Содержание к диссертации
Введение
Анализ и систематизация способов стопорения резьбовых соединений 9
1.1. Существующий опыт затяжки и стопорения 9
1.1.1. Нормирование усилия затяжки резьбовых соединений 10
1.1.2. Контроль усилия затяжки резьбовых соединений 11
1.1.3. Существующие способы стопорения
1.2. Аналитический обзор исследований по устойчивости резьбовых соединений 15
1.3. Резьбовые соединения с натягом 17
1.3.1. Анализ применяемости крепёжно-резьбообразующих деталей на предприятиях Читинской области 19
1.3.2. Наиболее характерные проблемы обеспечения устойчивости соединений с крепёжно-резьбообразующими деталями .-. 20
1.4. Систематизация способов стопорения резьбовых соединений с
Крепёжно-резьбообразующими деталями 24
1.5. Цель работы и постановка задач исследования 33
Выводы 36
Описание экспериментальных установок и методика исследований 37
2.1. Комплект контрольно-измерительной и управляющей аппаратуры и оснащения 38
2.2. Порядок проведения исследований 45
2.2.1. Экспериментальные образцы, контролируемые величи ны и средства их измерения
2.2.2. Проведение исследований статической устойчивости соединений 49
2.2.3. Порядок исследования динамической устойчивости соединений 51
2.3. Исследование динамических режимов реальных машин 52
Выводы 56
Теоретический анализ устойчивости резьбовых соединений с крепёжно-резьбообразующими деталями к действию дестабилизирующих нагрузок 57
3.1. Условия самоотвинчивания в резьбовых соединениях 58
3.2. Определение контактных смещений и усилий в резьбовых соединениях различных видов
3.2.1. Соединения с радиальным зазором по ГОСТ 16093-85 62
3.2.2. Соединения с переменным зазором по среднему диаметру 66
3.2.3. Соединения с радиальным натягом по ГОСТ 4608-81 69
3.3. Функциональные модели в оценке стопорящріх свойств резьбовых соединений 72
Выводы 88
Экспериментальные исследованрія стопорящих свойств соединенрій с разлр1чными схемами силового замыканр1я 89
4.1. Исследованрія стопорящріх свойств в статиче-ском режиме 90
4.2. Исследования дрінамрїческой устойчрївости соединенрій
4.2.1. Амплитудно-частотные характеристики вибрационного устройства 99
4.2.2. Исследование коэффициентов стопорения в динамическом режиме 101
4.2.3. Оптимизация показателей стопорения при различных схемах силового замыкания 108
4.3. Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических данных 112
Выводы 115
Исследование виброустойчивости резьбовых соединений на основе динамических моделей 116
5.1. Структурно-системное представление динамической модели 118
5.2. Разработка уточнённых динамических моделей 120
5.2.1. Модель винтового соединения 121
5.2.2. Модель шпилечного соединения 124
5.3. Исследование уточнённых динамических моделей 126
Выводы 133
Разработка технологических рекомендаций и технико-экономическая эффективность 134
6.1. Рекомендации и порядок разработки технологического процесса 135
6.1.1. Выбор типа крепёжной детали и определение параметров резьбового профиля 135
6.1.2 Определение припусков под резьбу 136
6.1.3. Определение режимов сборки 136
6.1.4. Проверка виброустойчивости соединения 139
6.2. Расчёт экономической эффективности 141
6.2.1. Экономическая эффективность при применении сборочно-резьбообразующих технологий 141
6.2.2. Экономический эффект от внедрения компьютерных технологий на этапе технологической подготовки сборочных процессов 144
Выводы 146
Общие выводы по работе 147
Список литературных источников
- Аналитический обзор исследований по устойчивости резьбовых соединений
- Порядок проведения исследований
- Соединения с радиальным зазором по ГОСТ 16093-85
- Амплитудно-частотные характеристики вибрационного устройства
Введение к работе
Актуальность работы. Высокая технологичность изготовления, сборки и эксплуатации обуславливает чрезвычайно широкое применение резьбовых соединений. Их доля в общем объёме механических соединений достигает 60 - 70 %.
