Разборное соединение

В машиностроении и приборостроении очень важную роль играют не только детали, которые используются при производстве, но и их соединения. Казалось бы, все должно быть предельно просто, но на самом деле, если углубляться в эту тему, то можно обнаружить, что существует огромное количество разнообразных соединений, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки.

В данной статье будут описаны соединения разъемные – вы узнаете о том, какими именно они бывают, где применяются. Также будет проведено их сравнение с неразъемными соединениями.

На данный момент вы вряд ли себе представляете, что вообще все это значит, поэтому не стоит сразу окунаться в не самые простые нюансы. Прежде чем подробно рассматривать соединения разъемные, вам стоит понять, какими вообще они бывают, то есть разобраться с базовой классификацией этих деталей на производстве.

Если брать все виды соединений, то они делятся на две основные группы:

• неподвижные;
• подвижные.

Легко можно понять, что если соединение относится к первой группе, то значит, что две детали с его помощью скрепляются так, чтобы они находились статично по отношению друг к другу и не двигались. Они могут перемещаться в целом в механизме, но между собой они скреплены «намертво».

Что касается второй группы, то здесь речь идет о таком креплении, которое позволяет двум деталям в процессе работы механизма двигаться относительно друг друга, оставаясь при этом соединенными между собой.

Подвижные соединения уже подразделяются на разъемные и неразъемные. Первая подгруппа описывает те, которые можно в любой момент разомкнуть каким-либо способом, в то время как во вторую группу входят те, которые можно лишь разрушить – с применением силы, но без возможности восстановления соединения. Чаще всего такие соединения функционируют до тех пор, пока не износятся, после чего их попросту заменяют.

Но пришло время вернуться к первой большой группе – неподвижным соединениям. Здесь также имеются две подгруппы — соединения разъемные и неразъемные. В принципе, повторять их описание нет смысла, так как оно остается таким же, как и в случае с подвижными соединениями.

Теперь, когда вы ознакомились с базовой классификацией, пришло время сосредоточить свое внимание на главной теме статьи. Соединения разъемные будут описаны максимально детально, с указанием всех основных видов, которые можно встретить на производстве.

Резьбовое соединение

Виды разъемных соединений многочисленны, но среди них самым известным для всех, вероятнее всего, будет резьбовое. Даже если вы не работаете на производстве, вы определенно когда-либо использовали болт или винт, чтобы прикрепить ножку стула или какую-нибудь другую деталь.

Данный вид соединения характеризуется наличием резьбы, которая и обеспечивает крепеж, причем, при необходимости, детали можно рассоединить – именно поэтому данный вид и относится к разъемным. Резьбовая группа может быть разделена на 2 подгруппы, которые немного отличаются друг от друга:

1. Один вид такого соединения может подразумевать использование двух деталей, на каждой из которых имеется соответствующая резьба, за счет чего и происходит скрепление. Однако такой вариант используется далеко не всегда.
2. В быту вы, вероятнее всего, сталкивались именно со вторым вариантом, когда две детали скрепляются между собой посредством дополнительного резьбового элемента, такого как болт, винт или шпилька.

Достоинств у этого вида имеется очень много – он считается надежным, используется повсеместно, является универсальным, детали в нем взаимозаменяемы, а также он является высокотехнологичным.

Но имеются, естественно, и недостатки – например, такое соединение в определенных условиях может раскрутиться, так что его постоянно нужно контролировать. Также отверстия под крепеж вызывают концентрацию напряжения на одном участке, что может привести к перегрузке. Ну и, конечно же, такое соединение не обеспечивает герметичности. Все это было бы плохо, если бы данный вид являлся единственным, но, к счастью, существуют и другие виды разъемных соединений, о которых сейчас и пойдет речь.

Штифтовое соединение

Какие еще бывают разъемные соединения? Фотографии в тематических книгах и журналах всегда показывают в основном именно резьбовую версию, так как она является самой массовой и распространенной. Но есть и еще не менее популярное – штифтовое. Оно отличается от предыдущего тем, что у него нет резьбы.

Штифт – это деталь, которая плотно вставляется в отверстие, проходящее через обе детали, которые вам необходимо скрепить. В результате они остаются на одном месте и надежно крепятся друг к другу. Если вам сложно представить описываемый вариант в машиностроении, то можете представить что-то более обыденное – например, визит к стоматологу. Там также имеются специальные штифты, которые вставляются в десну, а затем на них наживляется пломба или коронка. Как видите, примеры разъемных соединений можно найти абсолютно во всех сферах жизни.

