Складання різьбових з'єднань

Різьбові сполучення в конструкціях машин становлять 15…25 % від загальної кількості з'єднань. Така поширеність пояснюється їхньою простотою й надійністю, зручністю регулювання затягування, а також можливістю розбирання й повторного складання з'єднання без заміни деталі.

Різьбові з'єднання застосовуються для рішення наступних технологічних завдань:

− забезпечення нерухомості й міцності деталей, що сполучаються;

− витримування вимог міцності й герметичності;

− точності установки деталей, що сполучаються;

− регулювання взаємного положення деталей.

Трудомісткість складання різьбових з'єднань машин становить 25…35 % загальної трудомісткості складальних робіт.

Процес складання різьбового з'єднання в загальному випадку складається з наступних елементів:

− подачі деталей,

− установки їх і попереднього укручування (наживлення),

− підведення й установки інструмента,

− загвинчування й затягування,

− відводу інструмента,

− дотягнення, шплінтування або виконання іншого процесу, необхідного для запобігання від самовідгвинчування.

З технологічних робіт у процесі загвинчування 12…17 % припадає на попереднє укручування, 18…20 % на затягування й 5…8 % на дотягнення (від усього часу складання з'єднання). У випадку автоматичного складання всі ці три елементи процесу виконуються послідовно одним інструментом. Однак при механізованому виконанні робіт попереднє укручування часто роблять вручну. Пояснюється це тим, що від доброякісності наживлення залежить правильна первісна установка однієї деталі по різьбовому отвору іншої деталі, а також можливість виключення зривів перших ниток різьби, що нерідко приводить до псування дорогих корпусних деталей. Як показує результат дослідження, при механічному наживленні швидкість обертання деталі, що ввертається, діаметр, кут нахилу й квалітет різьби, а також величина осьового зусилля, що прикладається до деталі, повинні перебувати в певній залежності. Деталь, що ввертається, повинна бути підведена до різьбового отвору до збігу осей, потім необхідно створити осьове зусилля для притиснення цієї деталі до крайки отвору й після цього надати деталі обертовий рух з певною швидкістю, величина якої обернено пропорційна діаметру різьби.

Приблизно 80% енергії, що витрачається на весь процес нагвинчування, затрачається на подолання сил тертя й близько 20 % – на затягування. Складання гвинтових або болтових з'єднань залежить від точності або достатності зазорів між гвинтом (болтом) і відповідними поверхнями деталей, що скріплюються. Це визначається шляхом розрахунку розмірних ланцюгів з'єднань.

Нерухомість шпильки, угвинченої в корпус, досягається натягом, створюваним звичайно одним із трьох способів:

− конічним збігом різьби;

− упорним буртом;

− тугою різьбою з натягом по середньому діаметру.

При першому способі шпилька загвинчується досить вільно в гніздо аж до збігу, а при подальшому її обертанні у витках збігу виникають розклинюючі сили, що створюють необхідний натяг.

Стабільність такого з'єднання залежить переважно від механічних характеристик матеріалів корпуса й шпильки, кута збігу різьби й моменту загвинчування шпильки. Для сталевих шпильок і корпусів з алюмінієвих і магнієвих сплавів кут збігу звичайно становить 20°. При сталевих корпусах для підвищення міцності від утомленості й більшої нерухомості з'єднання кут збігу зменшують.

Цей спосіб постановки шпильок має істотні недоліки, що полягають у тому, що розклинююча дія нерідко викликає надмірне зминання початкових витків різьби в отворі й мікроскопічні радіальні тріщини, особливо якщо базова деталь чавунна. Тому, як свідчить досвід, використання збігу різьби раціонально лише в з'єднаннях, що не несуть особливо великих навантажень і не підданих вібраціям. Натяг, створений упором бурту в базову деталь не має цього недоліку, але постановка таких шпильок, як і в першому випадку, досить ускладнюється при механізованій і тим більше автоматизованому складанні, тому що крутний момент наприкінці загвинчування різко збільшується, що може привести до поломки інструмента.

У третьому випадку нерухомість з'єднання досягається за рахунок натягу по середньому діаметру (радіальний натяг) усіх витків.

У конструкціях машин застосовуються болтові й гвинтові з'єднання, що збираються без затягування з попереднім затягуванням. Галузь використання з'єднань першого типу вкрай обмежена, з'єднання ж другого типу поширені надзвичайно широко.

Попереднє затягування з'єднань при складанні відіграє істотну роль у підвищенні довговічності роботи складальних одиниць або машини й повинно бути таким, щоб пружні деформації деталей з'єднання при режимі роботи машини або механізму, що встановився, перебували в певних межах, обумовлених конструктивними особливостями.

Ступінь попереднього затягування болта або гвинта залежить від сил, що навантажують з'єднання.