Резьбовые соединения

Резьбовым называется соединение составных частей изделия с применением деталей, имеющих резьбу
(болт, винт, шпилька, гайка и др.)

Хотя существует много методов крепления двух и более частей, простота сборки и разборки, которая обеспечивается резьбовыми соединениями, делает такие соединения идеальным выбором для многих применений. Поэтому оно является наиболее распространенным типом разъемных соединений и применяется во всех отраслях современной промышленности, строительстве и т.д.

Задача резьбового соединения состоит в том, чтобы удержать соединяемые детали в заданном положении с усилием большим, чем силы, стремящиеся разъединить эти детали.

Несмотря на то, что на первый взгляд резьбовое соединение является очень простым и сравнительно мелким элементом оборудования, оно может стать источником проблем при конструкторских, монтажно-демонтажных и ремонтных работах. На стадии разработки конструкции с применением резьбовых соединений часто используется метод приближенного проектирования, что не обеспечивает должной безопасности и качества сборки. На практике выясняется, что для конструирования резьбовых соединений необходим методичный и точный подход, исключающий ошибки. Исследования показывают, что повреждения в резьбовых соединениях возникают, главным образом, из-за следующих факторов:

  • Были неправильно подобраны компоненты соединения;
  • Недостаточное или превышенное усилие предварительного затягивания;
  • Неравномерное распределение усилия предварительного затягивания.

В связи с этим, наиболее важным становится вопрос правильного выбора компонентов применяемых резьбовых соединений и определение правильной величины усилия предварительного затягивания.

Выбор компонентов соединения включает оценку целого комплекса факторов:

  • Механические характеристики крепежа (предел прочности (временное сопротивление разрыву) при растяжении, предел текучести при растяжении, условный предел текучести);
  • Условия эксплуатации (статичные/динамические);
  • Нагрузка на соединение (температура, коррозия);
  • Размеры соединения (длина, диаметр отверстия).

Некоторые примеры правильно и неправильно спроектированных соединений:

НЕПРАВИЛЬНО

ПРАВИЛЬНО

Слишком большой диаметр отверстия

Диаметр под болт должен быть приближен к диаметру болта, насколько это возможно

Слишком мало отношение длины соединения к диаметру болта

Отношение длины соединения к диаметру болта быть максимальным (не ниже 3d)

Слишком неровная поверхность Болт, гайка и поверхность контакта с деталью должны быть чистыми и без заусенцев для снижения силы трения деталей. Необходимо удостовериться, что на контактных поверхностях отсутствуют царапины, грязь, окалина, заусеницы и выступающие элементы.


Для достижения надежного резьбового соединения решающее значение имеет правильная величина усилия предварительного затягивания
. Она должна быть достаточной, однако не слишком большой. Чем точнее выполнено предварительное затягивание, тем качественнее будет соединение, однако, с другой стороны, с увеличением точности увеличивается стоимость процедуры предварительного затягивания.

Недостаточное предварительное затягивание может привести к:

  • Смещению поверхности соединения под действием осевой нагрузки;
  • Росту амплитуды напряжения болта;
  • Старению винта;
  • Отвинчиванию гайки от вибрации;
  • Скольжению соединения под действием сдвигающего момента.

Слишком сильное предварительное затягивание может привести к:

  • Статической перегрузке болта;
  • Отвинчиванию болта под действием внешней растягивающей нагрузки в результате пластического удлинения;
  • Разрыванию болты еще при предварительном затягивании.

Существует несколько методов затяжки резьбовых соединений. Соответственно этим методам принципы затяжки существенно отличаются, как и различны достигаемые с их помощью качество и точность усилия предварительной затяжки резьбовых соединений:

  1. Метод приложения крутящего момента с применением гайковертов, динамометрических ключей мультипликаторов крутящего момента;
  2. Метод осевой вытяжки.