Типы и применение винтового крепежа. Стяжной и крепежный винт – каковы их роли? Сколько видов винтов используется при сборке

Со шлицем под обычную отвертку применяют только в ненагруженных соединениях (в приборах и для крепления мелких деталей, кронштейнов, скобок, хомутов, пластинок, панелей, листовых облицовок и т. д.). Главный их недостаток — невозможность силовой затяжки и затруднительность стопорения.

На рис. 136 представлены основные типы винтов под отвертку с цилиндрической и цилиндросферической головкой (I, II); с полусферической головкой (III); с конической, цилиндроконической и сфероконической головками (IV—VI). На рис. 136, VII—XII показаны конструктивные разновидности таких винтов.

Из всех типов винтов для машиностроителя наиболее привлекательны потайные или полупотайные винты с коническими головками, позволяющие осуществить соединения без выступающих частей. К сожалению, они обладают и наибольшим количеством недостатков по сравнению с винтами остальных типов. Главный недостаток состоит в затруднительности сочетания двух центрирующих поверхностей — резьбы и конической поверхности готовки. Этот недостаток особенно сказывается в соединениях с несколькими винтами. Вследствие неизбежных производственных ошибок центры нарезных отверстий в корпусе, как правило, не совпадают с центрами конических гнезд в притягиваемой детали: только один из винтов соединения правильно устанавливается в коническом гнезде, головки остальных винтов ложатся в гнездах со смещением. Этот недостаток можно частично устранить применением для резьбы посадок с зазором.

Другой недостаток заключается в затруднительности стопорения. Если винты с цилиндрическими и полусферическими головками стопорятся сравнительно просто шайбами гровера (а винты с цилиндрическими головками также проволочной вязкой, см. рис. 136, XI), то задача стопорения винтов с коническими головками до сих пор не нашла удовлетворительного решения. Самые надежные способы стопорения винтов с конической головкой (закерновка или завальцовка головки) применимы только в изделиях из пластичных металлов, и, кроме того, соединения, выполненные этими способами, — неразборные.

Низкая прочность паза под отвертку является третьим недостатком винтов с коническими головками (этот недостаток в равной мере присущ винтам с полусферической головкой и в меньшей степени винтам с цилиндрическими головками).

Отвертка после нескольких установок разрабатывает паз, и винт становится непригодным к дальнейшему потреблению.

Винты, применяемые в машиностроении, обязательно подвергают термообработке до 40—45 HRC.

Еще один недостаток заключается в затруднительности применения механизированных винтовертов, так как форма паза и головки затрудняет центрирование лезвия винтоверта. У винтов с цилиндрическими головками центрирование осуществляется сравнительно просто — введением дополнительных центрирующих элементов, базирующихся по поверхности головки (рис. 137, I, II).

Существенный шаг вперед в конструкции винтов с коническими (а также цилиндрическими и полусферическими) головками представляет применение крестообразных конических гнезд (рис. 138) под отвертку специальной формы (рис. 139, II).

Такие винты можно затягивать с большим усилием; форма гнезда исключает возможность срыва отверстия и облегчает как ручное, так и механизированное завертывание винтов.

Существуют и другие конструкции, обеспечивающие те же функции: паз с центрирующим отверстием (рис. 139, III), крестообразный паз (рис. 139, IV), головки с внутренним (рис. 139, V) или наружным (рис. 139, VI) четырехгранником и т. д.

На рис. 140 показаны винты с усиленными завертными элементами: с наружными (рис. 140, I, II) и внутренними (рис. 140, III) шестигранниками; с четырехгранником (рис. 140, IV— VII); со шлицевыми головками (рис. 140, VIII, IX).

Силовая установка предназначена для создания силы тяги, необходимой для преодоления лобового сопротивления и обеспечения поступательного движения самолета.

Сила тяги создается установкой, состоящей из двигателя, движителя (винта) и систем, обеспечивающих работу двигательной установки (топливная система, система смазки, охлаждения и т.д.).

В настоящее время в транспортной и военной авиации широкое распространение получили турбореактивные и турбовинтовые двигатели. В спортивной, сельскохозяйственной и различного назначения вспомогательной авиации пока еще применяются силовые установки с поршневыми авиационными двигателями внутреннего сгорания, которые преобразует тепловую энергию сгорающего топлива в энергию вращения воздушного винта..

На самолетах Як-18Т, Як-52 и Як-55 силовая установка состоит из поршневого двигателя М-14П и воздушного винта изменяемого шага В530ТА-Д35.

