Технология нарезания резьбы на изделиях из стеклопластика типа трубы (стр. 1 из 8)
СОДЕРЖАНИЕ
резьба стеклопластик
Содержание
Введение
1 Выбор типа резьбового соединения стеклопластиковых труб
1.1 Классификация резьб. Их основные параметры и признаки
1.2 Виды применяемых резьб для соединения стеклопластиковых труб
1.3 Типы резьб
1.4 Особенности процесса резания и формирования поверхностного слоя
2 Подбор компонентов материала
2.1 Классификация стеклопластиков
2.2 Влияние состава и структуры стеклопластиков на их обрабатываемость
2.3 Факторы, вызывающие погрешности элементов резьбы
3 Технология нарезания резьбы
3.1 Влияние технологической предыстории на точность резьбы
3.2 Процессы протекающие при нарезании резьбы
3.2.1 Процесс стружкообразования
3.2.2 Тепловые явления
3.2.3 Износ режущего инструмента
3.3 Технологические особенности нарезания резьбы
3.3.1 Оборудование, приспособления и вспомогательный инструмент
3.3.2 Технологические операции и параметры процесса нарезания
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А
Приложение Б
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в различных конструкциях, узлах механизмов машин, строительстве, машиностроении, и других областях широко применяются конструкции из металлов, пластмасс и наполненных пластиков, содержащих механические соединения. Но основной целью совершенствования применяемых конструкций аппаратов и машин и является снижение их массы и размеров с одновременным улучшением прочностных характеристик, повышением надёжности и долговечности. Для решения поставленной задачи производят замену традиционно применяемых металлов и их сплавов на современные, ничем не уступающие по своим физико–механическим характеристикам армированные пластики. К числу таких материалов относят стеклопластики различных марок.
Стеклопластик обладает многими очень ценными свойствами, позволяющими ему считаться одним из материалов будущего: малый вес (в среднем в 5-6 раз меньше, чем у черных и цветных металлов); диэлектрические свойства (диэлектрическая проницаемость стеклопластика 4-14); высокие механические характеристики, превосходящими некоторые сплавы цветных металлов и сталей; теплоизоляционные свойства, и высокая коррозионная стойкость.
Применение стеклопластиковых труб взамен металлических увеличивает срок службы трубопроводов в 5-8 раз, исключает применение антикоррозионных защитных средств, в 4-8 раз снижает массу трубопровода, исключает применение сварочных работ. Но при этом встаёт вопрос о механическом соединении данного вида труб.
Технологические факторы определяют структурные параметры композиционного материала, его физико-механические характеристики, остаточные напряжения, возникающие в процессе изготовления соединений.
Эксплуатационные факторы непосредственно зависят от уровня и спектра внешних нагрузок, времени и температуры эксплуатации, состояния среды, герметичности соединения.
Прочность наиболее распространенных металлических соединений (клёпаных, болтовых, резьбовых) значительно превосходить прочность аналогичных соединений конструкций из полимерных композиционных материалов. К примеру, одна из проблем композитов – сохранение плотности стыка и обеспечение стабильности резьбовых соединений вследствие ползучести и релаксации напряжений в соединении. Эти и другие особенности следует учитывать при проектировании и выборе соединений и оценке их прочности[1].
В идеале создаваемые конструкции не должны изготавливаться путем соединения элементов. Так, например, изготавливают сосуды высокого давления методом намотки. Однако в большинстве случаев конструкции приходится собирать из отдельных деталей. Это касается и трубопроводных систем. И создание разъёмных, в частности резьбовых, соединений для труб из стеклопластиков – один из сложных вопросов.
1 ВЫБОР ТИПА РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ
Выбор того или иного соединения при проектировании определяется такими факторами как характер и величина нагрузки, размеры труб, физико-механические свойства материалов, условия эксплуатации, стоимость, технологическая реализуемость и т.д. Рациональное проектирование соединительных узлов предусматривает, прежде всего, анализ факторов, влияющих на несущую способность изделий.
Большое влияние на прочность оказывает тип соединения. В резьбовых соединениях большое значение имеют тип резьбы и ее протяжённость, наличие усиливающих элементов и т. д.
Выбранное мной соединение должно применяться для соединения труб в нефтегазовой промышленности, через которые могут перекачиваться так же углекислый газ, кислота и другие химические реагенты. Температура эксплуатации от -50°С до +100°С. Все трубы имеют наружный диаметр 400мм, толщину стенки
24 мм, длину 6м и располагаются в соответствующих зонах скважин. Газовый фактор транспортируемой среды 150 м3/т при давлении 0,1 МПа. Трубы должны быть герметичны в газовой среде при давлении до 4 МПа. Разрушающее, растягивающее осевое усилие по резьбовому соединению «муфта-труба» - не менее 360 Кн [13].
