталей без специальных уплотнений. Применение конической резьбы позволяет резко уменьшить время завинчивания и отвинчивания, что часто имеет решающее значение для быстроразборных соединений.

   · Круглую резьбу ( рис. 13.3, е) применяют для резьбовых соединений, несущих большие динамические нагрузки (вагонные сцепки), соединений, работающих в загрязненной среде с частым отвинчиванием и завинчиванием (пожарная арматура), а также в тонкостенных изделиях, требующих герметичности или хорошего контакта рабочих поверхностей (например, частей соединения противогаза, цоколя и патрона электролампы и т. п.). Эту резьбу удобно изготовлять отливкой (из чугуна, стеклянных, пластмассовых материалов), а также выдавливанием в тонкостенных деталях.

 

   · Прямоугольная резьба ( рис. 13.3, ж) относится к резьбам для передачи движений под нагрузкой; имеет прямоугольный или квадратный профиль; диаметр и шаг измеряют в миллиметрах. Прямоугольная резьба не стандартизована и применяется сравнительно редко. Ее заменяют трапецеидальной — более удобной в изготовлении.

   · Трапецеидальную резьбу ( рис. 13.3, з) широко применяют в передачах винт - гайка. Она имеет симметричный трапецеидальный профиль с углом профиля a = 30°. Для червяков червячных передач угол профиля a = 40°. По сравнению с прямоугольной трапецеидальная резьба при одних итех же габаритах имеет большую прочность, более технологична в изготовлении. Трапецеидальная резьба при использовании гайки, разъемной по осевой плоскости (например, у ходовых винтов станков), позволяет выбирать зазоры путем радиального сближения половин гайки при ее изнашивании.  При обозначении указывают тип, наружный диаметр и шаг резьбы в миллиметрах.

   · Упорную резьбу ( рис. 3.3, и) применяют в нажимных винтах с большой односторонней осевой нагрузкой. Эта резьба имеет несимметричный трапецеидальный профиль (угол наклона рабочей части профиля 3°, нерабочей 30°). Закругление ( размер е, рис. 3.3, и) повышает прочность винта. Условное обозначение упорной резьбы для наружного диаметра 80 мм и шага 16 мм - УП 80 х 16, т. е. аналогично обозначению трапецеидальной резьбы.

   ·  Резьба может быть изготовлена:

     - нарезанием слесарным инструментом — метчиками, плашками  (как вручную, так и на станках);

     - нарезанием резцом на токарно-винторезном станке или на специальных болтонарезных станках;

     - фрезерованием  на специальных  резьбофрезерных  станках;

     - накаткой на специальных резьбонакатных станках (большинство стандартных крепежных деталей);

     - отливкой чугунных, пластмассовых, стеклянных деталей и деталей из цветных сплавов;

     - выдавливанием для тонкостенных деталей (например, из латуни).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конструкции резьбовых  деталей и применяемые материалы

Основные резьбовые крепежные  детали - болты, винты, шпильки, гайки, а также шайбы и устройства, предохраняющие резьбовые соединения от самоотвинчивания, гаечные ключи. Грузовые винты и червяки рассмотрены в гл. 4 и 5.

   · Болты и винты для крепежных изделий. Болтами (рис. 3.4, а) скрепляют детали не очень большой толщины. Отверстия в соединяемых деталях выполняют несколько большего диаметра, чтобы можно было легко вставить болт, не повредив резьбы. С торца головку болта обтачивают на конус (снимают фаску), чтобы срезать вершины углов  призмы,  которые могут создавать затруднения при захватывании ключом.

Резьбу у болтов накатывают или  нарезают на заготовках, полученных горячей  высадкой из прутка. Болты также  изготовляют из фасонного прутка (шестигранного или другого профиля) на токарно-винторезных станках или автоматах.

Болты и винты находят широкое применение во всех отраслях машиностроения для получения разъемных соединений. Они стандартизованы.

 

 

 

 

 

 

      рис.3.4

   · Конструктивные формы болтов и винтов. По форме головки болты и винты изготовляют с шестигранной головкой (рис. 3.5, й), квадратной (рис. 3.5, б), цилиндрической (рис. 3.5, в), полукруглой (рис. 3.5, г), потайной (рис. 3.5, д) с углублением под шестигранный ключ (рис. 3.5, е) или специальную отвертку (рис. 3.5, ж). Имеются и другие конструкции головок. Болты, как правило, имеют головку, захватываемую снаружи инструментом - гаечным ключом, рис. 3.5, а, б, винты (а иногда и болты) специальным торцовым ключом (рис.  3.5, в - ж).

