Детали механизмов и машин

Разъёмные соединения



Содержание:



Определение разъёмных соединений

В каждой машине существуют звенья, образованные путём соединения деталей.
Разъёмными соединениями называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделия. Разъёмные соединения могут быть как подвижными, так и неподвижными. Наиболее распространенными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.
Более 60% разъёмных соединений в машиностроении приходится на резьбовые соединения.
Резьбовые соединения

Резьбовым называют разъёмное соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу.
Резьба представляет собой чередующиеся выступы и впадины на поверхности тела вращения, расположенные по винтовой линии. Телом вращения может быть цилиндр или круглое отверстие - цилиндрические резьбы. Иногда используется коническая резьба. Профиль резьбы соответствует определённому стандарту. Подробно классификацию резьб и изображение резьб на чертежах можно посмотреть здесь, а основные параметры различных резьб посмотреть здесь .
Виды резьбовых соединений

Название Изображение Примечание
Болтовое соединение Используется для скрепления деталей небольшой толщины. При обрыве резьбы легко заменяется.
Винтовое соединение Винт может иметь любую головку. Резьба нарезается непосредственно в корпусе детали. Недостаток - резьба в корпусе может быть повреждена, что приводит к замене всего корпуса.
Соединение шпилькой Затяжка осуществляется гайкой. Шпилька закручена в корпус. При обрыве резьбы в корпусе, нарезается новая резьба большего диаметра или, если это невозможно, то заменяется весь корпус.
Соединение шпилькой Затяжка производится двумя гайками.
При обрыве резьбы легко заменяется.


Основные конструктивные формы головок болтов и винтов
а) Шестигранная головка для затяжки гаечным ключом; б) Круглая головка со шлицом для затяжки отвёрткой; в) Потайная головка со шлицом для затяжки отвёрткой.

Крепежно-уплотняющие резьбы. Их используют в резьбовых изделиях, предназначенных как для скрепления деталей, так и для создания герметичности. К ним относятся резьбы: трубная цилиндрическая, трубная коническая, коническая дюймовая, круглая дюймовая.


Обычно, такие резьбовые соединения используются для герметичного соединения металлических труб.


Две трубы соединяются при помощи цилиндрической муфты (фитинга). Муфта, в отверстии, имеет сквозную резьбу соответствующую резьбе на трубах. На одну трубу накручивается контргайка, а затем муфта. Затем в муфту вкручивается вторая труба, и наконец, муфта поджимается контргайкой. Для надёжного герметичного соединения труб, перед сборкой, следует витки резьбы обмотать паклей или специальной синтетической нитью. Можно для герметизации воспользоваться жидким герметиком, который застывает в резьбе, но такое соединение, в случае ремонта, разобрать будет очень сложно.
Трубы большого диаметра соединяются при помощи фланцев.

Фланцы труб стягиваются между собой с помощью болтовых соединений.

Установочные винты и соединения.
Установочные винты применяют для фиксации положения деталей и предотвращения их сдвига.


а) С плоским торцом, используется для фиксации при малой толщине детали. б) Конический хвостовик. в) Ступенчатый хвостовик.
Ступенчатый и конический хвостовики используются для крепления деталей имеющих предварительное засверливание.

Пример использования установочного винта с коническим хвостовиком.

Болты и соединения специального назначения.
Фундаментные болты. Специальные крепёжные элементы, изготовленные в виде стержня с резьбой. Они служат в основном для крепления различного оборудования и строительных конструкций. Их применяют в местах, где необходимо прочное и надёжное крепление конструкций в бетонном, кирпичном, каменном или другом основании. Болт помещается в основание и заливается бетоном. ГОСТ 24379.1-80
Рым-болт (болт нагруженный) - предназначен для захвата и перемещения машин и деталей при монтаже, разработке, погрузке и тому подобное. ГОСТ 4751-73

Крюк с болтом нагруженным - предназначен для зацепления и перемещения различных грузов.



Гайки

В разъёмных резьбовых соединениях болты и шпильки снабжены гайками. Гайки, в отверстиях имеют ту же резьбу, что и болты (тип, диаметр, шаг). Резьбовое отверстие в гайках определяется из таблиц. Для метрических резьб диаметр отверстия вычисляется по формуле D = d - p, где d - диаметр наружной резьбы (болта); p - шаг резьбы. Например, для гайки М14 с шагом 2 диаметр отверстия будет D = 14 - 2 = 12 мм. Наиболее распространены шестигранные гайки, которые затягиваются гаечными ключами.


а) Гайка с фаской;
б) Проточная гайка;
в) Гайки для нагруженных соединений;
г) Прорезные гайки;
д) Гайки для закручивания с небольшой силой затяжки без ключа.

Шайбы

Шайбы предназначены для увеличения опорной поверхности и предохранение деталей от задиров. Шайбы обычно имеют форму диска с отверстием в середине. Диаметр отверстия должен соответствовать диаметру болта.


Шайба подкладывается под головку болта, в случае затяжки болтом или под гайку, в случае затяжки гайкой. В вибронагруженных механизмах, для предотвращения самоотворачивания резьбовых соединений используются пружинистые разрезные шайбы (граверные шайбы).