На многих спортивных самолётах используются двигатели Rotax:

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ ВИНТОВ

по числу лопастей - двух-, трех-, четырех- и многолопастные;

по материалу изготовления - деревянные, металлические, смешанные;

по направлению вращения (смотреть из кабины самолета по направлению полета) - левого и правого вращения;

по расположению относительно двигателя - тянущие, толкающие;

по форме лопастей - обычные, саблевидные, лопатообразные;

по типам - фиксированные, неизменяемого и изменяемого шага.

Воздушный винт состоит из ступицы, лопастей и укрепляется на валу двигателя с помощью специальной втулки.

Винт неизменяемого шага имеет лопасти, которые не могут вращаться вокруг своих осей. Лопасти со ступицей выполнены как единое целое.

Винт фиксированного шага имеет лопасти, которые устанавливаются на земле перед полетом под любым углом к плоскости вращения и фиксируются. В полете угол установки не меняется.

Винт изменяемого шага имеет лопасти, которые во время работы могут при помощи гидравлического или электрического управления или автоматически вращаться вокруг своих осей и устанавливаться под нужным углом к плоскости вращения.

Рис. 1 Воздушный двухлопастный винт неизменяемого шага

Рис. 2 Воздушный винт В530ТА Д35

По диапазону углов установки лопастей воздушные винты подразделяются:

на обычные, у которых угол установки изменяется от 13 до 50°, они устанавливаются на легкомоторных самолетах;

на флюгируемые - угол установки меняется от 0 до 90°;

на тормозные или реверсные винты, имеют изменяемый угол установки от -15 до +90°, таким винтом создают отрицательную тягу и сокращают длину пробега самолета.

К воздушным винтам предъявляются следующие требования:

винт должен быть прочным и мало весить;

должен обладать весовой, геометрической и аэродинамической симметрией;

должен развивать необходимую тягу при различных эволюциях в полете;

должен работать с наибольшим коэффициентом полезного действия.

На самолетах Як-18Т, Як-52 и Як-55 установлен обычный веслообразный деревянный двухлопастный тянущий винт левого вращения, изменяемого шага с гидравлическим управлением В530ТА-Д35 (Рис. 2).

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИНТА

Рассмотрим геометрические характеристики винта.

Форма лопасти в плане - наиболее распространенная симметричная и саблевидная.

Рис. 3. Формы воздушного винта: а - профиль лопасти, б - формы лопастей в плане

Рис. 4 Диаметр, радиус, геометрический шаг воздушного винта

Рис. 5 Развертка винтовой линии

Сечения рабочей части лопасти имеют крыльевые профили. Профиль лопасти характеризуется хордой, относительной толщиной и относительной кривизной.

Для большей прочности применяют лопасти с переменной толщиной - постепенным утолщением к корню. Хорды сечений лежат не в одной плоскости, так как лопасть выполнена закрученной. Ребро лопасти, рассекающее воздух, называется передней кромкой, а заднее - задней кромкой. Плоскость, перпендикулярная оси вращения винта, называется плоскостью вращения винта (Рис. 3).

Диаметром винта называется диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта. Диаметр современных винтов колеблется от 2 до 5 м. Диаметр винта В530ТА-Д35 равен 2,4 м.

Геометрический шаг винта - это расстояние, которое движущийся поступательно винт должен пройти за один свой полный оборот, если бы он двигался в воздухе как в твердой среде (Рис. 4).

Угол установки лопасти винта  - это угол наклона сечения лопасти к плоскости вращения винта (Рис. 5).

Для определения, чему равен шаг винта, представим, что винт движется в цилиндре, радиус г которого равен расстоянию от центра вращения винта до точки Б на лопасти винта. Тогда сечение винта в этой точке опишет на поверхности цилиндра винтовую линию. Развернем отрезок цилиндра, равный шагу винта Н по линии БВ. Получится прямоугольник, в котором винтовая линия превратилась в диагональ этого прямоугольника ЦБ. Эта диагональ наклонена к плоскости вращения винта БЦ под углом  . Из прямоугольного треугольника ЦВБ находим, чему равен шаг винта:

(3.1)

Шаг винта будет тем больше, чем больше угол установки лопасти  . Винты подразделяются на винты с постоянным шагом вдоль лопасти (все сечения имеют одинаковый шаг), переменным шагом (сечения имеют разный шаг).

