Резьбовые соединения

Содержание
Введение……………………………………………………………… 4
1. Общие понятия о резьбе и резьбовых соединениях………………. 5
2. Конструкции резьбовых деталей в резьбовых соединениях, применяемые материалы…………………………………………….. 7
2.1 Резьбовые соединения стандартными деталями………………….. 7
2.2 Резьбовое соединение нестандартными деталями…………………. 10
3. Способы изготовления резьбы, достоинства и недостатки……….. 13
4. Условное изображение резьбовых соединений на чертежах…….. 15
Заключение……………………………………………………………. 17
Библиографический список………………………………………….. 18

Аннотация
Алексеев В.И. Резьбовые соединения
– Челябинск: ЮУрГУ, МТ-306, 18 с.,
9 ил., библиогр. список – 4 наим.
Цель реферата – ознакомиться с характеристикой и конструктивными особенностями резьбового соединения.
Задачи реферата – изучить и обобщить назначение, конструкцию, основные характеристики и виды резьбовых соединений, проанализировать достоинства и недостатки резьбового соединения. В основной части выполненного реферата рассмотрены конструкция, основные параметры, область применения и основные виды резьбовых соединений, достоинства и недостатки резьбовых соединений, применяемые материалы. Так же приведены примеры условного изображения резьбовых соединений на чертежах. Во введении раскрыта значимость темы реферата, заключение содержит краткие выводы по теме реферата, рекомендации по конкретному использованию результатов выполнения реферата.
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Детали машин » является неотъемлемой частью подготовки инженера. Любая машина, прибор, в общем случае изделие, состоит из деталей, которые являются составными конструкциями различной сложности, состоящими из сборочных единиц (узлов) или отдельных деталей соединенных между собой определенным образом, так чтобы осуществлялись фиксация, направление и перемещение элементов конструкции.
Большое распространение в современном машиностроении получили соединения деталей машин, осуществляемые с помощью резьбы. Резьбовое соединение может обеспечивать относительную неподвижность деталей или перемещение одной детали относительно другой. Эти соединения обладают такими достоинствами, как универсальность, высокая надежность, способность воспринимать большие нагрузки.
Простота изготовления, удобство сборки и разборки, сравнительно малые размеры и масса конструктивного элемента удовлетворяют как технологическим, так и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к данному типу соединений. В резьбовых соединениях используются различные типы резьбы, в зависимости от требований, предъявляемых к соединению, и выполняемых им технических задач.
Цель и задачи данной работы: изучить назначение, конструкцию, основные характеристики и виды резьбовых соединений, приобретение необходимых компетенций в изучаемой области знаний, применение полученных знаний в учебной профессиональной деятельности.
1.ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РЕЗЬБЕ И РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
Резьба – поверхность, образованная при винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности или совокупность чередующихся выступов и впадин определённого профиля, расположенных по винтовой линии на поверхности тела вращения (обычно цилиндра или конуса). Применяется для устранения возможности перемещения соединяемых деталей, для удержания деталей на определенном расстоянии друг от друга, для обеспечения плотности стыка соединяемых деталей, для осуществления поступательного движения (пресса, домкраты, ходовые винты).
Резьбовые соединения — это наиболее распространенный тип разъемного соединения деталей машин, образованного при помощи винтовой (спиральной) поверхности, размещенной на входящих одна в другую деталях с наружной и внутренней резьбой. В зависимости от конструкции и условий эксплуатации соединение может быть подвижным и неподвижным. На рисунке 1 представлена классификация резьбовых соединений.
Рисунок 1 – Классификация резьбовых соединений
В резьбовых соединениях используются различные типы резьбы, в зависимости от требований, предъявляемых к соединению, и выполняемых им технических задач.
Конструктивно резьбовые соединения очень разнообразны, но все могут быть отнесены к одному из следующих двух типов:
- резьбовые соединения, осуществляемые непосредственным свинчиванием соединяемых деталей, без использования специальных соединительных деталей;
- резьбовые соединения, осуществляемые при помощи специальных соединительных деталей: болтов, винтов и шпилек с гайками и шайбами.
По профилю поперечного сечения резьбовые соединения делятся на упорные, треугольные, круглые трапецеидальные и прямоугольные. По направлению витков их разделяют на правые (закручивают по часовой стрелке) и левые (закручивают против часовой стрелки). По количеству мероприятий резьбовые соединения делятся на многозаходные и однозаходные. Характеристики распространяются на все резьбовые соединения. ГОСТ 9150-81 устанавливает единственный для них номинальный профиль.
Основные параметры резьбовых соединений.
