Тема 1.2 Разъемные соединения деталей машин

Изготовляемые промышленностью машины, станки, приборы и аппараты состоят из различных определенным образом объединенных и взаимосвязанных деталей, которые соединяются между собой различными способами. Соединение деталей обеспечивает их определенное взаимное положение в процессе работы.

Различают разъемные и неразъемные соединения деталей. К разъемным соединениям относят соединения, допускающие разборку и повторную сборку соединяемых деталей без нарушения и повреждения. К ним относят, например, соединения, выполняемые с помощью болтов, шпилек, гаек, винтов и др.

Н неразъемным соединениям относятся соединения деталей с жесткой механической связью, сохраняющейся в течение всего срока его службы. Разборка таких соединений невозможна без разрушений или повреждений самих деталей или связывающих их элементов. К неразъемным можно отнести, например, соединения деталей сваркой, заклепками, пайкой.

В свою очередь, разъемные соединения делятся на подвижные, допускающие перемещение одной детали относительно другой, и неподвижные, в которых детали не могут перемещаться одна относительно другой. Примером подвижного соединения деталей может быть соединение подвижной гайки с винтом суппорта токарного станка, а неподвижного - соединение деталей при помощи винта.

Выделяют также группы специальных соединений, к которым относятся соединения деталей в передачах у машин, например соединение зубчатых колес. Сюда же относят соединения деталей с помощью пружин, когда после снятия нагрузки детали надо вернуть в исходное положение.

При выполнении на чертежах соединений деталей используют их полные, упрощенные или условные изображения.

Иногда (например при обозначении сварки, пайки и др.) применяют дополнительные условные обозначения. А в этой работе мы будем разбирать разъемные соединения деталей машин.

Посмотрим на чертеже основные детали вала, размеры на валу, зубчатое колесо, соединение призматической шпонки.

Разъемными называют соединения, повторная сборка и разборка которых возможна без повреждений их составных частей.

К разъемным соединениям относятся резьбовые, шлицевые, шпоночные, штифтовые, клиновые. Большое распространение в современном машиностроении получили разъемные соединения деталей машин.

Резьбовое соединение - это соединение деталей с помощью резьбы, обеспечивающее их относительную неподвижность или перемещение одной детали относительно другой. Основным соединяющим элементом в резьбовом соединении является резьба.

Резьбой называется поверхность, образованная на винтовом движении плоского контура по цилиндрической или конической поверхности. При этом образуется винтовой выступ соответствующего профиля, ограниченный винтовыми и цилиндрическими или коническими поверхностями.

Если в качестве поверхности принять цилиндр, то полученная на его поверхности траектория движения точки называется цилиндрической винтовой линией.

Если движение точки по образующей и вращение образующей вокруг оси равномерны, то винтовая цилиндрическая линия является линией постоянного шага. На развертке боковой поверхности цилиндра такая винтовая линия преобразуется в прямую линию.

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 отвинчиванию и низкая точность взаимоположения соединяемых деталей.

Резьбовые соединения являются самым распространенным видом соединений вообще и разъемных в частности. В современных машинах детали, имеющие резьбу, составляют свыше 60% от общего количества деталей. Широкое применение резьбовых соединений в машиностроении объясняется их достоинствами: универсальностью, высокой надежностью, малыми габаритами и весом крепежных резьбовых деталей, способностью создавать и воспринимать большие осевые силы, технологичностью и возможностью точного изготовления.

Классификация резьбы. Классифицировать резьбы можно по многим признакам:

· - по форме профиля (треугольная, трапецеидальная, упорная, прямоугольная, круглая и др.);

· - по форме поверхности (цилиндрические, конические);

· - по расположению (наружные, внутренние);

· - по числу заходов (однозаходные и многозаходные);

· - по направлению заходов (правая, левая);

· - по величине шага (с крупным, с мелким);

· - по эксплуатационному назначению (крепежная, крепежно-уплотнительная, ходовая, специальная).

Крепежные резьбы (метрическая, дюймовая) предназначены для:

· - скрепления деталей;

· - крепежно-уплотнительные (трубные, конические) применяют в соединениях, требующих не только прочности, но и герметичности;

· - ходовые резьбы (трапецеидальная, упорная, прямоугольная) служат для передачи движения и применяются в передачах винт-гайка;

· - специальные резьбы (круглая, окулярная, часовая и др.) имеют специальное назначение.

Изображение и обозначение резьб. Для обозначения резьб пользуются стандартами на отдельные типы резьб. Для всех резьб, кроме конических и трубной цилиндрической, обозначения относятся к наружному диаметру и проставляются над размерной линией, на ее продолжении или на полке линии-выноски. Обозначения конических резьб и трубной цилиндрической наносят только на полке линии-выноски. Резьбу на чертеже условно обозначают в соответствии со стандартами на изображение, диаметры, шаги и т. д.

Обозначение нескольких резьб:

· а) цилиндрическая резьба;

· б) коническая резьба;

· в) трубная резьба.

Резьбу с нестандартным профилем изображают, как внизу, их всех всегда показывают с одним способом.

 

Обозначение резьбы включает в себя: вид резьбы, размер, шаг и ход резьбы, после допуска, класс точности, направление резьбы, номер стандарта.

Вид резьбы условно обозначается:

М - метрическая резьба (ГОСТ 9150-81);

G - трубная цилиндрическая резьба (ГОСТ 6357-81);

Тr - трапецеидальная резьба (ГОСТ 9484-82);

S - упорная резьба (ГОСТ 10177-82);

Rd- круглая резьба (ГОСТ 13536-68);

R- трубная коническая наружная (ГОСТ 6211-81);

Rr- внутренняя коническая (ГОСТ 6211-81);

Rp-внутренняя цилиндрическая (ГОСТ 6211-81);

К - коническая дюймовая резьба (ГОСТ 6111-51).