Воздушный винт В530ТА-Д35 имеет переменный шаг вдоль лопасти, так как это выгодно с аэродинамической точки зрения. Все сечения лопасти винта набегают на воздушный поток под одинаковым углом атаки.

Если все сечения лопасти винта имеют разный шаг, то за общий шаг винта считается шаг сечения, находящегося на расстоянии от центра вращения, равном 0,75R, где R-радиус винта. Этот шаг называетсяноминальным, а угол установки этого сечения - номинальным углом установки .

Геометрический шаг винта отличается от поступи винта на величину скольжения винта в воздушной среде (см. Рис. 4).

Поступь воздушного винта - это действительное расстояние, на которое движущийся поступательно винт продвигается в воздухе вместе с самолетом за один свой полный оборот. Если скорость самолета выражена в км/ч, а число оборотов винта в секунду, то поступь винта Н п можно найти по формуле

(3.2)

Поступь винта несколько меньше геометрического шага винта. Это объясняется тем, что винт как бы проскальзывает в воздухе при вращении ввиду низкого значения плотности его относительно твердой среды.

Разность между значением геометрического шага и поступью воздушного винта называетсяскольжением винта и определяется по формуле

S = H - H n . (3.3)

СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ И УГОЛ АТАКИ ЭЛЕМЕНТА ЛОПАСТИ ВИНТА

Углом атаки элементов лопасти винта  называется угол между хордой элемента и направлением его истинного результирующего движения W (Рис. 6).

Рис. 6 Угол установки и угол атаки лопастей: а - угол атаки элемента лопасти, б - скорости элемента лопасти

Каждый элемент лопасти совершает сложное движение, состоящее из вращательного и поступательного. Вращательная скорость равна

Где n с - обороты двигателя.

Поступательная скорость -это скорость самолета V . Чем дальше элемент лопасти находится от центра вращения воздушного винта, тем больше вращательная скорость U .

При вращении винта каждый элемент лопасти будет создавать аэродинамические силы, величина и направление которых зависят от скорости движения самолета (скорости набегающего потока) и угла атаки.

Рассматривая Рис. 6, а, нетрудно заметить, что:

Когда воздушный винт вращается, а поступательная скорость равна нулю (V =0), то каждый элемент лопасти винта имеет угол атаки, равный углу установки элемента лопасти  ;

При поступательном движении воздушного винта угол атаки элемента лопасти винта отличается от угла наклона элемента лопасти винта (становится меньше его);

Угол атаки будет тем больше, чем больше угол установки элемента лопасти винта;

Результирующая скорость вращения элемента лопасти винта W равна геометрической сумме поступательной и вращательной скоростей и находится по правилу прямоугольного треугольника

(3.5)

Чем больше вращательная скорость, тем больше угол атаки элемента лопасти воздушного винта. И наоборот, чем больше поступательная скорость воздушного винта, тем меньше угол атаки элемента лопасти воздушного винта.

В действительности картина получается сложнее. Так как винт засасывает и вращает воздух, отбрасывает его назад, сообщая ему дополнительную скорость v , которую называют скоростью подсасывания. В результате истинная скорость W" будет по величине и направлению отличаться от скорости подсасывания, если их сложить геометрически. Следовательно, и истинный угол атаки  " будет отличаться от угла  (Рис. 6, б).

Анализируя вышесказанное, можно сделать выводы:

при поступательной скорости V =0 угол атаки максимальный и равен углу установки лопасти винта;

при увеличении поступательной скорости угол атаки уменьшается и становится меньше угла установки;

при большой скорости полета угол атаки лопастей может стать отрицательным;

чем больше скорость вращения воздушного винта, тем больше угол атаки его лопасти;

если скорость полета неизменна и обороты двигателя уменьшаются, то угол атаки уменьшается и может стать отрицательным.

Сделанные выводы объясняют, как изменяется сила тяги винта неизменяемого шага при изменении скорости полета и числа оборотов.

Сила тяги винта возникает в результате действия аэродинамической силы  R на элемент лопасти винта при его вращении (Рис.1).

Разложив эту силу на две составляющие, параллельную оси вращения и параллельную плоскости вращения, получим силу ЛР и силу сопротивления вращению  Х элемента лопасти винта.

Суммируя силу тяги отдельных элементов лопасти винта и приложив ее к оси вращения, получим силу тяги винта Р .