При необходимости болты  и  винты  изготовляют  с  под головком, препятствующим повороту их детали

(рис. 3.6). Эти болты называют закладными.

Концы болтов и винтов выполняют плоскими (рис. 3.7, а), с конической фаской (рис. 3.7, б) или сферическими (рис. 3.7, в).Винты, показанные на рис. 3.8, называются установочными. Их применяют для фиксации положения деталей и предотвращения их сдвига. Винты с плоским торцом (рис. 3.8, а) можно применять при малой толщине деталей; с коническим (рис. 3.8, б) и ступенчатыми (рис. 3.8, в, г) — для деталей, имеющих предварительное засверливание. Винты с засверленным концом (рис. 3.8, д) используют совместно с шариком. Установочные винты изготавливаются небольшой длины с резьбой по всей длине.

                                рис.3.5        рис.3.6

        рис..3.7        рис.3.8

 

 

 

 

 

 

   · Шпильки. На рис. 3.9, в показана шпилька. Шпильки применяют, когда по конструктивным особенностям соединений установить болт или винт нельзя.

Шпильки делят на два типа: с проточкой (рис. 3.9, а); без проточки, со сбегом резьбы на посадочном конце (рис. 3.9, б). Один конец шпильки ввинчивается в тело детали до отказа с затяжкой на сбег резьбы (шпилька ввинчивается, например, с помощью двух гаек, см. рис. 3.13, а). Диаметр резьбы на обоих концах шпильки, как правило, одинаков. Глубина ввинчивания l_ш зависит от материала детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         рис.3.9

 

   · Гайки. Болты и шпильки снабжены гайками. Гайки имеют различную форму. Наиболее распространены шестигранные гайки. На рис. 3.10 показаны шестигранные гайки, применяемые в машиностроении: а - с одной фаской; б - с одной фаской и проточкой; в - прорезные; г - корончатые. У корончатых гаек для установки стопорных шплинтов выполнены прорези. Имеются и другие конструктивные разновидности шестигранных гаек. Для крепления подшипников качения, рулевого

устройства в велосипедах, мотоциклах и других машинах применяют круглые гайки со шлицами (рис. 3.10, д). При частом отвинчивании и завинчивании с небольшой силой затяжки применяют гайки-барашки (рис. 3.10, е, ж). Высота рабочей части нормальных гаек H» 0,8d ( d - диаметр резьбового изделия); при малых осевых нагрузках Н » ( 0,5…0,6 ) d; при больших H £ 1,6 d.

 

 

                                                                                                   рис.3.10

 

 

 

 

 

 

 

 

    ·  Шайбы. Под гайки, головки болтов и винтов, как правило, устанавливают шайбы. Назначение шайб - увеличение опорной поверхности и предохранение деталей от задиров. Для стопорения служат специальные шайбы. Наибольшее распространение в машиностроении получили шайбы круглые (рис. 3.11, а). Первые изготовляют штамповкой, вторые обрабатывают на токарных станках. Толщина шайбы и наружный диаметр зависят от диаметра резьбового изделия. Шайбу плоскую квадратную или особой формы (рис. 3.11, б) применяют для стопорения гайки; круглую лепестковую (рис. 3.11, в) - для стопорения круглых гаек со шлицами; круглую пружинную (рис. 3.11, г) - для стопорения любых гаек.

   · Гаечные замки. Во избежание самоотвинчивания гаек, винтов применяют особые устройства, называемые гаечными замками. Существует очень много способов стопорения или предохранения гаек от самоотвинчивания. Выше описаны некоторые конструкции гаечных замков ( рис. 3.11, б – г ). При установке контргайки 2, ( рис. 3.12, а ) создается дополнительное натяжение и трение в резьбе, поэтому самоотвинчивание гайки 1 затрудняется. При установке пружинной шайбы ( рис. 3.11, г) самоотвинчивание исключается за счет упругости шайбы. Кроме того, упругость этой шайбы значительно уменьшает вибрации гайки. При установке шплинта ( рис. 3.12, б, в) или при обвязке группы болтов проволокой (рис. 3.12, г) гайка жестко соединяется со стержнем болта (шпильки). Иногда гайки жестко соединяют с деталью с помощью специальной шайбы ( рис. 3.11, б), планки (рис. 3.12, д) и т. п.