Шпоночные соединения состоят из вала, колеса и шпонки. Это соединение применяется для закрепления на валах шкивов, зубчатых колесах и т. п.

Шпонка представляет совой деталь призматической или сегментной формы, размеры которого определены стандартом. Шпонки применяют для передачи крутящего момента.

Достоинства шпоночных соединений:

· - простота конструкции;

· - сравнительная легкость монтажа и демонтажа, вследствие чего их широко применяют во всех отраслях машиностроения.

Недостаток - шпоночные пазы ослабляют вал и ступицу насаживаемой на вал детали. Ослабление вала обусловлено не только уменьшением его сечения, но главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения, вызываемой шпоночным пазом. Шпоночное соединение трудоемко в изготовлении:

· - при изготовлении паза концевой фрезой требуется ручная пригонка шпонки по пазу;

· - при изготовлении паза дисковой фрезой крепление шпонки в пазу винтами (от возможных осевых смещений).

Основные достоинства соединений состоят в простоте конструкции и возможности жесткой фиксации насаживаемой детали в окружном направлении.

Чертежи шпоночных соединений выполняются по общим правилам. Шпоночное соединение показывают во фронтальном разрезе осевой плоскостью. Шпонку при этом изображают неразрезанной, на валу выполняют местный разрез. Вторым изображением шпоночного соединения служит сечение плоскостью, перпендикулярной оси вала. Зазор между основаниями паза во втулке (ступице колеса) и шпонкой показывают увеличенным.

Шлицевые (зубчатые) соединения применяются для тех же целей, что и шпоночные соединения, а также в конструкциях, требующих перемещения деталей вдоль оси вала, например в коробках скоростей. Благодаря большому числу выступов на валу шлицевое соединение может передавать большие мощности по сравнению со шпоночным соединением и обеспечивать лучшую центровку вала и колеса. Шлицевое соединение образуют выступы зубья на валу и соответствующие впадины шлицы в ступице. Рабочими поверхностями являются боковые стороны зубьев. Зубья вала фрезеруют по методу обкатки или накатывают в холодном состоянии профильными роликами по методу продольной накатки. Шлипы отверстия ступицы изготовляют протягиванием.

Шлицевые соединения стандартизованы и широко распространены в машиностроении.

Достоинства шлицевых соединений по сравнению со шпоночными:

· 1) лучшее центрирование соединяемых деталей и более точное направление при их относительном осевом перемещении;

· 2) меньшее число деталей соединения: шлицевое соединение образуют две детали, шпоночное три, четыре;

· 3) при одинаковых габаритах возможна передача больших вращающих моментов за счет большей поверхности контакта;

· 4) большая надежность при динамических и реверсивных нагрузках;

· 5) большая усталостная прочность вследствие меньшей концентрации напряжений изгиба, особенно для шлицев;

· 6) меньшая длина ступицы и меньшие радиальные размеры.

Недостатки: более сложная технология изготовления, а следовательно, и более высокая стоимость.

При изображении шлицевых соединений и их деталей, имеющих треугольный профиль, длительные окружности и образующие делительных поверхностей показывают штрихпунктирной тонкой линией.

Штифтовые соединения применяют для точного фиксирования деталей, они позволяют при необходимости разъединения деталей повторную сборку с сохранением точности их расположения. 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. ниже приведены основные типы штифтов:

· - цилиндрический (а);

· - конический (б);

· - конический разводной (в);

· - цилиндрические, насеченные с конца и посредине (г);

· - трубчатый пружинный (д).

Клиновым называют разъемное соединение, затягиваемое или регулируемое с помощью клина. Примером клинового соединения является соединение стержня со втулкой. Соединение обычно затягивают, забивая клин или перемещая его посредством винта. обеспечивают легкую разработку соединяемых деталей.

Достоинства клинового соединения:

· 1) быстрота сборки и разборки;

· 2) возможность создания больших сил затяжки и возможность восприятия больших нагрузок;

· 3) относительная простота конструкции.

По назначению клиновые соединения разделяют на:

· 1) силовые, предназначенные для прочного скрепления деталей;

· 2) установочные, предназначенные для установки и регулирования требуемого взаимного положения деталей.

Силовые соединения применяют для постоянного скрепления при редких разборках в машинах и при частой сборке и разборке в приспособлениях для обработки деталей на станках и в сборных литейных моделях.

Большинство силовых клиновых соединений выполняют с предварительным натягом: клином создается внутренняя сила, действующая и при отсутствии внешней нагрузки. Установочные клиновые соединения обычно выполняют без предварительного натяга с силовым замыканием, преимущественно нагрузкой от сил тяжести.

Эскиз вала.

Вал - стержень, вращающийся в опорах и предназначенный для передачи вращающегося момента от одной детали к другой. Рассмотрим отдельные элементы вала.

К конструктивным элементам относятся:

· - лыска - плоский срез на поверхности вращения;

· - фаска - скошенная кромка стержня, отверстия;

· - паз шпоночный - углубление продолговатой формы, выполняемое фрезерованием;

· - галтель и переходник - переход от меньшего сечения вала к большему (служит для снижения концентрации внутренних напряжений вместе перехода);

· - шлицы - выступы на валу (зубья), которые входят в соответствующие пазы ступицы.

К технологическим элементам относятся:

· - проточка (канавка) - кольцевое углубление на стержне или в отверстии;

· - центровое отверстие - отверстие в торце заготовки, обрабатываемое специальным сверлом на центровом станке.