Это первый тип соединений в списке, являющийся подвижным. Чаще всего он используется для передачи вращательного движения. Как именно он функционирует? Монтаж разъемных соединений данного типа довольно прост – имеется вал для передачи вращения, в котором находится паз, куда можно вставить шпонку. На ступице, к которой присоединяется вал, имеется паз, в который и заходит шпонка, что обеспечивает передачу вращения.

Все крайне просто и эффективно – более того, вряд ли можно себе представить более легкое в монтаже и демонтаже соединение. А еще больше плюсов в копилку шпонки добавляет низкая стоимость. Но при этом не трудно догадаться, что пазы со шпонками ослабляют общую прочность всей конструкции, а также порождает излишнюю концентрацию напряжений.

Но в целом данное соединение также является крайне распространенным, и вы найдете его во многих механизмах. Так что если вас спросят о том, какие соединения относятся к разъемным, то вы можете смело называть те, о которых вы уже узнали из этой статьи – они самые популярные. Но не стоит думать, что на этом перечисление заканчивается – впереди вас ждут еще самые разнообразные виды соединений, которые используются повсеместно на производстве и даже в быту.

Шлицевое соединение

Шлицевое соединение также называется зубчатым, поскольку контакт и крепеж деталей в нем осуществляется за счет зубцов, расположенных по длине вала, в то время как в опоясывающей его детали имеются пазы для всех этих зубцов. Основным достоинством данного типа является его большая прочность, однако особое внимание стоит уделить и тому факту, что при таком соединении у вала остается возможность перемещения по всей длине, опоясывающей детали в случае необходимости. Во многом этим и отличаются разъемные и неразъемные соединения. Чертеж таких крепежей всегда выполняется довольно просто, поэтому каждый сможет спокойно с ним разобраться.

Только подобное крепление редко можно встретить в быту, чаще всего оно наблюдается в машиностроении и на других типах производства. У шлицевого соединения имеется широкая классификация, которая включает в себя разделение на группы:

• по форме зубцов;
• по тому, какая нагрузка через них передается опоясывающей детали;
• по центрированию сопрягаемых деталей;
• по подвижности и т. д.

Как видите, это один из ярчайших примеров того, что некоторые типы разъемных соединений могут относиться сразу к двум большим группам, то есть и к подвижным, и к неподвижным.

Байонетное соединение

Вы уже узнали, что разъемным является соединение, которое позволяет вам при необходимости отсоединить детали, скрепляемые между собой. Байонетное соединение также является разъемным, и его можно встретить довольно часто.

Выглядит оно необычно – одна деталь имеет какой-либо выступ, а другая – особый паз, в который выступ не просто заходит, он крепится путем нажима и поворота, что делает соединение гораздо более прочным. Сферы применения байонетов очень разнообразны – от машиностроения и электроники, до кухонной бытовой техники и фотоаппаратов. Так что существует довольно высокая вероятность того, что вы уже сталкивались с таким вариантом крепежа.

К разъемным соединениям относятся и клеммовые – они служат для соединения вала со ступицей, но при этом происходит процесс довольно необычным образом. Дело в том, что у ступицы имеется один или два разреза, в которые вставляется болт или другой крепежный элемент. При его закреплении ступица стягивается, плотно прижимаясь к валу, находящемуся внутри нее. Это довольно простое соединение, которое используется довольно часто и во многих сферах деятельности.

Особенно стоит выделить тот факт, что в большинстве случаев подобные соединения, используемые для крепления вала и ступицы, — такие как шпоночное или шлицевое — позволяют вам крепить детали исключительно соосно. Однако клеммовый тип позволяет вам соединять их под различными углами, а также производить крепление на любом участке вала. Чертеж разъемного соединения подобного типа обязательно включает в себя обозначения всех этих важных моментов.

Конусное соединение

Данный тип соединения так же использует стягивание в качестве основной силы крепления, как и предыдущее. Однако на этот раз используется немного другой подход. Принцип действия его сложно объяснить на словах, так как ступица в данном случае является относительно сложным механизмом, имеющим несколько встроенных элементов, которые при повороте ключа в отверстиях, проделанных специально для этого в ступице, сужают главное отверстие, в которое вставляется вал.