Главными параметрами являются: d (D) - внешний диаметр; d1 (D1) - внутренний диаметр винта (гайки); d2 (D2) - средний диаметр; P-шаг, соответствует расстоянию между соседними одинаковыми (левыми или правыми) боковыми гранями профиля в направленности, параллельной оси резьбы; t-ход, который соответствует относительному продольному передвижению за один оборот винта (гайки), α - угол профиля.
Основные виды резьбового соединения – болтовое, шпилечное и винтовое соединение. Осуществляются с помощью деталей, снабжённых резьбой: винты, болты, шпильки и гайки. [1]
2. КОНСТРУКЦИИ РЕЗЬБОВЫХ ДЕТАЛЕЙ В РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1. Резьбовые соединения стандартными деталями
К этой группе отнесены хорошо известные и широко применяемые болты с нормальной и уменьшенной шестигранной головкой, винты с полукруглой, потайной, полупотайной, плоской головками, прямым и крестообразным шлицем типа Н, шпильки, гайки шестигранные нормальные, низкие и высокие, гайки прорезные и корончатые, гайки и болты приварные, гайки неподвижные (клинч) и закладные квадратные,  пальцы, штифты, заклёпки, разнообразные виды шайб.
Основные резьбовые крепежные детали — болты, винты, шпильки, гайки, а также шайбы и устройства, предохраняющие резьбовые соединения от самоотвинчивания, гаечные ключи. На рисунке 2 представлены основные виды резьбовых соединений.
Рисунок 2 – Основные виды соединений:
а – винтом; б – болтом; в - шпилькой
На рисунке 2, а показан винт. Винт может иметь головку разной формы, в частности и шестигранную. Винт ввертывается в корпус и поэтому требует мало места для размещения,  что сокращает размеры и вес конструкции.
Однако, при сборке, резьба в корпусе (в особенности чугунном или алюминиевом) может быть повреждена. При обрыве трудно извлечь оставшуюся в резьбе часть винта.
Болтом (см. рисунок 2, б) называется резьбовое изделие цилиндрической (или конической) формы, снабженное на одном конце головкой, а на другом резьбой, на которую навинчивается гайка.
Болты ГОСТ 7798-70 и др. применяются:
- для скрепления деталей не очень большой толщины при наличии места для головки болта и гайки;
- для скрепления деталей, не обеспечивающих достаточную надёжность и долговечность резьбы; при необходимости частого завинчивания и отвинчивания.
Отверстия в соединяемых болтами деталях выполняют несколько большего диаметра, чтобы можно было легко вставить болт, не повредив резьбы. С торца головку болта обтачивают на конус (снимают фаску), чтобы срезать вершины углов призмы, которые могут создавать затруднения при захватывании ключом. Болт требует для размещения гайки много места что увеличивает габариты и вес конструкции. Зато, при обрыве он легко заменяется.
Резьбовое изделие цилиндрической формы, снабженное на одном конце головкой, а на другом резьбой (гайкой служит деталь), называется винтом.  
Другим видом крепежных изделий, широко применяемых технической практике для соединения деталей, например двигателя внутреннего сгорания с корпусом, является шпилька.
Шпилька представляет собой цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах (см.рисунок 2,в). Та часть шпильки, которая ввинчивается в резьбовое отверстие детали, называется ввинчиваемым (посадочным) концом, а часть, на которую надеваются присоединяемые детали, шайба и навинчивается гайка, называется стяжным концом. Конструкция и размеры шпилек регламентированы ГОСТ 22032 - 76 ... ГОСТ 22043 – 76.
Применять винтовое и шпилечное соединения необходимо, когда установка болтов нерациональна. При многократных разборках-сборках соединений винтовое соединение применять не следует.
Резьбу у болтов накатывают или нарезают на заготовках, полученных горячей высадкой из прутка. Болты также изготовляют из фасонного прутка (шестигранного или другого профиля) на токарно-винторезных станках или автоматах. Болты и винты находят широкое применение во всех отраслях машиностроения для получения разъемных соединений. Они стандартизованы.
Гайка представляет собой призму или цилиндр со сквозным (иногда глухим) резьбовым отверстием для навинчивания на болт или шпильку. На рисунке 3 представлены условное обозначение и различные формы гайки.
Рисунок 3 – Гайки:
а) шестигранная гайка нормальной точности;
б) условные изображения гаек
По своей форме гайки бывают шестигранные, квадратные, круглые, гайки-барашки и др. Наибольшее применение в машиностроении имеют обыкновенные шестигранные гайки (нормальной точности) по ГОСТ 5915 – 70.