Тяга винта зависит от диаметра винта Д , числа оборотов в секунду n , плотности воздуха  и подсчитывается по формуле (в кгс или Н)

Где  - коэффициент тяги винта, учитывающий форму лопасти в плане, форму профиля и угла атаки, определяется экспериментально. Коэффициент тяги воздушного винта самолетов Як-18Т, Як-52 и Як-55 - В530ТА-Д35 равен 1,3.

Таким образом, сила тяги винта прямо пропорциональна своему коэффициенту, плотности воздуха, квадрату числа оборотов винта в секунду и диаметру винта в четвертой степени.

Так как лопасти винта имеют геометрическую симметрию, то величины сил сопротивления и удаления их от оси вращения будут одинаковые.

Сила сопротивления вращению определяется по формуле

(3.7)

Где Сх л - коэффициент сопротивления лопасти, учитывающий ее форму в плане, форму профиля, угол атаки и качество обработки поверхности;

W - результирующая скорость, м/с;

S л - площадь лопасти;

К - количество лопастей.

Рис.1 Аэродинамические силы воздушного винта.

Рис. 2. Режимы работы воздушного винта

Сила сопротивления вращению винта относительно его вращения создает момент сопротивления вращению винта, который уравновешивается крутящим моментом двигателя:

М тр =Х в r в (3.8)

Крутящий момент, создаваемый двигателем, определяется (в кгс-м) по формуле

(3.9)

Где N e -эффективная мощность двигателя.

Рассмотренный режим называется режимом положительной тяги винта, так как эта тяга тянет самолет вперед (Рис. , а). При уменьшении угла атаки лопастей уменьшаются силы Р и Х (уменьшается тяга винта и тормозящий момент). Можно достичь такого режима, когда Р=0 и X = R . Это режим нулевой тяги (Рис. , б).

При дальнейшем уменьшении угла атаки достигается режим, когда винт начнет вращаться не от двигателя, а от действия сил воздушного потока. Такой режим называется самовращением винта или авторотацией (Рис. , в).

При дальнейшем уменьшении угла атаки элементов лопасти винта получим режим, на котором сила сопротивления лопасти винта Х будет направлена в сторону вращения винта, и при этом винт будет иметь отрицательную тягу. На этом режиме винт вращается от набегающего воздушного потока и вращает двигатель. Происходит раскрутка двигателя, этот режим называется режимом ветряка (Рис. , г).

Режимы самовращения и ветряка возможны в горизонтальном полете и на пикировании.

На самолетах Як-52 и Як-55 эти режимы проявляются при выполнении вертикальных фигур вниз на малом шаге лопасти винта. Поэтому рекомендуется при выполнении вертикальных фигур вниз (при разгоне скорости более 250 км/ч) винт затяжелять на 1/3 хода рычага управлением шага винта.

ЗАВИСИМОСТЬ ТЯГИ ВИНТА ОТ СКОРОСТИ ПОЛЕТА.

Соответственно уменьшается тяга воздушного винта до нулевого значения и далее становится отрицательной. Раскручивается вал двигателя. Чтобы предупредить раскрутку винта, уменьшают обороты двигателя. Если двигатель не дросселировать, то может произойти его разрушение.

Зависимость тяги винта В530ТА-Д35 от скорости полета изображена на графике Рис. 7. Для его построения замеряют тягу воздушного винта при разных скоростях. Полученный график называется характеристикой силовой установки по тяге.

Рис. 7 Характеристика силовой установки М-14П по тяге (для Н=500 м) самолетов Як-18Т, Як-52 и Як-55 с воздушным винтом В530ТА-Д35

ВЛИЯНИЕ ВЫСОТЫ ПОЛЕТА НА ТЯГУ ВИНТА.

ТОРМОЗЯЩИЙ МОМЕНТ ВИНТА И КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ ДВИГАТЕЛЯ.

Для того чтобы винт вращался с постоянными оборотами, необходимо, чтобы тормозящий момент М т, равный произведению
, был равен крутящему моменту двигателя М кр, равному произведению F d ,. т.е. М т =М кр или =F d (Рис. 8).

Рис. 8 Тормозящий момент воздушного винта и крутящий момент двигателя

Если это равенство будет нарушено, то двигатель будет уменьшать обороты или увеличивать.

Увеличение оборотов двигателя приводит к увеличению М кр и наоборот. Новое равновесие устанавливается на новых оборотах двигателя.