Надёжность и долговечность машин и приборов во многом зависят от правильного назначения и контроля параметров затяжки резьбовых соединений, а также от методов стопорения.
По мере усовершенствования машин требования к устойчивости резьбовых соединений непрерывно ужесточаются. Одним из перспективных направлений в этом плане являются сборочно-резьбообразующие технологии, совмещающие в одном переходе операции сопряжения, резьбообразования и стопорения. Однако работоспособность соединений данного типа и особенно их устойчивость в условиях динамических нагрузок в настоящее время не исследованы. Известные работы по исследованию стопорящих свойств гладко-резьбовых соединений связаны с действием статических нагрузок и являются неполными ввиду постоянно расширяющейся номенклатуры крепёжно-резьбообразующих деталей. Кроме того, в них нет сведений о возможных способах создания эффективных схем силового замыкания в резьбовом контакте, приводящих к устойчивости соединений и их высоким стопорящим свойствам.
Поэтому, определение наиболее эффективных схем силового замыкания в соединениях с крепёжно-резьбообразующими деталями и исследование их устойчивости к самоотвинчиванию при действии статических и динамических нагрузок является актуальной задачей.
Целью работы является установление наиболее эффективных схем силового замыкания, приводящих к оптимальным условиям работоспособности соединений с крепёжно-резьбообразующими деталями, и технологических принципов их реализации для повышения надёжности работы узлов машин.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений теоретической механики, компьютерного моделирования, дифференциального исчисления, теории автоматического регулирования.
Экспериментальные исследования проводились с использованием как специальных, так и стандартных измерительных устройств и устанановок.
Обработка результатов экспериментов выполнялась методами математической статистики и параметрической оптимизации с использованием программных пакетов Excel 2002, Mathematica 5, MathCAD 12.
При разработке программы использован язык программирования среды MATLAB 6.5 и ПК на базе процессора Pentium IV.
Научная новизна:
- на основе комплекса системообразующих признаков разработана классификация схем силового замыкания;
- установлены законы распределения напряжений по виткам резьбы для со
пряжений с различными способами посадки крепёжных-деталей;
' |>ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА^ С.Петер«И>г ++$ 09 !Єв5««» ' 4
разработаны математические модели оценки стопорящих свойств резьбовых соединений различных видов;
получены теоретические формулы для определения величин микросмещений в резьбовом контакте;
создан алгоритм определения виброустойчивости резьбового соединения;
получены теоретические и экспериментальные зависимости моментов отвинчивания в соединениях с различными схемами силового замыкания от припусков под резьбу, усилий затяжки и значений частотно-амплитудного параметра воздействия;
установлены безопасные значения частот колебаний для различных схем силового замыкания при рекомендуемых значениях припусков под резьбу.
Практическая ценность работы заключается:
в установлении наиболее эффективных схем силового замыкания;
в технологических рекомендациях реализации наиболее устойчивых соединений;
в разработке алгоритма и программы обоснования стопорящих свойств соединений, позволяющей моделировать работу соединений с различными свойствами.
Достоверность результатов исследований определяется корректным применением математического аппарата. Аналитические положения и выводы согласуются с достаточной сходимостью с полученными экспериментальными данными.
Практическая реализация. Результаты исследований, разработки и рекомендации внедрены в промышленное производство ОАО «Машзавод» г. Читы и ОАО «Дарасунский завод горного оборудования». Общий экономический эффект составил 317600 рублей.
