- Контрование
-
Резьбовое соединение — разъёмное соединение деталей машин при помощи винтовой или спиральной поверхности (резьбы). Это соединение наиболее распространено из-за его многочисленных достоинств. В простейшем случае для соединения необходимо закрутить две детали, имеющие резьбы с подходящими друг к другу параметрами. Для рассоединения (разьёма) необходимо произвести действия в обратном порядке.
В резьбовых соединениях используется метрическая и дюймовая резьба различных профилей в зависимости от технологических задач соединения.
Характеристики резьбовых соединений
Достоинства:
- технологичность;
- взаимозаменяемость;
- универсальность;
- надёжность;
- массовость.
Недостатки:
- раскручивание (самоотвинчивание) при переменных нагрузках и без применения специальных устройств (средств).
- отверстия под крепёжные детали как резьбовые так и гладкие вызывают концентрацию напряжений.
- для уплотнения (герметизации) соединения необходимо использовать дополнительные технические решения.
Примечание: коническая резьба обладает свойством герметичности и самостопорения.
Классификация резьбовых соединений
- резьбовое соединение при непосредственном скручивании соединяемых деталей (резьба имеется на этих деталях);
- резьбовое соединение при помощи дополнительных соединительных деталей, например, болтов, шпилек, винтов, гаек и т.д;
Болтовое соединение
Винтовое соединение
Шпилечное соединениеМеханические свойства резьбового соединения
Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек
Механические свойства болтов, крепёжных винтов и шпилек из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.4-87[1] () 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/мм², 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/мм².
Механические свойства гаек
Гайки из углеродистых нелегированных и легированных сталей по ГОСТ 1759.5-87[2] 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.
Таблица 1
Механические свойства и маркировка наиболее употребительного крепежа. Класс
прочности
болтаМатериал Предел прочности Предел текучести
при растяжении, мин.Временное
сопротивление, мин.Маркировка
болтаМаркировка
гайкиКласс
гайки[1]По ГОСТ 1759.4-87, 5.8 Низко или средне
углеродистая сталь380 MPa 420 MPa 520 MPa 
5 8.8 Средне
углеродистая сталь580 MPa 640 MPa 800 MPa 
8 10.9 Легированная сталь 830 MPa 940 MPa 1040 MPa 
10 По SAE J429 2 Низко или средне
углеродистая сталь55 ksi[2] 57 ksi 74 ksi 
2 5 Средне
углеродистая сталь85 ksi 92 ksi 120 ksi 
5 8 Легированная сталь 120 ksi 130 ksi 150 ksi 
8 Таблица 2
Механические свойства болтов, шпилек, винтов по ГОСТ 1759.4-87 Болты Применяемые гайки Временное сопротивление σв, МПа Предел текучести σт, МПа Относительное удлинение после разрыва σ5, % Ударная вязкость ан, Дж/см² Твердость по Бринеллю, НВ Класс прочности Марка стали Класс прочности Марка стали номин. мин. номин. макс. 3.6 10, 10кп 4 Ст3кп, Ст3сп 300 330 180 25 - 90 238 4.6 20 5 10, 10кп, 20 400 420 240 22 55 114 238 4.8 10, 10кп 320 14 - 124 5.6 30, 35 6 Ст5, 15, 15кп, 35 500 520 300 20 50 147 238 5.8 10, 10кп, 20, 20кп 400 10 - 152 6.6 35, 45, 40Г 8 20, 20кп, 35, 45 600 600 360 16 40 181 238 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 12 30ХГСА, 40ХН2МА 1020 1200 1080 8 30 366 414 Стопорение резьбового соединения
Стопорение — предотвращение самоотвинчивания.
Несмотря на то, что резьба резьбового соединения имеет угол подъёма винтовой линии намного меньше, чем угол трения, вибрация, переменные нагрузки, нарушение технологии способствуют рассоединению (самоотвинчиванию) деталей резьбового соединения. Для предотвращения этого применяются специальные устройства (средства, методы) такие как:
- контрование;
- шплинтование;
- вязка (обвязка) проволокой;
- установка пружинной шайбы;
- установка стопорной шайбы с лапкой или носком;
- приварка, пайка, расклёпывание, кернение;
- нанесение на резьбу клея, лаков, краски;
- использование вязких элементов;
- использование гаек с некруглой резьбой;
- использование анкерных гаек.
