Разъемные соединения

Тема 2. СОЕДИНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ.

Отдельные части машин и их детали могут соединяться между собой как подвижно, так и неподвижно. В подвижных соединениях относительное положение деталей может меняться, а в неподвижных – оно постоянно.

В свою очередь неподвижные соединения могут быть:

- разъемными (к ним относятся резьбовые соединения, выполняемые с помощью резьбовых деталей (болты, гайки, винты, шпильки), соединения при помощи шпонок, шлицов, штифтов и клиньев, а также соединения, выполненные посредством посадок с гарантированным натягом).

- неразъемными ( для разработки требуют разрушения соединительных деталей. К ним относятся сварные и заклепочные соединения, а также соединения, выполненные пайкой и склеиванием).

Резьбовые соединения.

Резьбовые соединения относятся к самым распространенным соединениям. Основой всякого резьбового соединения является винтовая пара, т.е. винт и гайка, соединяющиеся между собой с помощью винтовой поверхности резьбы.

Для крепежных деталей резьбовых соединений применяются, как правило, правые однозаходные метрические резьбы треугольного профиля (рис.2.1,а).

Рис.2.1. Профиль треугольной резьбы:

а – метрическая резьба; б – трубная резьба;

1 - гайка; 2 – болт; 3- муфта; 4 - труба

В резьбовых соединениях труб также применяются однозаходные треугольные резьбы, но с другим углом профиля и без зазоров при вершине, что увеличивает плотность соединения (рис.2.1, б). В отдельных случаях для соединения маслопроводов и установки масленок применяются так называемые конические резьбы, гарантирующие плотность и быстроту соединения.

Витки резьбы при работе винтовой пары (при затяжке гайки или при передаче усилия) нагружены осевой силой, которая стремится смять боковую поверхность витков и изогнуть их или срезать у основания, как это показано на рис.2.2.

Опасным местом болта является минимальное сечение, по внутреннему диаметру резьбы d₁ (рис.2.2).

Рис.2.2. Болтовое соединение под нагрузкой:

1 – болт; 2 - гайка

Нормальные напряжения σ в таких болтах можно определить по формуле

, откуда d₁ > ,

где P – сила, действующая вдоль болта;

F – площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы;

d₁ – внутренний диаметр резьбы;

[ ] – допускаемое напряжение.

По своей конструкции резьбовые крепежные детали делятся на:

- болты;

- винты;

- шпильки;

- гайки.

Болт – представляет собой цилиндрический стержень, снабженный на одном конце головкой, обычно шестигранной формы, а на другом конце – резьбой, на которую навинчивается гайка, обычно также шестигранная. Соединение деталей при помощи болта (болтовое) показано на рис.2.3, а.

Винт – это тот же болт, но крепящий детали без гайки, за счет ввинчивания его в одну из деталей. Винтовое соединение показано на рис.2.3, б.

Шпилькой называю цилиндрический стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом она ввинчивается в одну из соединяемых деталей, а на второй конец навинчивается гайка. Шпилечное соединение показано на рис.2.3, в.

Рис.2.3. Резьбовые крепежные детали:

а – болтовое соединение; б – винтовое соединение; в – шпилечное соединение.

Гайка – деталь, имеющая отверстие с резьбой и предназначенная для закрепления соединяемых деталей. Гайки можно навинчивать как на болты и шпильки, так и непосредственно на соединяемые детали, если они имеют для этого соответствующую резьбу.

Резьбовое соединение помимо достаточной прочности должны быть предохранены от самоотвинчивания, которое возможно при знакопеременных нагрузках и вибрации.

Такими предохранительными средствами против самоотвинчивания являются:

- пружинные шайбы;

- шплинты;

- стопорящие шайбы;

- контрогатки.

Основные устройства против самоотвинчивания показаны на рис.2.4.

Рис.2.4. Средства против самоотвичивания:

а – пружинная шайба; б – шплинт; в – фасонная шайба; г – гайка и контргайка

Шпоночные и шлицевые соединения.

Применяются для передачи крутящего момента между валом и посаженными на него деталями (зубчатые колеса, шкивы, звездочки, муфты, барабаны, маховики и т.д.). В шпоночных соединениях соединяемые детали связываются шпонками. Шпонка устанавливается в специальный паз, сделанный на валу и в ступице, соединяемый с валом детали.

По своей форме (рис.2.5) шпонка может быть:

- клиновой (шпонкизабиваются в паз ударами молотка, что создается напряженное соединение, в котором крутящий момент передается от вала на ступицу детали за счет сил трения);

- призматической;

- сегментной;

- цилиндрической.

Рис.2.5. Шпоночные соединения: а – клиновая шпонка; б – призматическая;

в – сегментная; г - цилиндрическая

Призматические, сегментные и цилиндрические шпонки создают ненапряженные соединения, обеспечивают точную установку деталей на валу, но не исключают их осевого смещения.

Для расчета шпонок на смятие принимается, что напряжение σ_см распределены по всей длине и высоте шпонки равномерно, что равнодействующая сила, действующих на шпонку, приложена на плече, равном d/2, и что шпонка выступает над поверхностью вала на 0,5h. Следовательно, зная передаваемый крутящий момент М, можно определить напряжения смятия σ_см и среза τ_ср

σ_см = ≤ [σ]_см, τ_см = ≤ [τ]_ср,

где М – передаваемый крутящий момент;

h – высота шпонки;

b – ширина шпонки;

l – длина шпонки;

d – диаметр вала.

Разновидностью напряженного многошпоночного соединения является шлицевое соединение. Оно позволяет передавать значительные крутящие моменты при небольшой длине ступиц деталей, сидящих на валу.

Для этого типа соединений вал фрезеруют так, что промежутки между пазами образуют ряд расположенных по окружности выступов – шлицев. Отверстие ступицы детали, предназначенное для соединения с валом, делают с соответствующими пазами (рис.2.6).

Рис.2.6. Шлицевое соединение

По своей форме шлицы изготавливают прямобочными при параллельности боковых граней, эвольвентными и треугольными с центрированием ступицы по наружному диаметру вала, по диаметру впадин или по боковым поверхностям шлицев.

Шлицевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению со шпоночными:

- лучшее центрирование соединяемых деталей;

- большая нагрузочная способность.

Дата добавления: 2015-04-24