Автор защищает:
новый подход к классификации способов стопорения;
конструкцию экспериментальной установки для исследования показателей затяжки и стопорения;
аналитические модели устойчивости соединений в статическом и динамическом режимах;
результаты экспериментальных исследований стопорящих свойств соединений в статическом и динамическом режимах при различных схемах силового замыкания;
структуры динамических моделей исследования виброустойчивости резьбовых соединений;
- наиболее эффективные схемы силового замыкания, обеспечивающие вы
сокие значения устойчивости соединений в процессе эксплуатации.
Апробация. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международной научной конференции «Динамика процессов в природе, обществе и технике: информационные аспекты» (Таганрог, 2003); VIII международной научно-технической конференции «Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков» (Пенза, 2003); всероссийской (с международным участием) молодёжной научной конференции «XI Туполев-ские чтения» (Казань, 2003); международной научно-технической конферен-
ции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем» (Вологда, 2004); IX международной научно-технической конференции «Современные тенденции развития транспортного машиностроения и материалов» (Пенза, 2004); на научных семинарах и конференциях Читинского государственного университета.
Полностью работа докладывалась на объединённом заседании кафедр «Технологии машиностроения», «Автоматизации производственных процессов», «Технологии металлов и конструирования» Читинского государственного университета.
Публикации. По материалам исследований опубликовано 17 работ, в том числе 1 монография, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ, получено положительное решение о выдаче авторского свидетельства на изобретение по заявке № 2004122381/11(024132) от 21. 07. 2004 г.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Основной текст содержит 159 страниц, включая 58 рисунков, 13 таблиц и библиографический список из 125 наименований. Приложения представлены на 42 страницах.
Аналитический обзор исследований по устойчивости резьбовых соединений
Оценка прочности PC и формирование удерживающих усилий возможны на основе известного закона распределения нагрузки по виткам резьбы. Впервые эта задача была решена Н. Е. Жуковским для дискретной модели PC [40] Затем L. Maduscka получил точное замкнутое решение, используя теорию уравнений в конечных разностях [107]. Дальнейшее развитие замкнутого решения задачи получено в работах Н. Л. Клячкина [60], К. И. Коленчука [18], Б. С. Цфаса [107]. И. А. Биргер решил задачу об изменении интенсивности осевых сил по высоте гайки в форме непрерывной аналитической функции [18]. Впоследствии эта задача применялась в работах по исследованию влияния различных факторов на распределение нагрузки по виткам, а также в работах по определению осевой податливости PC [47]. В. С. Жернаков, Р. Р. Мавлютов и А. П. Власов определили закономерность распределения нагрузки по виткам PC типа болт-гайка в условиях упругости, пластичности и ползучести с учётом конструктивных параметров резьбы и размеров гайки [38]. А. М. Рубин предложил численное решение задачи распределения контактных усилий по виткам резьбовых соединений с переменными по длине оси симметрии конструктивными параметрами [91,92]. Перечисленные способы решения задачи о распределении нагрузки по виткам предполагают наличие зазоров в резьбе и не учитывают особенностей соединений с КРД.
Исследования по устойчивости и прочности PC под действием осевых и поперечных нагрузок проводились А. Ямамото, С. Касэй, Г. Ниики, М. И. Портновым, О. Н. Тушевым, Г. Юнкером, Д. Стреловым, О. Зампаро, Г. М. Овсиенко, Г. Н. Кошкаряном, Е. Н. Петровым и др. [122, 123, 72, 85, 86, 117, 129, 74, 61, 80, 10, 23, 56, 88, 89]. Существенный вклад в исследование податливости и осевой жёсткости, которые являются одними из главных составляющих в механизме ослабления затяжки PC, внесли работы Д. Н. Решетова, Н.Н. Зорева, Ю. С. Сафарова, В. Д. Продана, В. П. Клюсса и др. [47, 48, 59, 78, 87, 90].
Обзор этих исследований показал, что в них установлены закономерности самоотвинчивания PC только в условиях раскрытия стыка при действии продольных нагрузок или при микропроскальзываниях стыков при действии поперечных нагрузок.