Для расчёта нагрузок и выбора резьбы для нагруженных болтов удобно воспользоваться на сайте "Метизы".
Шпоночные соединения

Шпоночные соединения служат для закрепления на валу (или оси) вращающихся деталей (зубчатых колес, шкивов, муфт и т. п.), а также для передачи вращающего момента от вала к ступице детали или, наоборот, от ступицы к валу.
Конструктивно, на валу делается паз, в который закладывается шпонка и затем на эту конструкцию надевается колесо, которое так же имеет шпоночный паз.

В зависимости от назначения шпоночного соединения существуют шпонки разной формы:

а) Призматическая шпонка с плоским торцом;
б) Призматическая шпонка с плоским торцом и отверстиями для крепежных винтов;
в) Шпонка со скруглённым торцом;
г) Шпонка со скруглённым торцом и отверстиями для крепежных винтов;
д) Сегментная шпонка;
е) Клиновая шпонка;
ж) Клиновая шпонка с упором.

Пример установки сегментной шпонки


Сегментные шпонки, так же как и призматические работают боковыми гранями, то есть предотвращают проворачивание колеса на валу, но из за конструктивных особенностей их используют при небольших вращающих моментах и часто применяют для конических концов валов.

Пример использования клиновой шпонки с головкой


Клиновые шпонки имеют форму односкосных самотормозящих клиньев с уклоном 1:100. Такой же уклон имеют и пазы в ступицах. Головка служит для выбивания шпонки из паза.

Для расчёта нагрузок и материалов шпоночных соединений удобно воспользоваться на сайте "Метизы".
Шлицевые соединения

Шлицевые соединения используют для соединения валов и колёс за счёт выступов на валу и в падинах в отверстии колеса.

По принципу действия шлицевые соединения напоминают шпоночные соединения, но имеют ряд преимуществ:
  • лучшее центрирование деталей на валу;
  • передают больший вращающий момент;
  • высокая надёжность и износостойкость.

    • В зависимости от профиля зубьев различают три основных типа соединений:



    а) Прямобочные зубья (число зубьев Z = 6, 8, 10, 12), ГОСТ 1139-80;
    б) Эвольвентные зубья (число зубьев Z = 12, 16 и более), ГОСТ 6033-80;
    в) Треугольные зубья (число зубьев Z = 24, 36 и более).
    Широкое распространение шлицевые соединения получили в механизмах, где нужно перемещать колесо вдоль оси вала, например в переключателях скоростей автомобилей.



    Шлицевые соединения надежны, но не технологичны, поэтому их применение ограничено из за высокой стоимости изготовления.
    Технические характеристики и прочностные расчёты шлицевых соединений можно посмотреть на сайте



    Клиновые соединения


    Клиновые соединения деталей осуществляется клиньями - деталями с двумя рабочими гранями в виде наклонных плоскостей. Клинья вводятся в паз, который разжимаясь, удерживает деталь на основании.
    Пример крепления клином при сборке молотка:


    Грани клиньев имеют уклон от 1/20 до 1/100, что обеспечивает самоторможение клина. При больших уклонах требуются устройства (винты и шплинты), предохраняющие клин от самопроизвольного выдвижения.
    Так же, клиновые соединения могут осуществляться не за счёт разжимания паза, а за счёт удержания клина в пазу, например соединения стержень - втулка:

    При соединениях стержень - втулка толщина клина, как правило, составляет от 0,25 до 0,5 диаметра стержня, а высота от 1,1 до 1,2 диаметра втулки.



    Штифтовые соединения


    Штифтовые соединения служат для соединения осей и валов с установленными на них деталями при передаче небольших вращающихся моментов. Штифты представляют собой цилиндрические или конические валики.



    Для штифтов и отверстий в деталях выбираются посадки с натягом.



    Наиболее распространены штифты:
    А) Цилиндрический - незакаленные диаметром от 0,6 до 50 мм по ГОСТ 3128-70 или закалённые диаметром от 0,6 до 20 мм по ГОСТ 24269-80;
    Б) Конический (Конические штифты изготовляют с конусностью 1 : 50, обеспечивающей самоторможение) ГОСТ 3129-70;
    В) С насечками. Штифты с насечками устанавливаются в отверстия изготовленные грубой обработкой - сверлением.




    Профильные соединения


    Профильные соединения, в отличие от шпоночных, клиновых и штифтовых, такие соединения, в которых детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по некруглой поверхности.
    Часто такие соединения используются для крепления рычагов на валах.

    Пример профильного соединения.
    Во избежание соскакивания детали с вала, делается дополнительное крепление гайкой (или болтом).
    Профильные соединения могут иметь самую разную форму - скоса, прямоугольника, эллипса и тому подобные.
    По сравнению со шпоночными и шлицевыми соединениями профильные обеспечивают лучшее центрирование и более высокую прочность. Недостаток профильных соединений, это сложность в изготовлении профильного отверстия.





    ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2014     Почта: [email protected]