МОЩНОСТЬ, ПОТРЕБНАЯ НА ВРАЩЕНИЕ ВОЗДУШНОГО ВИНТА

Формула для определения мощности воздушного винта (в л. с.) имеет вид:

(3.10)

Где  - коэффициент мощности, зависящий от формы воздушного винта, числа лопастей, угла установки, формы лопасти в плане, от условия работы воздушного винта (относительной поступи)

Из формулы (3.10) видно, что потребная мощность для вращения воздушного винта зависит от коэффициента мощности, от скорости и высоты полета, оборотов и диаметра воздушного винта.

С увеличением скорости полета уменьшается угол атаки элемента лопасти воздушного винта, количество отбрасываемого назад воздуха и его скорость, поэтому уменьшается и потребная мощность на вращение воздушного винта. С увеличением высоты полета плотность воздуха уменьшается и потребная на вращение воздушного винта мощность также уменьшается.

С увеличением оборотов двигателя увеличивается сопротивление вращению воздушного винта и потребная мощность на вращение воздушного винта увеличивается.

Воздушный винт, вращаемый двигателем, развивает тягу и преодолевает лобовое сопротивление самолета, самолет движется.

Работа, производимая силой тяги воздушного винта за 1 сек. при движении самолета, называется тягой или полезной мощностью воздушного винта.

Тяговая мощность воздушного винта определяется по формуле

(3.11)

Где Р в - тяга, развиваемая воздушным винтом; V-скорость самолета.

С увеличением высоты и скорости полета тяговая мощность воздушного винта уменьшается. При работе воздушного винта, когда самолет не движется, развивается максимальная тяга, но тяговая мощность при этом равна нулю, так как скорость движения равна нулю.

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ВОЗДУШНОГО ВИНТА.

ЗАВИСИМОСТЬ КПД ОТ ВЫСОТЫ И СКОРОСТИ ПОЛЕТА

Отношение полезной тяговой мощности к потребляемой воздушным винтом мощности (эффективной мощности двигателя) называется коэффициентом полезного действия (кпд) воздушного винта и обозначается  . Он определяется по формуле

(3.12)

Рис. 9 Характеристики по мощности двигателя М-14П самолетов Як-52 и Як-55

Рис. 10 Примерный вид кривой изменения располагаемой мощности в зависимости от скорости полета

Рис. 11 Высотная характеристика двигателя М-14П на режимах 1 - взлетный, 2- номинальный 1, 3 - номинальный 2, 4 - крейсерский 1; 5 - крейсерский 2

Величина КПД воздушного винта зависит от тех же факторов, что и тяговая мощность воздушного винта.

КПД всегда меньше единицы и достигает у лучших воздушных винтов величины 0,8...0,9.

Np - потребная мощность.

Для уменьшения скорости вращения воздушного винта в двигателе применяется редуктор.

Степень редукции подбирается таким образом, чтобы на номинальном режиме концы лопастей обтекались дозвуковым потоком воздуха.

Рис. 12 Характеристики по мощности двигателя М-14П самолетов Як-52 и Як-55

Рис. 13 Примерный вид кривой изменения располагаемой мощности в зависимости от скорости полета

Рис. 14 Высотная характеристика двигателя М-14П на режимах 1 - взлетный, 2- номинальный 1, 3 - номинальный 2, 4 - крейсерский 1; 5 - крейсерский 2

График зависимости располагаемой эффективной мощности от скорости полета для самолетов Як-52 и Як-55 изображен на Рис. 9.

График Рис. 10 называется характеристикой силовой установки по мощности.

При V=0, Np=0; при скорости полета V=300 км/ч, Np= =275 л.с. (для самолета Як-52) и V=320 км/ч, Np=275 л. с. (для самолета Як-55), где Np - потребная мощность.

С увеличением высоты эффективная мощность падает вследствие уменьшения плотности воздуха. Характеристика изменения ее для самолетов Як-52 и Як-55 от высоты полета Н изображена на Рис. 11.

Рис. 15 Высотная характеристика двигателя М-14П на режимах 1 - взлетный, 2- номинальный 1, 3 - номинальный 2, 4 - крейсерский 1; 5 - крейсерский 2

С увеличением высоты эффективная мощность падает вследствие уменьшения плотности воздуха. Характеристика изменения ее для самолетов Як-52 и Як-55 от высоты полета Н изображена на Рис. 11.

ВИНТЫ ИЗМЕНЯЕМОГО ШАГА

ТРЕБОВАНИЯ К ВИШ:

Снимать с двигателя номинальную мощность на всем рабочем диапазоне скоростей и высот;

Сохранять максимальное значение коэффициента полезного действия на возможно большем диапазоне скоростей.