При применении резьбового соединения используют еще одну деталь, не имеющую резьбу. Это разного вида шайбы.
Основная цель которых – это уменьшение смятия деталей, предохранение чистых поверхностей от царапин при завинчивании гайки, перекрытие большого отверстия зазора. Применяют так же и стопорные и предохранительные шайбы. Они предохраняют соединение от самоотвинчивания. [2,3]
2.2.Резьбовое соединение нестандартными деталями
Помимо резьбовых соединений, осуществляемых при помощи стандартных крепежных деталей, находят широкое применение резьбовые соединения, в которых резьба выполняется непосредственно на деталях, входящих в соединение. В пневматических, гидравлических и теплотехнических установках применяются резьбовое соединение труб без крепежных деталей. Трубы соединяют специальными деталями – фитингами, которые применяются в тех случаях, когда конец одной трубы невозможно непосредственно соединить с концом другой трубы или когда трубы расположены под углом. На трубах, а следовательно, и на фитингах выполняется большей частью трубная цилиндрическая резьба. В зависимости от назначения фитинги могут быть прямые или переходные, а также они могут быть различной формы. На рисунке 4 представлены фитинги различной формы.
Рисунок 4– Фитинги различной формы
На рисунке 5 представлено соединение трубы 1 со штуцером 2, осуществляемые при помощи накидной гайки 3 и втулки 4, прижимающей коническую развальцованную часть трубы к штуцеру.
Рисунок 5 – Крепёжные детали с фланцем
Диаметр фланцев примерно равен наружному диаметру нормальных шайб и выбран неслучайно – было установлено, что оптимально контактные напряжения под головками болтов класса прочности 8.8 должны быть в пределах 170…180 МПа. В таких соединениях меньше деталей, снижается трудоёмкость сборки узлов, стал возможным переход на крепёжные детали более высокого класса прочности и уменьшение их размеров. Расчёты и испытания показывают, что при использовании фланцевого крепежа существенно повышается надёжность резьбового соединения, так как под головкой от прилагаемых усилий затяжки и рабочих нагрузок не возникают пластические деформации в соединяемой детали. Увеличение площади опорной поверхности обеспечивает ещё и значительно лучшие стопорящие свойства.
Процесс сборки резьбового соединения в общем случае складывается из следующих элементов: подачи деталей, их установки и предварительного ввертывания, подвода и установки инструмента, завинчивания, затяжки, отвода инструмента, шплинтовки или выполнения иного процесса, необходимого для предохранения от самоотвинчивания.
Материалы резьбовых изделий. При выборе материала для резьбовых деталей учитывают величину и характер нагрузки (статическая или переменная), условия работы (температуру, коррозию и т. д.), способ изготовления.
Для изготовления крепёжных резьбовых деталей используются самые различные материалы, чаще всего цветные (алюминий, медь, титан и их сплавы) и чёрные металлы (углеродистые и легированные стали).
Тем не менее, основная масса потребляемых промышленностью резьбовых изделий изготавливается из сталей.
Стандартные крепежные изделия общего назначения изготовляют из углеродистых сталей типа сталь 10 - сталь 35. Эти стали, позволяют изготовить большие партии болтов, винтов, гаек методом холодной высадки с последующей накаткой резьбы. Легированные стали 35Х, 30ХГСА применяют для высоконагруженных деталей при переменных и ударных нагрузках. Механические свойства крепежных изделий определяются как материалом, так и технологией изготовления. Декоративные винты и гайки выполняются из цветных металлов и пластмасс. Выбор материалов, как и всех параметров резьбовых соединений,  определяется расчётом на прочность. 2,3]

4.СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗЬБЫ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
Резьбы могут быть изготовлены:
- нарезанием слесарным инструментом (метчики, плашки), резьбовые резцы, резьбовые гребенки и фрезы, применяют в индивидуальном производстве и при ремонтных работах;
- нарезанием резцом на токарно-винторезном станке или на специальных болтонарезных станках;
- фрезерованием на специальных резьбофрезерных станках, применяют для нарезки винтов больших диаметров с повышенными требованиями к точности резьбы (ходовые и грузовые винты, резьбы на валах и т. д.);
-накаткой на специальных резьбонакатных станках, изготовляют большинство резьб стандартных крепежных деталей (болты, винты и т. д.).
Достоинства и недостатки резьбовых соединений.