Если такое объяснение вам не кажется понятным, то проще всего будет представить себе старую дрель со сменными сверлами – там используется именно такое конусное крепление. Вы вставляете специальный ключ, разводите в стороны крепящие элементы, вставляете нужное сверло и закрепляете его повторным поворотом ключа. Однако используется подобное соединение далеко не только в дрелях, но и во многих механизмах на производстве.

Профильное соединение

Ну и последнее популярное разъемное соединение – это профильное. Оно отличается от всех предыдущих тем, что не имеет ни шпонок, ни зубцов, ни резьбы, ни каких-либо еще крепежных элементов. Дело в том, что детали в данном случае крепятся путем совмещения их между собой так, чтобы в результате они образовывали общую неразрывную поверхность. Проще говоря, они крепятся так, чтобы плотно прилегать друг к другу, при этом образовывая прочное соединение.

Главным его достоинством является невероятная простота и полное отсутствие каких-либо сторонних элементов, которые вызывают в других типах крепления излишнюю концентрацию напряжения. Но у этого вида соединений имеются и свои недостатки, такие как высокое контактное напряжение или большое распространение силы.

Ранее нами было сказано, что в данной статье будут описаны виды разъемных и неразъемных соединений. И хоть первые при этом были упомянуты как главная тема материала, нам все же стоит рассмотреть и основные, самые популярные, неразъемные крепежи.

Неразъемные соединения

Соединений, которые невозможно разъединить с или без использования инструментов не так уж и много. В первую очередь стоит отметить сварное соединение, которое используется практически везде на производстве. Каждый может себе представить процесс сварки, для которого используется специальное устройство, сильно разогревающее метал обеих деталей в месте крепления. Затем при остывании этот металл смешивается, образуя сварной шов, который невозможно уже разъединить просто так – только путем уничтожения.

Другой тип, который функционирует довольно схоже с первым, это пайка. Для создания паяного соединения также необходимо специальное устройство – паяльник. Он подает специальный материал на место крепления, и этот материал имеет более низкую температуру плавления, за счет чего детали остаются нетронутыми, но они соединяются между собой за счет этого материала. Данный метод применяется тогда, когда детали нельзя деформировать, изменять, то есть сварка для них не подходит.

Если же речь не идет о работе с металлом, то тогда часто применяется клееное соединение – такой вид известен абсолютно всем людям, так как вы, вероятнее всего, хотя бы раз в жизни пользовались клеем, чтобы соединить две детали для получения единого неподвижного целого. Точно то же самое происходит и на производстве, только в гораздо больших масштабах.

Ну и еще одно неразъемное соединение, о котором стоит упомянуть – это крепление с помощью заклепок. Данный вид используется довольно редко и был популярен ранее. Суть его заключается в том, что в подготовленные в деталях отверстия вставляются также подготовленные заранее крепежные материалы, которые называются клепками. Затем происходит процесс заклепывания – клепки обрабатываются таким образом, чтобы они прочно соединяли детали между собой, и разнять их было уже невозможно. Однако вы можете себе представить, насколько затратным и трудоемким был такой процесс. Именно поэтому сейчас клепочное соединение используется крайне редко, а заклепки в современности гораздо чаще можно увидеть в качестве декоративных украшений на обуви, одежде и так далее.

Вот и все основные виды производственных соединений — как разъемных, так и неразъемных. Конечно, их имеется гораздо больше – особенно если говорить об устаревших видах, которые сейчас практически не используются. Также существуют и те крепежи, которые не сильно распространены, используются в конкретной области и не являются особо популярными, чтобы их упоминать отдельно. Но можно смело сказать, что даже этого количества соединений достаточно, чтобы на производстве иметь возможность выбрать именно то, которое бы больше всего подходило для той или иной задачи и давало максимальную прочность и идеальное выполнение всех требований.

fb.ru

Как стыкуют полипропиленовые трубы

Существует два способа такого соединения:

1. Резьба. Это относится к трубам PN 10, которые применяются для обустройства холодных водопроводов (до +20 градусов), и теплых полов (до +45 градусов). Также таким способом можно монтировать трубы PN 16: по ним обычно транспортируется холодная вода, имеющая высокое давление или теплоноситель системы отопления с небольшим давлением.
2. Сварка. Таким образом соединяют трубы PN 20, рассчитанные на теплую воду до +80 градусов. Они отличаются большей толщиной стенок, при сравнении с двумя предыдущими вариантами. Также сваркой стыкуют армированные полипропиленовые трубы, применяемые для организации горячего водопровода и центрального отопления. Они рассчитаны на воду температурой до +95 градусов.