Лопасти ВИШ либо управляются специальным механизмом, либо устанавливаются в нужное положение под влиянием сил, действующих на воздушный винт. В первом случае это гидравлические и электрические воздушные винты, во втором - аэродинамические.

Гидравлический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится давлением масла подаваемого в механизм, находящийся во втулке винта.

Электрический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится электродвигателем, соединенным с лопастями механической передачей.

Аэромеханический винт - воздушный винт, у которого изменение угла установки лопастей производится автоматически - аэродинамическими и центробежными силами.

Наибольшее распространение получили гидравлические ВИШ. Автоматическое устройство в винтах изменяемого шага предназначено для сохранения постоянными заданных оборотов воздушного винта (двигателя) путем синхронного изменения угла наклона лопастей при изменении режима полета (скорости, высоты) и называется регулятором постоянства оборотов (РПО).

Рис. 16 Работа воздушного винта изменяемого шага В530ТА-Д35 при разных скоростях полета

РПО совместно с механизмом поворота лопастей изменяет шаг винта (угол наклона лопастей) таким образом, чтобы обороты, заданные летчиком с помощью рычага управления ВИШ, при изменении режима полета оставались неизменными (заданными).

При этом следует помнить, что обороты будут сохраняться до тех пор, пока эффективная мощность на валу двигателя N e будет больше мощности, потребной для вращения воздушного винта при установке лопастей на самый малый угол наклона (малый шаг).

На Рис. 16 показана схема работы ВИШ.

При изменении скорости полета от взлетной до максимальной в горизонтальном полете угол установки лопастей  возрастает от своего минимального значения  мин до максимального  макс (большой шаг). Благодаря этому углы атаки лопасти изменяются мало и сохраняются близкими к наивыгоднейшим.

Работа ВИШ на взлете характерна тем, что на взлете используется вся мощность двигателя - развивается наибольшая тяга. Это возможно при условии, что двигатель развивает максимальные обороты, а каждая часть лопасти винта развивает наибольшую тягу, имея наименьшее сопротивление вращению.

Для этого необходимо, чтобы каждый элемент лопасти воздушного винта работал на углах атаки, близких к критическому, но без срыва воздушного потока. На Рис. 16, а видно, что угол атаки лопасти перед взлетом (V =0) за счет перетекания воздуха со скоростью  V немного отличается от угла наклона лопасти на величину ф мин. Угол атаки лопасти соответствует величине максимальной подъемной силы.

Сопротивление вращению достигает в этом случае величины, при которой мощность, расходуемая на вращение винта, и эффективная мощность двигателя сравниваются и обороты будут неизменными. С увеличением скорости угол атаки лопастей воздушного винта уменьшается (Рис. 16, б). Уменьшается сопротивление вращению и воздушный винт как бы облегчается. Обороты двигателя должны возрастать, но РПО удерживает их за счет изменения угла атаки лопастей постоянными. По мере увеличения скорости полета лопасти разворачиваются на больший угол  ср .

При выполнении полета на максимальной скорости ВИШ также должен обеспечивать максимальное значение тяги. При полете на максимальной скорости угол наклона лопастей имеет предельное значение р макс (Рис. 16, в). Следовательно, при изменении скорости полета происходит изменение угла атаки лопасти, при уменьшении скорости полета угол атаки увеличивается - винт затяжеляется, при увеличении скорости полета угол атаки уменьшается - винт облегчается. РПО автоматически переводит лопасти винта на соответствующие углы.

При увеличении высоты полета мощность двигателя уменьшается и РПО уменьшает угол наклона лопастей, чтобы облегчить работу двигателя, и наоборот. Следовательно, РПО удерживает обороты двигателя с изменением высоты полета постоянными.

При заходе на посадку воздушный винт устанавливается на малый шаг, что соответствует оборотам взлетного режима. Это дает возможность летчику при выполнении всевозможных маневров на глиссаде посадки получить взлетную мощность двигателя при увеличении оборотов до максимальных.

Несмотря на столь незначительный размер и довольно простой на первый взгляд принцип работы, пользу винтовой резьбы для человечества сложно определить. Именно винт стал тем фактором, который дал толчок развитию науки и техники, и многие открытия, сделанные человеком, были бы недоступны без этого такого простого, то в тоже время такого нужного и гениального изобретения.

