К вопросу о повышении долговечности резьбового соединения

Графики на рис. 1 а, б, построенные по результатам расчетов, выполненных на ЭВМ по системам уравнений (1) и (3) для соединения резьбы с шагом t=1,5 мм, имеющими число витков гайки пять и различными разностями шагов стержня и гайки (t_г > t_с и t_с > t_г), упругими характеристиками стержня (,) и нагрузками P и F, наглядно иллюстрируют зависимость числа работающих витков, их расположение на длине гайки и нагрузок этих витков от внешних усилий. Однако, при малых значениях P вся нагрузка воспринимается лишь несколькими витками при t_с > t_г (рис. 1а, кривые 1 и 7). Такие результаты, полученные из решения системы уравнений (1), свидетельствуют о перегруженности первых витков, расположенных в торцовой части гайки, а при решении уравнений (3) наоборот – при t_г > t_с, наиболее нагруженными являются концевые витки гайки (рис. 1б). Кроме того, уравнение (3) позволяет для соединения t_г > t_с путем изменения Р по сравнению с витками стержня (t_с > t_г) выявить случай, при котором обеспечивается выравнивание распределения нагрузки в резьбовом соединении (рис. 1б, кривая 1).

Рис.1.

Зависимость распределения нагрузки между витками от силы Р (Н/мм) при F= 30 Н/мм с λ_с= 0,001 мм²/Н; λ_в= 0,01 мм²/Н; ∆t= 0,05 мм; t=1,5 мм: 7 - Р=20; 1- Р=30; 2-40; 3-45; 4-50; 5-100; 6-200; а – при t_с > t_г; б – t_г > t_с.

Таким образом, конструктивное решение задачи о выравнивании нагрузки между витками резьбового соединения может быть достигнуто в результате разношагового выполнения резьбы винта и гайки. Например, увеличить шаг резьбы гайки по сравнению с шагом резьбы стержня или наоборот уменьшить шаг резьбы стержня по сравнению с шагом резьбы гайки. В таком соединении максимальный зазор между витками соединения приходится со стороны опорного торца гайки. При растяжении стержня и сжатии гайки зазор между витками резьбы выбирается и тем самым витки резьбы нагружаются более равномерно, чем в стандартных резьбовых соединениях (t_г = t_с).

Как показано в работе [3], полученный экспериментальным путем закон распределения нагрузки между витками резьбового соединения имеет аналогичную характеристику, что и расчетные данные, найденные формулами (1) и (3).

Вывод

Предложенная методика раскрытия статистически неопределимой задачи резьбового соединения позволяет найти пути выравнивания нагрузки между витками для повышения долговечности соединения.

Литература

1.        Айрапетов Э.Л. Распределение нагрузки в зацеплениях с упругим элементом. – В кн.: Колебания механизмов с зубчатыми передачами. М.: Наука, 1977.

2.        Сабанчиев Х.Х., Вирабов Р.В. К вопросу о нагруженности зубьев в зубчато-ременной передаче.- М.: Вестник машиностроения. 1989, №8, с.11-15.

3.        Фасхиев Х.А. Повышение долговечности резьбового соединения. М.: Вестник машиностроения, 2011, № 9. с. 25-29.