Анализ вышеприведённых источников показывает, что:
1. Самоотвинчивание происходит при воздействии вибрации, ударных и тепловых нагрузок при нарушении условия самоторможения резьбовой пары за счёт микросмещений.
2. Уровень предельных нагрузок, опасных в отношении самоотвинчивания PC, может быть ниже уровня разрушающих нагрузок.
3. При изменении направления действия нагрузок от 0 (при осевой нагрузке) до 90 (при действии нагрузки перпендикулярно оси PC) скорость самоотвинчивания увеличивается.
4. Наиболее опасным видом нагружения являются крутильные колебания, при которых реализуются касательные смещения в трибоконтакте резьбовой пары.
5. Скорость самоотвинчивания определяют: величина относительных смещений в трибоконтакте, скорость и частота её изменений, количе 17 ство циклов нагрузки - разгрузки, угол подъёма витков, коэффициенты трения и их стабильность в резьбе и на опорных торцах, осевая сила затяжки и податливость деталей соединения.
6. Произвольно направленная многофакторная нагрузка может быть разложена на компоненты, причём действие нескольких компонентов приводит к суммарному эффекту только в случае превышения суммарных составляющих микросмещений величины предварительного смещения (несколько микрометров).
7. Наилучшими стопорящими свойствами обладают PC с равномерно распределённой нагрузкой по виткам резьбы,
Данные положения касаются PC с зазором. Практически полностью отсутствуют работы, связанные с исследованием устойчивости к самоотвинчиванию PC с крепёжно-резьбообразующими деталями. Это обстоятельство обуславливает актуальность исследований подобных соединений на устойчивость при воздействии на них динамических нагрузок.
Порядок проведения исследований
Аналитический обзор литературы показывает практически полное отсутствие разработок, целью которых являлось бы повышение эффективности стопорения резьбовых соединений с КРД. Известные решения данной проблемы направлены на повышение значения коэффициента стопорения путём превращения PC в неразборное или трудноразборное.
Например, И. Ф. Молохов и В. А. Оконешников предложили метод стопорения гладко-резьбовых соединений путём изменения шага витков резьбы посадочной части [5]. В. В. Лихачёв, В. И. Лобанов предложили конструкцию КРД с повышенным стопорящим свойством [6]. Эта деталь имеет угол профиля впадины первого резьбового витка заборной части равный половине угла профиля резьбы основного резьбового участка [ а. с. 662749]. Такая конструкция позволяет образовывать практически неразборное соединение, т.к. при вывин 23 чивании направляющая цапфа винта и его первая впадина будут деформировать впадины внутренней резьбы, приводя к заклиниванию. Подобным же свойством обладает винт, предложенный В. Л. Лизинфельдом и Н. И. Кузьминым [а.с. 684180] и другие конструкции. Неразборные соединения малоэффективны из-за возможного срыва в резьбе при динамическом воздействии. Они также имеют ограниченное применение ввиду неремонтопригодности.
Теоретические разработки по оценке стопорящих свойств в основном касаются резьбовых соединений с зазором (ГОСТ 16073-85), затянутых с нормированным усилием затяжки. В настоящее время подобные работы, касающиеся соединений с КРД отсутствуют. В диссертации Н. Н. Грушевой предложен только более эффективный параметр оценки стопорящих свойств КРД в виде коэффициента [32] к мі с м,рм; где Мр - момент трения в резьбе гайки, навинченной на стержень. Как можно заметить данный показатель может быть применён только для шпилечных затянутых соединений. Он имеет относительный характер оценки, не связанный с конкретным физическим смыслом и может быть применён только в исследовательской практике.
