К вопросу о повышении долговечности резьбового соединения

Сабанчиев Хусейн Хажисмелович / Sabanchiyev Khusein Khajismelovitch – доктор технических наук, профессор; Гапова Марина Анатольевна / Gapova Marina Anatolevna – учебный мастер, кафедра машиноведения,

Кабардино-Балкарский государственный университет, г. Нальчик

Аннотация: используя уравнения совместности деформации и равновесия между витками резьбового соединения, решена задача о распределении нагрузки по виткам резьбы. Найден эффективный метод, позволяющий выравнивать распределения нагрузки между витками и, тем самым, повысить долговечность резьбового соединения.

Abstract: using structured equation strain compatibility and equilibrium between the turns of the threaded connection solved the problem of distribution of workload among threads. Based raznoschikova selection of screws and nuts found effective design-technological method, providing for equal load distribution between the coils and thus increase the reliability and durability of threaded connections.

Ключевые слова: резьба, гайка, винт, стержень, шаг резьбы, соединение, распределение нагрузки.

Key words: thread, nut, screw, rod, thread, connection, load distribution, design and technology, the gap.

Резьбовые соединения являются одним из наиболее распространенных видов разъемного соединения деталей машин, элементов конструкций машин и механизмов. При этом первостепенной задачей при эксплуатации узлов машин и механизмов особое значение приобретает повышение долговечности резьбового соединения. Поэтому решение данной проблемы напрямую связано с нагружением каждого витка резьбового соединения.

Предложенный метод является целесообразным при решении задачи по расчету нагруженности витков, например, при известном законе изменения накопленной погрешности шага. Особенно упрощается расчет в обычно рассматриваемом случае постоянстве шагов витков гайки и винта ( и ) и при соотношениях между шагами: t_с >t_г при t_с -t_г= и при t_г > t_с при t_г –t_с=.

Рассмотрим распределение нагрузки по виткам резьбового соединения между винтом и гайкой.

Пусть на стержне винта приложена осевая сила F, а на гайку приложена внешняя сила . Каждый виток резьбы нагружается соответственно силами F и Р₁, Р₂, Р₃… Р_n, где n – число витков резьбы гайки.

В данном случае предполагаем, что стержень и витки резьбы гайки абсолютно жесткие, а стержень и витки резьбы винта податливые. Тогда после приложения нагрузки F и P к соединению, витки резьбы и стержня винта сместятся относительно гайки и создадут зазор между контактируемыми парами витков резьбы винта и гайки. Подобные расчетные модели свое развитие получили в работах, посвященных исследованию зубчатых [1] и зубчато-ременных передач [2].

В общем случае, если t_с >t_г, то система из n-1 уравнений и условия равновесия для соединения, на котором в этом случае наиболее нагруженная пара располагается на торце гайки, получают вид:

;         

;                                                                                    (1)

--------------------------------------------------------

;

                                                                                                                         (2)

где  – разность между зазорами соседних пар витков резьбового соединения при ,.

При t_г > t_с для винтового соединения, на котором нагруженная пара располагается в конце гайки, система уравнений о совместности деформаций, составленная на основе (1), имеет вид:

                                                                                  (3)