Одна из причин, почему полипропиленовые трубы так популярны – несложность любого типа их стыковки, которая под силу даже человеку без особых сантехнических навыков. Выбор способа соединения происходит по ситуации, с учетом технических возможностей и умения исполнителя.

Особенности резьбовой стыковки

Данный тип соединения реализуется резьбовыми фитингами, причем самостоятельная нарезка резьбы на полипропиленовых трубах невозможна. Чтобы достичь герметичности и долговечности такой стыковки, обычно применяют тефлоновую ленту и уплотнитель. Муфты для соединения полипропиленовых труб несложно приобрести в любом строительном магазине.

Перечень фитингов, использующихся для резьбовой стыковки:

• Паечная муфта
• Угольник на 45 и 90 градусов. Им можно стыковать любые диаметры труб.
• Угольник на три отвода. Диаметр труб должен быть одинаковым.
• Заглушка.
• Крестовина.
• Седло для вваривания. Им разветвляют трубопровод.
• Комбинированная муфта, где на накидной гайке имеется внутренняя и наружная резьба.
• Комбинированный тройник, имеющий накидную гайку и два типа резьбы.
• Комбинированный угольник, для фиксации смесителя и других приборов.
• Проходная водорозетка.
• Шаровой кран паечного, прямого и углового типа.

Монтаж трубопровода из частей, имеющих разный материал изготовления

Соединение полипропиленовых труб фитингами без сварки с металлическими реализуется переходными особыми фитингами, где одну сторону оснащают муфтой впайки для полипропиленовой трубы, а другую – резьбой (прочитайте: «Виды соединений труб без сварки – какие бывают, плюсы и минусы»).

Кроме того, можно применить разборное соединение для полипропиленовых труб — американку, где есть муфта с металлической сердцевиной, или полипропиленовый штуцер. Читайте также: «Варианты соединения полипропиленовой трубы с металлической, преимущества и недостатки способов».

Соединения резьбой пластика и металла

Резьбовые соединения участков трубопровода из разного материала осуществляются при помощи деталей латунного типа, имеющих однотипные никелированные вставки, для закручивания которых потребуются затяжные ключи. Ответом на вопрос, как соединять полипропиленовые трубы, чтобы достигнуть абсолютной герметичности, является применение нити или ленты из тефлона.

Кроме того, для достижения высококачественной герметизации резьбовых соединений выпускается специальная уплотняющая паста. Для соединения труб существуют обжимочные фитинги, пресс-фитинги и самофиксирующиеся пуш-фитинги, производимые в Бельгии. Фитинги обжимного типа потребуют пары гаечных ключей. Для пресс-фитингов характерна большая надежность и герметичность, однако их монтаж осуществляется специализированным инструментом.

Установка пуш-фитинга проводится приспособлением для резки и калибратором, а материал изготовления данного переходника наиболее экологичный из всех изделий данного типа.

Особенности сварных соединений

Для сварных соединений характера неразъемность, так как плавление способствует перемещению макромолекул из одного соединяемого отрезка в другой. Такое явления называют взаимной диффузией. Так как электрический сварочный аппарат плавит детали, имеющие идентичные свойства, это приводит к их органичному соединению.

Перечень необходимых приспособлений и материалов:

• Специальный паяльник.
• Ножовка по металлу.
• Ножницы, рулетка.
• Набор полипропиленовых труб и фитингов – соединительных муфт, углов, кранов, фум-лент. Читайте также: «Какие полипропиленовые трубы и фитинги стоит использовать – обзор ассортимента».

В конструкцию сварочного аппарата данного типа входит нагревательный стержень и специальные насадки диаметром 16-40 мм. Затухание индикаторной лампочки свидетельствует о достижении оптимальной температуры +260 градусов, на что обычно уходит до 15-ти минут нагрева. Если в помещении температура воздуха опускается ниже нуля, сварочные работы лучше не проводить. Читайте также: «Как соединить полипропиленовые трубы – обзор проверенных способов стыковки».

Когда требуется соединить трубы небольшого диаметра, используется раструбная сварка. В остальных случаях работы проводятся стыковой сваркой, где не нужны дополнительные детали.

