Материал: Расчеты болтового и шпилечного соединения

Соединение деталей шпилькой применяют вместо болтового соединения в случаях: а) недостатка места у деталей для размещения головки болта; б) большой разницы в толщине соединяемых деталей (когда одна из деталей имеет значительную толщину, и применять в этом случае слишком длинный болт неэкономично).

Шпильки выпускаются по ГОСТ 22032-76 - ГОСТ 22043-76 классов точности А и В с диаметром резьбы 2-48 мм и длиной 10-300 мм (рис. 2.8), где L - длина шпильки, указываемая в обозначении, L0 - длина гаечного конца (без сбега), L1 - длина резьбы, включая бег ввинчиваемого посадочного конца шпильки. При этом L1 = d для ввинчивания в резьбовые отверстия в деталях из стали, бронзы, латуни и титановых сплавов; L1 = 1,25∙d и 1,6∙d - в деталях из ковкого и серого чугуна; L1=2∙d и 2,5∙d - в деталях из легкого сплава.

Все стандарты на шпильки содержат только по одному исполнению. Допускается изготавливать шпильки с d1, приблизительно равным среднему диаметру резьбы d2 (рис. 2.8, б). В обозначении этих шпилек после слова «шпилька» ставят цифру 2.

При применении калиброванного проката поверхность гладкой части стержня d1 не обрабатывают. Размеры фасок берут по ГОСТ 10549-80.

Рис. 2.7

Рис. 2.8 - Шпилька и ее изображения на чертеже: а) стандартное исполнение шпильки; б) допустимое исполнение шпильки

Основным типом являются шестигранные гайки нормальной высоты (рис. 2.9). Шестигранные гайки, выпускаются в одном, двух и трёх исполнениях (рис. 2.10); повышенной, нормальной и грубой точности (классов точности А, В и С); нормальной высоты; низкие, высокие и особо высокие (рис. 2.11); с нормальным или уменьшенным размером «под ключ»; с крупным или мелким шагом.

Рис. 2.9 - Изображение гайки на чертеже

Рис. 2.10 - Гайка и виды её исполнений

Рис. 2.11 - Разновидности гаек по высоте

Низкие гайки используют как контргайки для предотвращения самоотвинчивания. Высокие гайки служат для предотвращения износа резьбы при частом отвинчивании. Глухие гайки применяют в тех случаях, когда требуется изолировать конец стержня (ГОСТ 11860-85). Гайки с накаткой используют при частом отвинчивании вручную (ГОСТ 14742-69). Квадратные гайки применяют в конструкциях, в которых нельзя использовать шестигранные или круглые гайки, например в клеммной колодке, эти разновидности гаек определены соответствующим стандартом.

Наиболее часто употребляемые типы гаек показаны в таблице 2.5 (см. приложение).

2.2 Соединения деталей с помощью болтов, винтов и шпилек

При соединении деталей болтом, соединяемые детали имеют гладкие сквозные отверстия под болт (рис. 2.12).

Рис. 2.12 - Резьбовое соединение, в котором применены болт, гайка и шайба

При соединении деталей винтами и шпильками гладкое сквозное отверстие выполняется в притягиваемой детали 1. В сопряженной с ней детали, участвующей в данном соединении, может быть резьбовое отверстие (рис. 2.13) или нерезьбовое отверстие с соответствующим конструктивным исполнением, например, с отверстием под головку винта (рис. 2.14). Эти конструктивные элементы называют опорными поверхностями.

Диаметры гладких отверстий больше диаметра стержня крепежной детали, что позволяет ей свободно пройти через отверстие.

Рис. 2.13 - Резьбовое соединение с применением: а) винта; б) шпильки, гайки и шайбы

В случае, когда по условиям конструкции узла номинальные размеры диаметра отверстия и диаметра стержня болта равны, т. е. в соединении без зазора, необходимо устранить контакт кромки отверстия с галтелью под головкой болта или винта, как это показано на рисунке 2.15. Размеры такого соединения регламентированы ГОСТ 24670-81. Размеры сквозных квадратных и продолговатых отверстий регламентированы ГОСТ 16030-70.

Рис. 2.14 - Резьбовое соединение с применением винта, гайки и шайбы

При конструировании разъемных резьбовых соединений встречаются случаи, когда сквозное отверстие в притягиваемой детали необходимо выполнить квадратным или продолговатым (рис.2.16).

В сборочных чертежах соединения крепежными деталями обычно изображают упрощенными или условными (если диаметр резьбы на чертеже менее 2 мм). Такие изображения регламентированы ГОСТ 2.315-68.

2.3 Расчет болтового соединения

При выполнении на сборочных чертежах болтового соединения пользуются условными соотношениями между диаметром резьбы и размерами элементов гайки и шайбы.

Длина l рассчитывается по формуле l=А+В+S+H+K=100 мм.

