Начертательная геометрия и машиностроительное черчение

Инструмент для завинчивания и отвинчивания. Завинчивают и отвинчивают винты и гайки (кроме винтов со шлицем под отвертку) ключами (рис. 31).

Для винтов и гаек с шестигранными и квадратными головками при наличии свободного доступа обычно применяют ключи обыкновенные (рис.31,а) или двусторонние (рис.31,б).

Последние изготовляют с двумя растворами. Замкнутый ключ с удвоенным числом граней (рис. 31, в) позволяет завинчивать гайки при повороте ключа на уменьшенный угол.

При отсутствии свободного доступа к головкам и гайкам с боковых сторон применяют торцевые ключи с прямым стержнем и захватом по всем граням.

Для винтов с внутренним шестигранником применяют ключи в виде шестигранного прутка, изогнутого под углом 90° (рис.31, г).

Рис.31. Гаечные ключи

Ключ для круглых шлицевых гаек показан на рис.31,д.

При редком завинчивании и отвинчивании винтов и гаек разных размеров применяют раздвижные ключи с регулируемым раствором (рис.31, е). Однако эти ключи не допускают таких больших моментов затяжки, как нераздвижные, и менее долговечны.

Важное значение для прочности винтов, особенно подверженных переменной нагрузке, имеет установление и контроль требуемой силы начальной затяжки. Применяют следующие способы затяжки с контролем силы:

Ключами предельного момента. При превышении этого момента происходит проскальзывание.

Динамометрическими ключами, имеющими обычно упругую рукоятку, прогибы которой, пропорциональны замеряемому моменту. В связи с переменностью коэффициента трения и плотности резьбы точность установления начальной затяжки по моменту невелика.

Поворотом гайки на рассчитанный заранее угол от положения соприкосновения.

С помощью тарированных упругих шайб, которые при достижении расчетной нагрузки распрямляются и становятся жесткими.

Наиболее точно можно определить силу начальной затяжки с помощью измерения удлинения болта.

Зависимость между моментом, приложенным к гайке, и осевой силой

При завинчивании гайки (рис.32) к ключу прикладывают вращающий момент

,                                                                                              (1)

где Fкл — усилие на конце ключа; Lp — расчетная длина ручки ключа.

Рис.32. К расчету момента на ключе

Момент движущих сил равен сумме моментов сил сопротивления, т. е.

,                                                                                             (2)

где Т — момент в резьбе; ТT — момент сил трения на опорном торце гайки. Момент в резьбе определяют по формуле

                                                                          (3)

где F3 — сила затяжки болта (осевая сила, растягивающая болт); — угол подъема винтовой линии; d2 — средний диаметр резьбы;  — приведенный угол трения.

Момент сил трения на опорной поверхности

                                                                               (4)

здесь  — коэффициент трения между поверхностью гайки (головки) и детали; D — диаметр захвата гаечного ключа (опорного торца гайки);  мм — диаметр отверстия в детали под болт.

Подставляя полученные выражения Т и ТT в формулы (1) и (2) для момента завинчивания, получим момент на ключе

                                             (5)

Длина стандартных ключей: L = 15d при ; .

Распределение осевой нагрузки по виткам резьбы

При нагружении осевая сила распределяется между витками неравномерно. Неравномерность распределения сил по виткам усугубляется тем, что витки на наиболее растянутой части винта сопрягаются с витками, расположенными в наиболее сжатой части гайки. Задача о распределении нагрузки по виткам статически неопределима. Распределение сил между витками резьбы, полученное Н.Е. Жуковским для гайки с десятью витками, показано на рисунке 33. На первый, наиболее нагруженный, виток приходится около 1/3 общей силы на винт, а на десятый виток – менее 1/100 общей силы. Деформации в резьбе, связанные с погрешностями профиля, контактные деформации несколько снижают нагрузку на первый виток резьбы. При такой большой неравномерности распределения осевой силы по виткам большое увеличение высоты гайки оказываются бесполезным в связи с опасностью последовательного разрушения витков.

Рис.33. Схема распределения нагрузки между витками резьбы по Н.Е. Жуковскому

Соединения деталей машин