Как проводится раструбная сварка

Стыковка полипропиленовых труб раструбной сваркой начинается с нарезки отдельных участков под углом 90 градусов. При нанесении метки к раструбной глубине добавляют 2 мм, после чего детали разогревают до нужной температуры. Чтобы соединить пропилен и алюминиевую прослойку, потребуется специальное отверстие с перфорацией, что послужит повышению прочности трубы.

Используя фитинг с латунной или хромированной вставкой, трубы можно надежно соединить с любым стальным или сантехническим элементом. Чтобы зачищать детали, оснащенные армировкой, лучше воспользоваться специальным инструментом – шейвером.

Особенности стыковой сварки

Как соединить полипропиленовые трубы между собой, используя сварку стыкового типа? Для этого их стенки должны быть не толще 4-х мм. Первым делом участки стыковки торцуют, чтобы они стали полностью параллельными.

Далее следует процесс нагревания и стыковки, для точности которой имеются специальные направляющие. Во время сварочных работ важно проветривать помещение. 

trubaspec.com

Классификация разъемных соединений

Разъемные соединения деталей машин

Соединения деталей машин и механизмов, допускающие многократную разборку и сборку без повреждения соединяемых деталей и соединительных элементов называются разъемными соединениями. Разъемные соединения в свою очередь делятся на подвижные и неподвижные. С помощью подвижных соединений можно обеспечить определенное перемещение одних деталей относительно других. К ним относятся различные опоры и направляющие.
Неподвижные соединения обеспечивают фиксированное положение одних деталей по отношению к другим.

К разъемным соединениям относят резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые и некоторые другие соединения. Выбор типа соединения зависит от предъявляемых к нему требований: конструктивных, технологических и экономических.

***

Резьбовые соединения

Резьбовыми называют соединения составных частей изделия с применением деталей, имеющих резьбу. Они наиболее распространены в приборо- и машиностроении. Резьбовые соединения бывают двух типов: соединения с помощью специальных резьбовых крепежных деталей (болтов, винтов, шпилек, гаек) и соединения свинчиванием соединяемых деталей, т.е. резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали.

Достоинствами резьбовых соединений являются простота, удобство сборки и разборки, широкая номенклатура, стандартизация и массовый характер производства крепежных резьбовых деталей, взаимозаменяемость, относительно невысокая стоимость и высокая надежность.

Недостатками резьбовых соединений являются наличие концентраций напряжений во впадинах резьбы, что снижает прочность соединений; чувствительность к вибрационным и ударным воздействиям, которые могут привести к самоотвинчиванию и низкая точность взаимоположения соединяемых деталей.

Основным элементом соединения является резьба, т.е. поверхность, которая образуется при винтовом движении плоской фигуры по цилиндрической или конической поверхности. Соответственно различают цилиндрическую и коническую резьбы.
По профилю выступа и канавки резьбы в плоскости осевого сечения резьбы делятся на треугольные, трапецеидальные симметричные, трапецеидальные несимметричные или упорные, прямоугольные и круглые.

По назначению резьбы разделяют на крепежные, крепежно-уплотнительные и ходовые.
Крепежные резьбы применяют для соединения деталей, а ходовые – в передаточных механизмах.

Крепежные резьбы имеют, как правило, треугольный профиль с притупленными вершинами и дном впадин. Это повышает прочность резьбы и стойкость инструмента при получении резьбы.
Крепежная резьба бывает метрической, дюймовой и трубной.
Наиболее широко применяется метрическая резьба. Угол профиля, т.е. угол между смежными боковыми сторонами резьбы в плоскости осевого сечения, метрической резьбы α = 60°.
Стандартом предусмотрена резьба с крупным и мелким шагом.
Резьбу с крупным шагом обозначают М (метрическая), при этом указывают значения наружного диаметра, например, М6, М8 и т.д. Для резьб с мелким шагом дополнительно указывают значение шага, например, М6×0,75, М8×1 и т.д.
Дюймовая резьба используется при замене деталей устройств, импортируемых из стран с дюймовой системой мер. Угол профиля дюймовой резьбы — α = 55°.

Основными крепежными деталями резьбовых соединений являются болты, винты, шпильки, гайки, шайбы и стопорные устройства, предохраняющие гайки от самоотвинчивания.
Рассмотрим каждое из них.
Болт – цилиндрический стержень с шестигранной головкой на одном конце и резьбой – на другом. Болты в соединении используют в комплекте с гайкой, при этом резьба в соединяемых деталях не используется (рис. 1, а).