Резьбовые соединения имеют ряд существенных достоинств:
- высокая надёжность;
- технологичность;
- возможность регулировки силы сжатия;
- возможность создания больших осевых нагрузок при относительно низких усилиях на инструменте (ключе);
- возможность фиксации в затянутом состоянии вследствие эффекта самоторможения;
- удобство сборки и разборки с применением стандартного набора инструментов (ключи, отвёртки);
- простота конструкции и возможность точного изготовления;
- наличие широкой номенклатуры стандартных изделий (винты, болты гайки);
- низкая стоимость крепёжных изделий благодаря массовости и высокой степени автоматизации производства;
- малые габариты в сравнении с соединяемыми деталями.
Недостатки резьбовых соединений:
- высокая концентрация напряжения в дне резьбовой канавки вследствие малых радиусов скругления;
- значительные энергопотери в подвижных резьбовых соединениях (низкий коэффициент полезного действия);
- большая неравномерность распределения нагрузки по виткам резьбы (первый виток воспринимает, как правило, до 55% приложенной к соединению осевой нагрузки);
- склонность самоотвинчивания при воздействии знакопеременных осевых нагрузок;
- ослабление соединения и быстрый износ резьбы при частых разборках и сборках. [2]
4. УСЛОВНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ
Болтовое соединение. При вычерчивании болтового соединения конструктивные размеры болта, гайки и шайбы берутся из соответствующих стандартов. Болт – ГОСТ 7798-70, , шайба – ГОСТ 11371-78, гайка – ГОСТ 5915-70. На рисунке 6 представлено условное изображение болтового соединения.
Рисунок 6 – Болтовое соединение
Винтовое соединение. При помощи крепежных винтов можно скреплять две и более детали. Для этого в последней из них делается резьбовое отверстие, а в остальных - гладкие соосные отверстия диаметром d0, большим диаметра винта. На рисунке 7 представлено условное изображение винтового соединения.
Рисунок 7 – Винтовое соединение
Шпилечное соединение. Скрепление двух или большего количества деталей осуществляется при помощи шпильки, гайки и шайбы.
Его используют вместо болтового, когда изготовлять сквозное отверстие в одной из соединяемых деталей нецелесообразно из-за значительной ее толщины или из-за отсутствия места для головки болта. На рисунке 8 представлено условное изображение шпилечного соединения.
Рисунок 8 – Шпилечное соединение
Сначала отверстие под шпильку высверливают, затем делают фаску, после чего нарезают резьбу (гнездо под шпильку). На конец шпильки, выступающий из скрепляемых деталей, надевают шайбу и навинчивают гайку. При соединении шпилькой конструктивные размеры шпильки, гайки и шайбы берутся из соответствующих стандартов. На рисунке 9 представлен чертёж резьбового соединения. [4]
Рисунок 9 – Резьбовые соединения. Сборочный чертеж
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В реферате, согласно поставленных цели и задач, отражена и раскрыта тема учебного материала « Резьбовые соединения».
При раскрытии вопросов были детально изучены необходимые теоретические основы и положения, которые позволили сделать определённые выводы:
1) Резьбовые соединения широко используются в машиностроении, при строительстве станков, при производстве автомобилей и других механизмов, где требуется повышенная надежность фиксации деталей машин.
2) В резьбовых соединениях используются различные типы резьбы, в зависимости от требований, предъявляемых к соединению, и выполняемых им технических задач. Эти соединения обладают такими достоинствами, как универсальность, высокая надежность, способность воспринимать большие нагрузки.
3) Простота изготовления, удобство сборки и разборки, сравнительно малые размеры и масса конструктивного элемента резьбового соединения удовлетворяют как технологическим, так и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к данному типу соединений.
В процессе подготовки реферата расширены и закреплены знания в области резьбовых соединений.
Тема реферата раскрыта в рамках ориентированных на применение исследовательского подхода, что способствует лучшему усвоению учебного материала. Материал данной работы может использоваться для подготовки к зачёту или экзамену.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Гордин, П.В. Детали машин и основы конструирования: Учебное пособие/ П.В. Гордин, Е.М., Росляков , В.И. Эвелеков.– СПб.: СЗТУ, 2006. –186 с.
2. Горбатюк, С.М. Детали машин и основы конструирования: учеб. / С. М. Горбатюк.– М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. –422с.
3. Бойцова, В. В. Основы стандартизации в машиностроении / В. В. Бойцова.- Изд-во стандартов М., 2000. –263 с.
4. Крылова, Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для ВУЗОВ./ Г.Д.Крылова. – 2-е изд., переработ. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 711 с.
Интернет – источники
https://extxe.com/11658/rezbovye-soedinenija/
lkievuz.ru/rezba-v-mashinostroenii.htm