Кроме этого, проблема осложняется постоянным расширением номенклатуры КРД, изменением конфигурации резьбы их посадочных концов, а также широкой гаммой материалов корпусных деталей. Другой проблемой является минимум информации о результатах исследований стопорящих свойств PC с новыми видами КРД. Имеются лишь работы, посвященные гладко-резьбовым соединениям [1,2,4,11, 24, 62, 68, 69, 70, 71, 79, 94, 95, 105], а также работа Н. Н. Грушевой [32] по исследованию моментов отвинчивания КРД с нерегулярным резьбовым профилем посадочной части. Подобные крепёжные детали значительно снижают крутящий момент резьбообразования, однако, вместе с этим снижается и стопорящий момент. Рекомендаций о затяжке таких соединений по сбегу резьбы явно недостаточно, т.к. отсутствуют сведения о влиянии торсион 24 ного (остаточного) момента на стабильность затяжки по сбегу резьбы. Кроме того, не исследованы особенности влияния на устойчивость к самоотвинчиванию переменных нагрузок.
Таким образом, исследование стопорящих свойств соединений с КРД является актуальной задачей. Решение этой задачи обеспечит надёжность узлов, несущих данные детали и позволит стабилизировать их эксплутационные показатели.
В силу того, что номенклатура КРД постоянно растёт и расширяются методы их монтажа, становится насущной проблема систематизации и классификации способов их стопорения. Данная задача получила возможность решения на основе классификации КРД. Впервые попытка систематизировать типаж КРД была опубликована в работах Березина С. Я. и Грушевой Н. Н. [13, 14, 17].
Различные схемы процесса резьбоформирования при сборке позволяют реализовывать различные способы стопорения КРД. Сборочно резьбообразующая технология обладает достаточной универсальностью. Основанная в большинстве случаев на фрикционных методах стопорения, она не исключает и возможности применения жёстких методов фиксации.
При постановке КРД в гнездо корпуса образование резьбы сопровождается последеформационной усадкой внутреннего резьбового профиля. Она приводит к плотной фиксации винта или шпильки в отверстии.
Данный факт уравнивает свойства соединений с КРД со свойствами резьбовых соединений с натягом по ГОСТ 4608-81. Возможности стопорения соединений с КРД этим не ограничиваются. Создание контуров силового замыкания на резьбу можно реализовать по раз 25 личным схемам. Систематизацию этих схем предлагается проводить на основе морфологического анализа следующих признаков: 1) параметров резьбового профиля резьбообразующего элемента; 2) типов контуров силового замыкания; 3) направлений и параметров смещения профилеобразующего участка относительно последующих за ним.
Соединения с радиальным зазором по ГОСТ 16093-85
В соответствии с целью диссертационной работы необходимо установить наиболее эффективные схемы силового замыкания, формируемые геометрией резьбового профиля КРД, отвечающие требованиям высокой динамической устойчивости.
Для этого первоначально необходимо проанализировать способы реализации возможных схем силового замыкания и из них выбрать те, которые отвечают следующим требованиям: 1) технологическая возможность получения каждого из вариантов на существующем оборудовании; 2) предполагаемая эффективность обеспечения динамической устойчивости; 3) возможность сборки соединений с выбранными схемами на существующем оборудовании.
В дальнейшем необходим теоретический анализ силовых схем обеспечения г . посадок КРД в гладкие отверстия, вызывающих определённую систему фрикционного взаимодействия резьбовых профилей. Кроме того, должны быть теоретически обоснованы условия вибрационной устойчивости КРД, установленных для различных схем силового замыкания. При этом разрабатыва 46 ются аналитические модели отвинчивающих моментов, соответствующих различным типам и направлениям колебаний.
Предварительно должны быть обоснованы рабочие диапазоны частот, действующих в реальных машинах, эксплуатируемых и производимых на предприятиях региона.
Система классификации возможных схем силового замыкания является основой для выбора тех из них, которые будут подвергнуты экспериментальным исследованиям. Основываясь на вышеуказанных требованиях, выбраны пять схем, представленных на рис. 2. 6. В качестве базового варианта выступает соединение с натягом по среднему диаметру (ГОСТ 4608-81). На рисунке представлены резьбовые контакты по последним виткам соединения.