Винты – цилиндрические стрежни с головкой на одном конце и резьбой – на другом. Винт ввертывается в резьбовое отверстие одной из скрепляемых деталей (рис. 1, б), головки винтов могут иметь различную форму (цилиндрическую, полукруглую и др.).

Шпилька – цилиндрический стержень с резьбой на обоих концах, одним концом она ввертывается в одну из скрепляемых деталей, а на другой ее конец навертывается гайка (рис. 1, в).
Соединения при помощи шпилек применяют в тех случаях, когда в одной из соединяемых деталей нельзя выполнить сквозное отверстие и материал этой детали (с резьбой) не обладает высокими прочностными свойствами (пластмасса, алюминиевые, магниевые сплавы). Поэтому применение винта при частой разборке и сборке соединения из-за малой прочности резьбы не рекомендуется. Шпилька же ввинчивается в деталь с резьбой малой прочности только один раз – при сборке, при последующих разборках и сборках будет свинчиваться только гайка.
Замечено, что шпильки из-за отсутствия головок и концентрации напряжений в местах сопряжения головки со стержнем всегда прочнее винтов тех же размеров при действии динамических и переменных нагрузок.

Гайки служат для соединения скрепляемых с помощью болта или шпильки деталей. Как и головки винтов, гайки могут иметь разнообразную форму.
Назначение шайб, подкладываемых под гайку, головку винта или болта, – предохранение поверхностей деталей от задира при затягивании, увеличение опорной поверхности и стопорение.

Болты, винты, гайки изготавливают из углеродистых и легированных сталей.
Крепежные детали общего применения изготавливаются чаще всего из стали марок Ст3, Ст4, Ст5 без последующей термообработки. Более ответственные детали изготавливаются из сталей 35, 45, 40Х, 40ХН с поверхностной или общей термообработкой.
Мелкие винты делают из латуни ЛС59-1, дюралюминия Д1, Д16.
Для защиты поверхности крепежных деталей от коррозии, придания им необходимого цвета применяют цинкование, хромирование, кадмирование.

Угол подъема винтовой линии резьбы (j = 1,5 … 2,5°) меньше угла трения в резьбовом соединении (r » 3°). Этим обеспечиваются условия самоторможения и предохранения от самоотвинчивания. Однако при вибрации, тряске, динамических и транспортных воздействиях наблюдаются ослабления резьбовых соединений, поэтому предусматривают их стопорение.

Для стопорения резьбовых соединений используют увеличение трения по поверхности контакта, пластическое деформирование, постановка резьбы на краску, лак, а также введение запирающих элементов — пружинных или стопорных шайб, специальных разрезных гаек с повышенным трением при стягивании, корончатых гаек, закрепленных шплинтом, отгибных шайб и т. п.

***

Штифтовые соединения

Штифтом называют цилиндрический или конический стержень, плотно вставляемый в отверстие двух соединяемых деталей. Применяют штифты для точного взаимного фиксирования деталей и для соединения деталей, передающих небольшие нагрузки. В зависимости от назначения штифты делят на установочные и крепежные.

По форме различают цилиндрические и конические штифты. По конструкции рабочей части штифты выполняют гладкими и просечными, т.е. с насеченными или выдавленными канавками, что не требует развертывания отверстия и создает надежное соединение, предохраняющее штифт от выпадения в процессе работы.

На рис. 2 приведены основные типы штифтов: цилиндрический (а), конический (б), конический разводной (в), цилиндрические, насеченные с конца (г) и посредине (д), и трубчатый пружинный (е).

Цилиндрические штифты удерживаются в отверстиях за счет натяга или силы трения. Для предупреждения выпадания цилиндрические штифты должны изготавливаться с большой точностью и высокой чистотой поверхности. Отверстия под крепежные штифты в соединяемых деталях сверлят и развертывают совместно, для чего детали временно скрепляют.

При многократной разборке и сборке нарушается характер посадки и соответственно точность соединения. Предохранение цилиндрических штифтов от выпадения осуществляют кернением концов штифта, развальцовкой краев штифта или специальными пружинящими предохранительными стандартными кольцами, изготовляемыми из проволоки (рис.2, ж).

Для удешевления соединения применяют насеченные и пружинные трубчатые штифты. Насеченные штифты не требуют точной обработки отверстий и отличаются повышенной прочностью сцепления с материалом детали, но менее точно фиксируют детали. Пружинные трубчатые разрезные штифты обеспечивают прочное соединение деталей, допускают повторные сборки и не требуют высокой точности обработки отверстий. Диаметр отверстия для такого штифта принимают на 15 … 20% меньше наружного диаметра штифта.