Немного истории и классификация

Конструкция винта была известна еще в Древней Греции, однако в то время это изобретение использовалось с целью подачи воды, поскольку его лопасти помогали поднимать воду на определенную высоту. Также подобный механизм применялся в качестве прессов для вина и масла. В виде элемента крепежа винтовой механизм появился в 16 столетии, однако распространение он получил только в 19 веке. В это время болт использовался в качестве крепежного элемента в строительстве, а также в разных видах ремесел. Высокую популярность болты получили в эпоху массового изготовления различных механизмов. С момента появления первых автомобилей болты стали неотъемлемым атрибутом строительства, который делал конструкции более прочными и надежными.

Различают несколько видов деталей:

• Крепежные. Самый распространенный вид, который применяется для соединения деталей с возможностью их разъема. Конструкция состоит из стержня с резьбой на одном конце которого размещена головка. Головка используется для захвата винта при помощи отвертки или другим инструментом и последующего зажатия детали. Форма головки может быть самой разной: круглой, квадратной, многогранной и др. С целью невозможности открутить крепеж создаются головки с уникальной формой, для которой нужен специальный инструмент.
• Установочные. Такой вариант используется для фиксации компонентов взаимным способом. Для этой цели на концах болта расположены углубления или выступы для более высокого качества фиксации. Концы подобных деталей могут иметь разную форму: плоскую, конусную, ступенчатую, цилиндрическую, шариковую, рельефную и др.

Сфера применения

Винты широко используются в машиностроении, строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и в других сферах. Для разных элементов применяются разные варианты, что позволяет добиться конкретных целей:

• Детали с конической резьбой используются при отверстиях сквозного и глухого типа. Подобные варианты не рекомендовано использовать при высоких показателях динамических нагрузок, поскольку в таком случае возможна деформация внутренней резьбы.
• Болты с плоским концом также могут быть использованы в сквозных и глухих вариантах креплениях. При этом плоскость вкручивания должна быть перпендикулярной по отношению к оси резьбы.
• Детали с цилиндрической цапфой. Такой вариант используется только в глухих отверстиях, поскольку это предполагает меньшее действие.

Подбор варианта зависит от нескольких факторов, в частности от температуры осуществления работ, показателя вибрации, нагрузки и др.

Винт — крепежное изделие для создания разъемного резьбового соединения. Конструктивно метиз состоит из двух основных частей — стержня и головки.

Стержень имеет нарезанную резьбу и предназначен для ввинчивания в отверстие с внутренней резьбой, расположенное в теле крепежной детали. Назначение головки — передача крутящего момента при его завинчивании. Метизные заводы выпускают крепежные винты с головками самых разных видов.

Основное конструктивное различие винтов — форма головки. В этой статье мы рассмотрим различные виды таких крепежей и их применение исходя из строения головки.

Винты с потайной головкой

Метизы такого типа имеют головку в форме перевернутого срезанного конуса с переходом в размер стержня. Такой крепеж находит очень широкое применение в машино-, приборостроении, изготовлении бытовой техники и инструмента, автомобилестроении. Главное преимущество винтов с потайной головкой это высокая эстетичность скрепления, отсутствие выступающих частей над базовой поверхностью скрепляемой детали. Наиболее распространенная форма шлица — крестообразная.

В последнее время появились изделия с потайной головкой и шестигранным углублением под ключ. Такая конструкция головки позволяет приложить к винту намного большее затягивающее усилие. Перед установкой такого крепежа требуется предварительная подготовка посадочного места — зенкование. Винты потайные изготавливаются в соответствии со следующими отечественными и зарубежными нормативами: ГОСТ 1745, ГОСТ Р ИСО 10642, DIN 965, 7991. C некоторыми оговорками, к потайным винтам можно отнести и так популярный в производстве мебели винт-конфирмат.

Винты с полукруглой головкой

Полукруглая головка также придает эстетичный вид месту скрепления. Хотя она и выступает над поверхностью детали, но ее полукруглая форма при этом практически не портит внешний вид. Плоская форма нижней стороны головки не требует какой-то работы по подготовке отверстия. Шлицы для головок таких винтов часто выполняются не только в форме креста, но и в виде прямой прорези. Они так и называются “прямой шлиц”. Стандартом DIN также предусмотрено производство таких винтов с запрессованной шайбой. Такие крепежные изделия находят широкое применение в строительстве, машиностроении, тяжелом машиностроении и других отраслях промышленности.

