Геометричні і силові параметри різьбових з’єднань із підвищеним самогальмуванням - Автореферат

Впровадження нових технічних рішень у виробництво ставить низку теоретичних і експериментальних питань, що повязані з геометричними та силовими параметрами запропонованих різьбових зєднань із підвищеним самогальмуванням, які мають покращені експлуатаційні параметри, ніж подібні стандартні пристрої. Дисертаційна робота виконувалась згідно з планом науково-дослідних робіт кафедри “Деталі машин” Національного університету “Львівська політехніка” за тематикою “Динаміка та міцність машин циклічної дії”, яка безпосередньо повязана з державною науково-технічною програмою “Підвищення надійності й довговічності машин та конструкцій”, а також з Програмою Кабінету Міністрів “Україна - 2010” (проект 4 - “Технологічне та технічне оновлення виробництва”). Для реалізації поставленої мети у роботі розвязано такі задачі: - проведено порівняльний аналіз розрахунків з узагальненням існуючих методик з геометричних, силових і міцнісних параметрів, які є основою для проведення досліджень нових різьбових зєднань із підвищеним самогальмуванням; розроблено та апробовано методику виготовлення різьби та необхідного інструменту для запропонованих різьбових зєднань із підвищеним самогальмуванням; Дослідження базуються на застосуванні теорії гвинтової пари, графоаналітичному методі визначення основних геометричних параметрів елементів різьбових зєднань із підвищеним самогальмуванням, аналітичних і експериментальних методах визначення міцнісних характеристик різьб болтів та гайок з урахуванням загальноприйнятих положень прикладної механіки та деталей машин.У першому розділі “Аналіз сучасних теорій розрахунку геометричних, силових і міцнісних характеристик різьби та різьбових зєднань” проведено огляд літературних джерел стосовно геометричних і силових характеристик існуючих різьбових зєднань та їхніх елементів. Проаналізовано основні вимоги, які ставляться до проектування нових різьбових зєднань, стосовно міцності їхніх елементів, підвищення сили тертя в різьбі тощо. На конічному стержні з кутом конусності 2j= 4040/ нарізають різьбу зі сталими по всій довжині внутрішнім і середнім діаметрами. Крок цієї різьби подібний до відповідної метричної різьби, що має наближені розміри на основній площині. Різьбовий кінець болта має також конічну поверхню з подібним до прототипу кутом конусності, на якій нарізана різьба так, що її внутрішній і середній діаметри по всій довжині нарізки є також сталими.Проведено порівняльний аналіз методик розрахунків геометричних, силових і міцнісних парметрів різьби і різьбових зєднань, на основі якого обґрунтовано необхідність їх подальшого вдосконалення, що уможливило вибір обєкта дослідження, формулювання теми і задач дисертаційної роботи. На основі проведених теоретичних досліджень створено нове щільно-міцне різьбове зєднання, на яке отримано патент на винахід і впроваджено у виробництво, що підтверджує новизну та практичне значення дисертації. Графоаналітичним методом визначено основні геометричні параметри нових типів самогальмівного та щільно-міцного різьбових зєднань, що дало змогу вивести зручні для практичного застосування аналітичні залежності між їх основними розмірами, які апробовано під час виготовлення дослідних зразків і проведення випробування на міцність різьб та зєднань, що мають кут профілю 1200. Проведено теоретичні дослідження навантаження витків різьби з урахуванням особливостей деформації під час затягування гайки з визначенням коефіцієнту податливості гвинтової пари. Встановлено, що цей коефіцієнт у більшій мірі залежить від величини деформації зрізу і згину витків різьби, та має різні межі змін: для болта - 2,5…3,2; для гайки - 10…12.Малащенко В. О., Матвіїв Б. Т. Навантаження самогальмівного різьового зєднання. Вісник Державного університету “Львівська політехніка”: “Динаміка, міцність та проектування машин і приладів ”. Експериментальне визначення моменту тертя в самогальмівному різьовому зєднанні. // “Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів”. Зб.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОсновний зміст дисертаційної роботи викладений у таких публікаціях

1. Проведено порівняльний аналіз методик розрахунків геометричних, силових і міцнісних парметрів різьби і різьбових зєднань, на основі якого обґрунтовано необхідність їх подальшого вдосконалення, що уможливило вибір обєкта дослідження, формулювання теми і задач дисертаційної роботи.

2. На основі проведених теоретичних досліджень створено нове щільно-міцне різьбове зєднання, на яке отримано патент на винахід і впроваджено у виробництво, що підтверджує новизну та практичне значення дисертації.

3. Графоаналітичним методом визначено основні геометричні параметри нових типів самогальмівного та щільно-міцного різьбових зєднань, що дало змогу вивести зручні для практичного застосування аналітичні залежності між їх основними розмірами, які апробовано під час виготовлення дослідних зразків і проведення випробування на міцність різьб та зєднань, що мають кут профілю 1200.

4. Проведено теоретичні дослідження навантаження витків різьби з урахуванням особливостей деформації під час затягування гайки з визначенням коефіцієнту податливості гвинтової пари. Встановлено, що цей коефіцієнт у більшій мірі залежить від величини деформації зрізу і згину витків різьби, та має різні межі змін: для болта - 2,5…3,2; для гайки - 10…12. Наведено аналітичні залежності, які описують основні види деформації в запропонованому різьбовому зєднанні з підвищеним самогальмуванням.

5. Обґрунтовано силову взаємодію між витками болта і гайки спеціальної самогальмівної різьби з визначенням дійсних осьових і радіальних навантажень різних ділянок витків. Теоретично і експериментально встановлено, що вона є рівноміцніша, ніж стандартна метрична, а зєднання має руйнівне навантаження на 26% більше, ніж стандартне різьбове зєднання. Це має суттєве практичне значення тому, що дає змогу застосувати гайки зі зменшеною висотою або надійно закріплювати деталі до конструктивних елементів закритого профілю, з відносно незначною товщиною стінок особливо, коли розміщення гайки є утруднене чи неможливе.

6. Використовуючи базову теорію гвинтової пари, вперше виведено аналітичну залежність, що описує момент тертя в спеціальній різьбі з урахуванням конусності різьбового кінця болта. Це дозволило провести кількісний аналіз шуканого параметру, під час якого встановлено, що момент тертя в запропонованій різьбі в 3-5 разів більший, ніж у стандартній метричній різьбі.

7. Запропоновано методику нарізування різьби із підвищеним самогальмуванням на конічному кінці стержня болта та у циліндричному отворі гайки з розробкою, виготовленням і апробацією необхідного інструменту, що уможливило виготовлення дослідних зразків розроблених різьбових зєднань з кутом профілю різьби 1200.

8. Розроблено методику проведення експериментальних досліджень з визначення моменту тертя в різьбах і міцнісних характеристик елементів виготовлених зразків. З цією метою було запроектовано і виготовлено експериментальну установку та розроблено методику опрацювання результатів дослідів, які показали, що розбіжність теоретичних і експериментальних даних не перевищує 8-12%.

9. Розроблена установка для порівняльного аналізу величини моменту тертя в різноманітних різьбах і методика проведення дослідів використовується у навчальному процесі на кафедрі “Деталі машин” Національного університету “Львівська політехніка”, а запропоновані елементи щільно-міцного різьбового зєднання впроваджено на Добротвірській ТЕС і ВАТ “Львівагропроммаш” для скручування труб системи перекачування рідини під тиском та для надійного закріплення кінців шлангів до корпусних деталей обприскувачів без додаткових елементів стопоріння гайок.