Цилиндрические штифты применяются и как установочные, обеспечивая точное взаиморасположение соединяемых деталей. Для повышения точности необходимо увеличение расстояния между штифтами. При этом соединение штифта со съемной деталью выполняют по переходной посадке (К7/h6; M7/h6), а соединение штифта с основной деталью (корпусом) выполняют по посадке с гарантированным натягом (U7/h6; S7/h6).

Конические штифты благодаря конусности 1:50 обеспечивают самоторможение при действии на них поперечных сил. Они допускают многократную постановку их в отверстие при сохранении точности взаимного расположения соединяемых деталей.
Изготовление конических штифтов и отверстий под них более сложно по сравнению с цилиндрическими штифтами. Для облегчения удаления штифта отверстие для него делают сквозным. Чтобы предохранить конические штифты от выпадения, применяют штифты с резьбой, с рассечением на конце (разводные), пружинные кольца.

Штифты изготавливают из сталей 45, А12, У8. При особых условиях работы соединения штифты могут изготавливаться из других материалов.

Главными недостатками штифтовых соединений являются значительное ослабление сечения вала отверстием под штифт и необходимость точной обработки этого отверстия во избежание изгиба штифта или его выпадения. Поэтому диаметр штифта d для вала диаметром dв задают из соотношения d Ј (0,2…0,25) dв, а затем при необходимости проверяют на сдвиг (срез).

***

Шпоночные соединения

Шпоночные соединения служат для передачи вращающего (крутящего) момента от вала к ступице насаженной на него детали (зубчатого колеса, шкива, муфты и др.) или наоборот – от ступицы к валу. Шпоночные соединения осуществляют с помощью вспомогательных деталей – шпонок, устанавливаемых в пазах между валом и ступицей.

Достоинствами шпоночных соединений являются простота, надежность конструкции, невысокая стоимость, удобство сборки и разборки.

Недостатки шпоночных соединений – ослабление вала и ступицы шпоночными пазами, неустойчивость положения шпонки в пазах (выворачивание шпонки) и трудность обеспечения взаимозаменяемости, повышенные требования к точности изготовления, отсутствие фиксации деталей в осевом направлении.

В приборостроении применяют в основном соединения призматическими (рис. 3, а), сегментными (рис. 3, б) и цилиндрическими (рис. 3, в) шпонками.
Клиновые шпонки в точных механизмах не применяют.
Конструкция и форма шпонки связаны с технологичностью изготовления пазов под шпонку. Пазы на валах фрезеруют, а в ступицах – прорезают протяжками.

Шпонки могут применять в качестве направляющих, обеспечивающих легкое перемещение деталей вдоль вала.
Нагрузку у шпонок воспринимают боковые поверхности, которые сопрягаются с пазами по соответствующим посадкам.
Призматическую шпонку с валом обычно соединяют по переходной посадке, а со ступицей – по посадке с зазором. Это препятствует перемещению шпонки вдоль вала и компенсирует с помощью зазора неточности размеров, формы и взаимного расположения пазов. Такой характер соединения обеспечивает достаточную точность центрирования вала и ступицы. В радиальном направлении предусматривается зазор.

Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение, они могут быть с округленными, плоскими и смешанными торцами. Паз под шпонку на валу делают на глубину около 0,6 от ее высоты, а паз во втулке – на длину всей ступицы.
Ширина и высота шпонки определены ГОСТом и выбираются в зависимости от диаметра вала. Размеры высоты и ширины стандартных шпонок подобраны так, что прочность на сдвиг обеспечивается с избытком, и при необходимости проверку шпонок на прочность проводят на деформацию смятия.

Сегментные шпонки требуют более глубоких пазов в валах, что уменьшает их прочность. Их применяют в случае передачи незначительных усилий, работают они как призматические, но более удобны в изготовлении.

Цилиндрические шпонки чаще всего используют для закрепления деталей на конце вала. Отверстие для шпонки обрабатывают в соединяемых деталях (вал и ступица) совместно.
Шпонка устанавливается с натягом.