Винты с цилиндрической головкой

Такая конструкция головки позволяет сделать в ней шестигранное углубление под ключ. Метизы такого вида получили наибольшее распространение. Высокой эстетичностью и противотравматичностью они не отличаются. Зато с помощью шестигранного ключа к ним можно приложить в 10 раз большее усилие завинчивания, чем к винтам с прямым и крестообразным шлицем.

По форме головки болты и винты бывают с шестигранной головкой (рис. 15, а), квадратной (рис. 15, б), цилиндрической (рис. 15, в), полукруглой (рис. 15, г), по­тайной (рис. 15, д) с углублением под шестигранный ключ (рис. 15, е) или специальную отвертку (рис. 15, ж). Имеются и другие конструкции головок.

Болты, как правило, имеют головку, захватываемую снаружи инстру­ментом - гаечным ключом, рис. 15, а, б, винты - специальным торцо­вым ключом (рис. 15, в-ж) и с головками, препятствующими провороту винта.

Головки винтов с наружным захватом. Обеспечивают наиболь­шую силу затяжки, но при этом требуется больше места для захва­та ключом. Широкое распространение получила шестигранная головка (рис. 15, а,б ), для которой требуется поворот гаечного клю­ча на 1/6 оборота до перехвата за следующие грани (при условии, что ключ не переворачивается). Для уменьшенной шестигранной головки нужно меньше места для раз­мещения. Это позволяет снизить массу конструкции. В условиях частого завинчивания и отвинчивают и при наличии свободного пространства для поворота ключа применяют квадратные головки, которые при тех же габаритах имеют более широкие грани.

Головки с торцовым захватом. Можно размещать в углублениях, что улучшает внешний вид, уменьшает габариты и создает удобства обслуживания машины. В зависимости от формы применяе­мого инструмента такие головки выполняют: о внутренним шести­гранником (см. рис. 15,е ). шлицем под обычную отвертку (см. рис.15,в ) или с крестовым шлицем под специальную отвертку (см. рис.15, ж ). Винты с внутренним шестигранником обслуживаются простым ключом в виде изогнутого под прямым углом прутка шестигранного профиля. Широкое применение винтов с внутренним шестигранником объясняется тем, что проч­ность граней шестигранного отверстия меньше прочности стержня винта, и его невозможно оборвать при затяжке, а процесс затяж­ки легко поддается автоматизации. Головки винтов для завинчи­вания отверткой (см. рис. 15,е ) могут быть цилиндрическими, полукруглыми, потайными или полупотайными. Головки с крестовым шлицем (см. рис.15,ж ) более совершенны, так как такой шлиц луч­ше сопротивляется обмятию.

Головки, препятствующие провороту. Подразделяют на голов­ки специальной формы, закладываемые в гнезда, или головки с двумя параллельными рабочими гранями, закладываемые в пазы, и круглые головки с усиком, вызывающие обмятие детали.

Рис. 15. Виды болтов и винтов

Концы болтов и винтов выполняют плоскими (рис. 16, а), с кониче­ской фаской (рис. 16, б) или сферическими (рис. 16, в).

Рис. 16. Конструктивные эле­менты болтов, винтов и шпилек

В зависимости от формы стержня болты и винты бывают с нормальным стержнем (рис. 17,а); с подголовком (рис.17,б); с точно обработанным утолщенным стержнем для постановки без зазора в отверстие из-под развертки (рис.17, в); со стержнем уменьшенного диаметра ненарезанной части для повышения упругой податливости и выносливости при динамических нагрузках (рис.17, г).

Рис. 17. Формы стержня болтов и винтов

В зависимости от точности изготовления болты и винты выполняют нормальной и повышенной точности.

В зависимости от назначения болты и винты бывают общего назначения, установочные и специальные .

Винты, показанные на рис. 18, называются установочными. Их приме­няют для фиксации положения деталей и предотвращения их сдвига, например, при соединении двух валов с помощью втулки и шпонок, осевая фиксация втулки относительно вала осуществляется с помощью установочных винтов. Винты с плоским торцом (рис. 18, а) можно применять при малой толщине дета­лей; с коническим (рис. 18, б ) и ступенчатыми (рис. 18, в, г) - для деталей, имеющих предварительное засверливание. Установочные винты изготавливаются небольшой длины с резьбой по всей длине. Винты с засверленным концом (рис. 18, д) используют совместно с шариком).

Рис. 18. Установочные винты

К специальным болтам относятся фундаментные (рис.19, а), болты конусные для отверстий из – под развертки (рис. 19, б), грузовые винты (рым-болты, рис. 19, в) и многие другие.

Рис.19. Примеры специальных болтов