Контрование
Создании дополнительного трения в резьбовом соединении при помощи контргайки. Дополнительно встречается и сочетание с другими способами, т.е. контргайку шплинтуют, обвязывают проволокой, кернят и т.д.Самый простой и худший способ стопорения.
Шплинтование
Применение деформируемого элемента — шплинта. Шплинт — стальная проволока полукруглого сечения, сложенная вдвое, пропускаемая через радиальное отверстие в резьбе и фиксирующая прорезные и корончатые гайки относительно болта.
Вязка (обвязка) проволокой
Фиксация крепёжных элементов (болтов, гаек) при помощи обвязки проволокой относительно неподвижных элементов конструкции или расположенных рядом однотипных крепёжных элементов.
Установка пружинной шайбы
Установка пружинной шайбы (так называемая шайба Гровера) под гайку или головку болта с созданием дополнительного натяжения в резьбе и предотвращеним вращения соединительных деталей. Стопорящее действие шайбы Гровера основано на снятии стружки острыми кромками шайбы с прилегающих к ней поверхностей при попытке отворачивания.
Установка стопорной шайбы с лапкой или носком
Стопорение шестигранных болтов и гаек с помощью загибания специальных элементов шайбы.
Приварка, пайка, расклёпывание, кернение
Превращение резьбового соединения в условно разъёмное соединение, приваркой (пайкой) резбы или гайки (головки болта) к конструкции или путём изменения профиля витка резьбы.
Нанесение на резьбу клея, лаков, краски
Фиксация происходит за счёт адгезии (прилипания, сцепливания) при затвердении (полимеризации) клея, лаков, краски.
Этот метод имеет такие достоинства, как быстрый, надёжный, защищает резьбу от внешних воздействий атмосферы. Недостатки: требуется очистить резьбу от грязи и масел перед нанесением на неё связуещего состава, низкая химическая стойкость против органических растворителей, кислот и щелочей, а также разрушение связующего элемента от воздействия температуры.
Использование гаек с некруглой резьбой
Это очень простой способ, заключающийся в том, что обычную шестигранную гайку слегка сминают ударом молотка, резьбовое отверстие становится эллиптическим и завинчивается со значительным усилием. При этом возможно повреждение антикоррозионного покрытия болта или шпильки.
Использование анкерных гаек
По сути метод похож на использование гаек с некруглой резьбой. Анкерные гайки имеют разрез с одной стороны вдоль оси. Отверстие в этом месте слегка сжато, разрезанные участки слегка пружинят и хорошо противостоят самопроизвольному отвинчиванию. Как правило, вторая сторона анкерных гаек имеет фланец, которым гайка крепится неразъёмным соединением (клёпкой или сваркой) с одной из соединяемых деталей.
Этот способ наиболее широко используется в авиации. Почти все лючки, съёмные панели на крыльях и фюзеляже привинчиваются винтами к анкерным гайкам. Винтовое соединение может использоваться многократно без ухудшения характеристик. Важным свойством является и то, что доступ к винтам возможен только с одной стороны, и другие способы стопорения резьбы неприменимы.
См. также
Примечания
- ↑ Минимальный класс прочности гайки для данного класса прочности болта, при создании болтового соединения.
- ↑ ksi = 1000 psi = 6,89475729 MPa
Литература
- Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин.. — М.: Издательский центр "Академия", 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
- Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению.. — М.: Машиностроение., 1989. — С. 864. — ISBN 5-217-00403-7
- Под ред. Ишлинский А. Ю. Новый политехнический словарь.. — М.: Большая Российская энциклопедия., 2003. — С. 671. — ISBN 5-7107-7316-6
Wikimedia Foundation. 2010.