Шпоночные соединения применяют обычно при передаче значительных вращающих моментов при диаметре вала не менее 6 мм. В кинематических передачах и передачах с высоким требованием по точности рекомендуют использовать штифтовые соединения. Шпонки изготавливают из среднеуглеродистых сталей 40, 45, Ст6.

***

Шлицевые соединения

Шлицевые соединения служат для передачи вращающего момента между валами и установленными на них деталями.
Шлицевое соединение можно условно представить как многошпоночное, шпонки которого выполнены вместе с валом. С помощью этого соединения можно обеспечить как подвижное (с осевым относительным перемещением), так и неподвижное скрепление деталей.
По сравнению со шпоночными шлицевые соединения имеют значительно большую нагрузочную способность, прочность валов, точность центрирования и направления ступиц в подвижных соединениях.

По форме поперечного сечения шлицев различают прямобочные (рис. 4, а), эвольвентные (рис. 4, б) и треугольные (рис. 4, в) шлицевые соединения. Наибольшее распространение получили прямобочные шлицевые соединения, выполненные с четным числом шлицев (6, 8, 10).

Центрирование возможно по наружному диаметру D, по внутреннему d и боковым поверхностям.
Центрирование по наружному диаметру рекомендуется для неподвижных соединений, по внутреннему диаметру – для подвижных соединений, по боковым граням – при больших передаваемых нагрузках и низкой точности соединения.

Эвольвентное шлицевое соединение (см. рис.) отличается от прямобочного повышенной точностью центрирования и прочностью. Центрирование осуществляют по боковым сторонам, реже – по наружному диаметру.

Соединение с треугольными шлицами (см. рис.) применяют для неподвижных соединений при небольших нагрузках и тонкостенных конструкциях. Число шлицев z = 20 … 70, углы впадин вала равны 60, 72 и 90°.
Центрирование осуществляют только по боковым граням.

***

Профильные соединения

Профильным называется разъемное соединение, у которого ступица насаживается на фасонную поверхность вала. Простейшим таким соединением является соединение вала, имеющего на конце квадратные поперечные сечения с маховичком, рукояткой. Сторону квадрата рекомендуют принимать равной примерно 0,75 диаметра вала.

К профильным соединениям относят соединения вала со ступицей по овальному, например, трехгранному контуру (рис. 5, а), соединение на лыске (рис. 5, б).

Достоинствами таких соединений являются лучшее по сравнению со шпоночным центрирование и отсутствие концентраторов напряжений.

К недостаткам следует отнести сложность и трудоемкость, относительно высокую стоимость изготовления фасонных поверхностей.

***

Клеммовые соединения

Клеммовыми называют фрикционные соединения деталей с соосными цилиндрическими посадочными поверхностями, в которых требуемое радиальное давление (натяг) и фиксация за счет сил трения создаются путем деформации изгиба охватывающей детали затянутыми болтами (рис.6 , а, б).

Эти соединения применяют для передачи вращающего момента и осевой силы между валами, осями и призматическими деталями (рычагами, щеками сборных коленчатых валов, частями установочных колец и т. п.).

При проектировании соединения обычно требуется определить силу затяжки, обеспечивающую взаимную фиксацию деталей и передачу требуемого вращающего момента, а также оценить прочность болта (болтов) и охватывающей детали (клеммы). В приближенном расчете можно принять, что контактные напряжения от затяжки равномерно распределены по поверхности контакта (как в соединении с натягом). Тогда средние контактные напряжения q_н связаны со сдвигающей нагрузкой Q соотношением:

q_н = kQ/f_minπdl,

где:   f_min — коэффициент трения;   l — ширина линии охвата детали клеммой;   πd — длина этой линии.

Если соединение имеет n болтов, затянутых силой F₀, то условие равновесия клеммы (рис. 6, б) имеет вид:

nF₀ = q_нld.

Учитывая приведенные выше соотношения, получим:

F₀ = kQ/πnf

Диаметр резьбы болта для обеспечения такой силы затяжки определяется по формуле:

d₁ = √{4F₀/π[σ_р]}     (здесь и далее √ — знак квадратного корня),

где [σ_р] – допускаемое напряжение для материалов болта.

Оценку прочности клеммы можно выполнить путем расчета методом конечных элементов или по теории колец.

***

Классификация резьбовых соединений

k-a-t.ru

Другие статьи по теме:

Зра расшифровка Гидравлический расчет водопровода Установка водопровода Монтаж труб из сшитого полиэтилена Для чего нужен гидравлический расчет Маркировка судовых трубопроводов