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: