Момент завинчивания и осевая сила на винте

Подавляющее большинство резьбовых соединений с предварительной за­тяжкой. Затяжка создается при сборке с целью, чтобы после приложения рабо­чей нагрузки не происходило раскрытия стыка или сдвига соединяе­мых деталей.

При завинчивании гайки (или винта с головкой) необходимо приложить момент завинчивания Т_зав (рис. 2.2) для преодоления момента Т_Р сопротивления в резьбе и момента Т_Т сопротивления на торце гайки:

Т_зав = Т_Р + Т_Т , (2.1)

где T_P = F_t d₂ / 2 = 0,5 F_затd₂tg(y + j₁) ; (2.2)

Т_Т = 0,5 F_затf_Td_ср , (2.3)

В формулах (2.2) и (2.3): F_t – окружная (в плоскости, перпендикулярной к оси соединения) движущая сила; F_зат – осевая сила затяжки; d₂ – средний диаметр резьбы; y – угол подъема резьбы; j₁ – приведенный (с учетом влияния угла профиля α) угол трения в резьбе: j₁ = j / cos(a/2), φ – угол трения материалов пары винт – гайка; f_T – коэффициент трения материалов пары гайка – деталь; d_ср – средний диаметр кольца (рис. 2.2): d_ср = 0,5(D + d_h).

Угол подъема резьбы y определяют по среднему диаметру d₂ (рис. 2.3):

tgy = P_h / pd₂ = nP / pd₂,

где nP = P_h – ход резьбы, n – число заходов.

Подставляя в формулу (2.1) значения моментов Т_Р и Т_Т, получим

Т_зав = 0,5 F_затd₂[tg(y + j₁) + f_Td_ср / d₂] . (2.4)

Все резьбы геометрически подобны. В среднем для метрической резьбы:

y = 2⁰30¢; d₂ » 0,9d; d_ср » 1,4d; j₁ = j / cos30⁰ » 1,15j » 1,15 arctgf . Тогда при f =

= f_T = 0,15 (резьба и торец гайки без смазки) Т_зав » 0,2F_затd . С другой стороны, принимая в среднем длину гаечного ключа L (рис. 2.2) от оси винта до середины ладони рабочего равной 14d, будем иметь момент завинчивания на ключе

Т_зав = F_PL = 14F_Pd, где F_P – усилие рабочего. Из равенства 0,2F_затd = 14F_Pd получим F_зат = 70 F_P, т.е. за счет рычага на гаечном ключе и параметров соединения имеем выигрыш в силе затяжки в 70 раз. При f = f_T = 0,1 F_зат » 100 F_P.