Рис. 2. 6. Схема обеспечения плотных посадок при различных схемах
силового замыкания: а) посадка по среднему диаметру (замыкание на корпус); б) посадка по сбегу резьбы; в) посадка КРД с увеличением шага относительно начальных ниток резьбы (замыкание на резьбу); г) то же с уменьшением шага; д) посадка за счёт уменьшения угла нижней половины профиля (замыкание на резьбу) 2. 2. 1. Экспериментальные образцы, контролируемые величины и средства для их измерения
В экспериментах использовались крепёжные детали из стали 35Х с упрочнённой заходнои частью до 42...50 HRC, с классом прочности 8.8 по ГОСТ 1759-87.
В качестве корпусного материала применялись литейный алюминиевый сплав АЛ9 и литейный магниевый МЛ5.
При свинчивании использовалась смазка ЦИАТИМ-203.
Схемы, представленные на рис. 2. 6 легко реализуются технологически при подготовке образцов КРД для экспериментов, в частности образцы, соответствующие первым четырём схемам можно получить обработкой резьбы на станке с ЧПУ, а образцы, соответствующие пятой схеме - путём обработки 2/3 длины посадочного конца резьбовым резцом с углом профиля 60, а 1/3 - резцом с разными боковыми углами.
Соединения с радиальным натягом получаются двумя способами (схема
1) путём нарезания резьбы в отверстии и завинчивания в него крепёжной детали с заведомо большим средним диаметром (базовый вариант "ах");
2) путём резьбовыдавливания в гладком отверстии профиля, натяг по которому получается от последеформационной усадки отверстия (базовый вариант "а2 "J.
При этом по первому варианту резьба в отверстии нарезается комплектом метчиков, после чего в каждом отверстии контролируется средний диаметр резьбы. Данные замера, а также номер отверстия гравируются около отверстия электрогравером. Для каждого же отверстия на токарном станке с ЧПУ вытачивается образец КРД с нарезанием резьбы таким образом, чтобы средний её диаметр был на 40 - 50 мкм больше среднего диаметра резьбы конкретного номера отверстия. После контроля на головке КРД гравируется номер соответствующего отверстия и средний диаметр КРД.
Для второго базового варианта ("а2") в образце выполняются отверстия в соответствии с рекомендациями работ [24, 94, 95]. Для каждого отверстия подбирается соответствующий образец винта (шпильки) со своим наружным диаметром.
Таким образом формируются будущие резьбовые пары.
Контроль размеров осуществлялся на основе требований государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ). При этом выбор средств измерений заключался в сравнении предельной погрешности измерений с допускаемой погрешностью, регламентированной ГОСТ 8. 051-81. Предельная погрешность не должна превышать допускаемую, составляющую 20-35 % допуска на контролируемый размер. Сведения о контролируемых параметрах, методах и средствах измерений представлены в таблицах П. 2. 2. 1 и П. 2. 2. 2. Для экспериментов в качестве размерного ряда выбран ряд наиболее применяемых в регионе резьб (табл. 2. 1.).
Амплитудно-частотные характеристики вибрационного устройства
Теоретически условия стопорения обеспечиваются любым типом крепёжного соединения с метрической резьбой и однониточной нарезкой. Данное положение относится к статическому нагружению соединения, при котором угол трения в затянутом соединении намного превышает угол подъёма резьбы (условие самостопорения).
В реальных же условиях возникают процессы ослабления затяжки и самоотвинчивания, это связано со сложным характером динамического нагруже 73 ния соединений и изменением параметров фрикционного взаимодействия пары. Поэтому, решение задачи статической устойчивости резьбовых соединений не обеспечивает высокой надёжности их работы.
Изучение стопорящих свойств осложняется тем, что число видов соединений и способов их сборки постоянно растёт. Становится очевидной необходимость разработки универсального критерия, отражающего полноценные показатели эффективности стопорения.