Учитывая расчёты выполняем графическую часть (формат А3, масштаб 1:1), болтовое соединение. Чертеж прилагается к работе.

Рис. 2.17

2.4 Расчет шпилечного соединения

Задана диаметр резьбы М=d=24, толщина присоединяемой детали С=30.

=d=24 (рис. 2.18)

Длина l рассчитывается по формуле l=С+S+H+K=65 мм.

Полученную длину шпильки l уточняют по ГОСТ - 22032 - 76.

Учитывая расчёты выполняем графическую часть (формат А3, масштаб 1:1), шпилечное соединение. Чертеж прилагается к работе.

Рис. 2.18

2.5 Резьбовое соединение деталей

В резьбовом соединении выбор резьбы производят в зависимости от характера и назначения соединения.

Резьбовые соединения разделяют на подвижные и неподвижные.

На рисунке 2.19, а,б представлено неподвижное соединение трубы (5) с резьбовой втулкой (4), которая притягивается к ниппелю (1) при помощи накидной гайки (2). Герметичность соединения обеспечивается прокладкой (3).

Рис. 2.19 - Неподвижное резьбовое соединение

Подвижное резьбовое соединение (рис. 2.20) представляет собой винтовую пару, в которой при вращательном движении одного элемента другой элемент движется поступательно. Так, при вращении винта (1) гайка (2) вместе с кареткой (3) движется поступательно.

Рис. 2.20 - Подвижное резьбовое соединение

резьба шпилька деталь крепеж

2.6 Изображения упрощенные и условные крепежных деталей

Правила упрощенных и условных изображений крепежных деталей на сборочных чертежах устанавливает ГОСТ 2.315-68.

Основные требования:

. Стандарт устанавливает упрощенные и условные изображения крепежных деталей на сборочных чертежах и чертежах общих видов всех отраслей промышленности.

. На сборочных чертежах и чертежах общих видов изображение крепежных деталей (упрощенное или условное) выбирают в зависимости от назначения и масштаба чертежа.

Крепежные детали, у которых на чертеже диаметры стержней равны 2 мм и менее, изображают условно. Размер изображения должен давать полное представление о характере соединения.

. Упрощенные и условные изображения крепежных деталей должны соответствовать указанным в таблице 2.6 (см. приложение).

. Примеры упрощенных и условных изображений крепежных деталей в соединениях приведены в таблице 2.7 (см. приложение).

. Если на чертеже имеется несколько групп крепежных деталей, различных по типам и размерам, то вместо нанесения повторяющихся номеров позиций рекомендуется одинаковые крепежные детали обозначать условными знаками, а номер позиции наносить только один раз.

. Если изделие, изображенное на сборочном чертеже, имеет ряд однотипных соединений, следует показывать упрощенно или условно в одном-двух местах каждого соединения, а в остальных - центровыми или осевыми линиями (рис. 2.21).

. Шлицы на головках крепежных деталей следует изображать одной сплошной линией.

Толщину линии шлица следует принять равной двум толщинам сплошной основной линии, принятой на чертеже.

Рис. 2.21 - Однотипные резьбовые соединения

3. Нарезание резьбы

.1 Нарезание наружной резьбы

До нарезания резьбы стержень обтачивают до нужного диаметра. На конце стержня обрабатывают фаску Нужно следить за тем, чтобы поверхность стержня была гладкой. Ржавеющие поверхности обрабатывать нельзя, так как плашка быстро изнашивается.

При нарезании резьбы диаметр заготовки должен быть немного больше диаметра плашки, а диаметр стержня на 0,2…0,4 мм меньше внешнего диаметра резьбы.

Если диаметр стержня слишком маленький, то получается резьба неполного профиля.

До нарезания резьбы стержень закрепляют вертикально между губками тисков. Первые 1-1,5 оборота нарезают без смазочного вещества, потому что плашка лучше врезается в сухой металл (не скользит). В дальнейшем надо пользоваться теми же смазочными веществами, что и при нарезании внутренней резьбы.

Особое внимание следует уделить тому, чтобы ось плашки совпадала с осью заготовки. С этой целью можно изготовить специальное приспособление - усовершенствованный вороток, который позволяет нарезать резьбу быстро, без значительных усилий и с высоким качеством. Приспособление состоит из плашкодержателя и направляющего стакана, рассчитанного на резьбу определенного диаметра. Стакан фиксирует необходимое положение плашки по отношению к стержню, на котором нарезают резьбу. Плашка крепится винтами. Направляющий стакан в выточке имеет регулируемый радиальный зазор для само центрирования по отношению к стержню, на котором нарезается резьба.

При изготовлении стакана необходимо иметь в виду, что его внутренний диаметр должен быть больше диаметра резьбы (во избежание заклинивания при возможных неровностях стержня).