1.1 Классификация резьб. Их основные параметры и признаки
Резьбы подразделяют по следующим признакам:
1) единица измерения шага (метрическая, дюймовая, модульная, питчевая резьба);
2) расположение на поверхности (внешняя и внутренняя резьба);
3) направление движения винтовой поверхности (правая, левая);
4) число заходов (одно- и многозаходная);
5) профиль (треугольный, трапецеидальный, прямоугольный, круглый и др.);
6) образующая поверхность, на которой расположена резьба (цилиндрическая резьба и коническая резьба);
7) назначение (крепёжная, крепёжно-уплотнительная, ходовая и др. (Рисунок 1.1)).
Рисунок 1.1 – Классификация резьб
Основные параметры резьбы и единицы измерения:
1. Питчевая резьба - шаг резьбы измеряется в питчах (p"). Для получения числового значения (в миллиметрах) достаточно питч умножить на число пи (π). Модульная и питчевая резьба применяется при нарезании червяка червячной передачи. Профиль витка модульного червяка может иметь вид архимедовой спирали, эвольвенты окружности, удлинённой или укороченной эвольвенты и трапеции.
2. Шаг (P) расстояние между одноимёнными боковыми сторонами профиля, измеряется в долях метра, в долях дюйма или числом ниток на дюйм — это знаменатель обыкновенной дроби, числитель которой является дюймом. Выражается натуральным числом (например; 28, 19, 14, 11);
3. Наружный диаметр (D, d), диаметр цилиндра, описанного вокруг вершин наружной (d) или впадин внутренней резьбы (D);
4. Внутренний диаметр (D1, d1), диаметр цилиндра, вписанного во впадины наружной (d1) или вершины внутренней резьбы (D1);
5. Высота исходного треугольника резьбы (H);
6. Срез резьбы (p);
7. Угол подъёма резьбы (ψ) [8].
1.2 Виды применяемых резьб для соединения стеклопластиковых труб
Существуют следующие способы получения резьб на деталях из стеклопластика: резанием, напрессовкой, заливкой компаунда, формованием профиля, получение профиля при центробежном формовании и др. Нарезание резьбы также затруднительно, но все же оно иногда выполняется, если утолщение формованной конструкции достаточное и используется винт с крупной резьбой.
Для стеклопластиков нарезание является пока преобладающим способом получения резьб, обеспечивающим необходимую точность резьбы. Однако прочность резьбового соединения, зависящая как от физико-механических свойств материалов соединяемых деталей, так и метода получения резьбы при нарезании, будет ниже, из-за перерезания армирующих слоёв стеклопластика и нарушения целостности слоистой структуры его в районе резьбы.
Тем не менее, метод нарезания резьб резцом находит широкое применение и для стеклопластика имеет свои особенности [3].
Таблица 1.1 – Достоинства и недостатки различных типов резьбы
| Профиль резьбы | Размеры | Достоинства | Недостатки |
| Круглый симметричный | Уменьшение концентрации напряжений | Появление радиальных напряжений | |
| Упорный симметричный | По ГОСТу 10177 – 62d ≥ 60 мм | 1. Не создает радиальных усилий при нагрузке;2. Большая площадь среза.3. Наибольшая прочность из всех профилей | 1. Острый угол создаёт условия для концентрации напряжений и подвергается выкашиванию;2. Трудность изготовления |
| Прямоугольный симметричный | d ≥ 60 мм | 1. При нагрузке не создаёт радиальных напряжений; | 1. Сравнительно низкая прочность из-за наличия ленточной канавки (особенно у симметричного профиля)2. Трудность получения профиля. |
| Треугольный симметричный | d ≤ 200 ммα > 60ºγ = 0-5º; β = 40-50º; t = 0,2S;d≥60мм | 1.Простота изготовления;2.Большая площадь среза;3.Отсутствие ленточной канавки. | 1.Наличие радиальных усилий при нагрузке; |
Профиль и размерность резьбы зависят от свойств соединяемых деталей, их размеров и усилий, действующих на резьбовое соединение (Таблица 1.1). На стеклопластике можно получить резьбу любого профиля, однако следует выбирать резьбы несимметричного профиля, т. к. они обеспечивают наибольшую прочность соединения при допускаемом напряжении 130-150 Па, при напряжении стеклопластика при срезе 1000 Па
При выборе профиля резьбы так же необходимо учитывать толщину стенки трубы. На тонкостенных трубах не рекомендуется применять треугольный и круглый профили, так как под действием осевой растягивающей силы они создают радиальные сжимающие усилия, которые могут превысить допускаемые напряжения и в результате чего оболочка разрушится в зоне резьбы от сдвиговых и радиальных напряжений. На толстостенных трубах принципиальной разницы в выборе вида резьбы нет. Они обладают высокой жесткостью, и действующие радиальные усилия не будут оказывать существенного влияния на прочность резьбового соединения [3],[4].