Основные известные материалы, рассматривающие виброустойчивость резьбовых соединений, касаются действия только осевых динамических нагрузок.
Однако в работах Ямамото А., В. В. Каминской, А. В. Липова приводятся данные о действии поперечных нагрузок на самоотвинчивание и ослабление затяжки [56, 123, 124]. Ямамото А. установлено, что при однократном действии поперечной силы величина усилия затяжки достигает значения AQ,=Q,B(l-e-K), где В - параметр, равный B = c0-s{ru//gy//cK; с0- осевая жёсткость винта; ц/ - угол подъёма резьбы; ск - жёсткость винта на кручение, приведённая к среднему диаметру резьбы; к- параметр, равный K=2Ar-cK/Q3-juP; Аг = 2Ру; Р- шаг резьбы; у - угловое смещение оси винта от действия поперечной силы; juP - коэффициент трения в резьбе. Более сложная картина микросмещений будет наблюдаться при совместном действии осевых, крутильных и радиальных (поперечных) нагрузок. В практике известны ряд характеристик для описания стопорящих свойств. Самым известным является условие нераскрытия стыка [35] стзат ист0(1-К), (3.20) где т0 - номинальное напряжение в теле крепёжного элемента под действием усилия затяжки; К — коэффициент основной нагрузки; V — коэффициент затяжки, учитывающий род рабочих нагрузок и вид прокладок в соединении. Подобная форма с различными уточнениями может быть применена к болтовым, винтовым и шпилечным соединениям, монтируемым по резьбовым посадкам с зазором (ГОСТ 16093-81).
При изменении условий монтажа меняется и работоспособность соединения от смены условий сопротивления отвинчиванию. Поэтому подход с единых позиций оценки к различным типам соединений некорректен. Например, нет смысла описывать одной и той же формулой (3. 20) свойства резьбоклеевых соединений, болтовых с проволочной контровкой и лист, скреплённый самонарезающими винтами. Все три типа разнородны по способам стопорения и условиям работы.
Учёт динамических нагрузок приводит к установлению новых критериев предотвращения самоотвинчивания [16] с , \(л со2)2 (4а 2)2 Qm "Vу VV Р ) \яр ) Q0 где с- коэффициент изгибной жёсткости болта; /- коэффициент трения в контактных поверхностях; р- собственная частота колебаний системы, равная v mi сб - жёсткость деталей системы болта; сд- жёсткость деталей системы корпуса; О)- частота возмущающей силы; mi - масса системы, равная массе, приходящейся на один болт; Qm - максимальное значение возмущающей силы; Q0- усилие предварительной затяжки соединения. Последний критерий оценивает виброустойчивость соединений при исследовании их динамических характеристик под действием возмущающих сил.
Однако условие (3. 21) учитывает только отношение амплитудного значения возмущающей силы к усилию затяжки. В реальных условиях контактные микросмещения в резьбовой паре вызываются осевыми нагрузками ( рабочими усилиями и силами предварительной затяжки), поперечными ( перерезывающими) нагрузками, а отвинчивающие реактивные моменты и окружные усилия приводят к возникновению тангенциальных микросмещений.
В случае если рабочие усилия носят периодический характер, динамическая картина микросмещений усложняется. При этом результирующее их значение является суммой радиальной, тангенциальной и поперечной составляющих.
В подобных условиях наиболее реальной представляется гипотеза «гис-терезисного смещения», выдвинутая Е. Н. Петровым в работе [80]. Динамической же модели подобного контакта пока не разработано.
Представим элемент витка резьбы крепёжной детали массой тв, прижатый к боковой поверхности резьбового витка корпуса усилием затяжки Q3 (рис.3. 9 а). Последняя носит периодический характер и равна AQsmcoJ, где Q3 -постоянная составляющая затяжки, AQ -периодическая составляющая, 0)х -частота вынужденных колебаний, / -время.
