Соединения пайкой и склеиванием

При соединении пайкой в отличие от сварки место спайки на­гревается лишь до температуры плавления припоя, которая намного ниже температуры плавления материала соединяемых деталей. Соеди­нение деталей получается благодаря заполнению зазора между ними расплавленным припоем.

Швы неразъемных соединений, получаемые пайкой и склеивани­ем, изображают условно по СТ СЭВ 138-76.

Припой или клей в разрезах (рис. 26.12 а, б, г, д, е) и на ви­дах (рис.26.12 в)изображают линией в 2 раза толще основ­ной сплошной линии. Для обозначения пайки (рис. 26.12 а, б и в) или склеивания (рис. 26.12 г, д и е) применяют услов­ные знаки, которые наносят на линии-выноске от сплошной ос­новной линии. Швы, выполнен­ные пайкой или склеиванием по периметру, обозначаются лини­ей-выноской, заканчивающейся окружностью диаметром 3-4 мм (рис. 26.12 б и д).

На изображении паяного соединения при необходимости указывают размеры шва и обо­значения шероховатости по­верхности.

В соединениях пайкой и склеиванием место соедине­ния элементов в разрезах и на видах показывают утолщенной (в 2 раза) контурной линией.

Если же соединяемые элементы показаны в сечении зачерненны­ми, то место соединения изображается просветом.

Обозначение соединений пайкой и склеиванием производится с помощью символов и знаков, проставляемых на линии-выноске, ко­торая заканчивается стрелкой, указывающей непосредственно шов, или точкой при указании невидимых частей соединения.

Для пайки применяется символ ; для склеивания – .

На полке линии-выноски ставится номер пункта технических требований, где указана марка припоя или клея.

 

26.4. Соединения типа "вал - ступица":
шпоночные, шлицевые, штифтовые.

Общая характеристика и особенности расчета

 

Для передачи вращения от вала к ступице зубчатого колеса, шкива, звездочки и других соосных деталей широко используют различные соединения зацеплением. В соединениях зацеплением (шпоночных, шлицевых и др.) передача нагрузки осуществляется за счет силового замыкания деталей через шпонки, зубья и дру­гие подобные детали. Благодаря этому соединения являются разъ­емными, осуществляют фиксацию деталей в окружном направлении и допускают осевое взаимное смещение деталей в процессе работы. Однако трудоемкость изготовления таких соединений сравнительно высокая.

 

Шпоночные соединения

 

Соединение двух соосных цилиндрических деталей (вала и ступицы) для передачи вращения между ними осуществляется с помощью шпонки 1 – специальной детали, закладываемой в пазы со­единяемых вала 2 и ступицы 3 (рис. 26.13).

В машиностроении применяют ненапряженные (без нагрузки) соединения (с помощью призматичес­ких и сегментных шпонок) и на­пряженные соединения (с помощью клиновых шпонок). Шпонки этих типов стандартизованы, их размеры выбирают по ГОСТ 23360-78, ГОСТ 24071-80 и ГОСТ 24068-80.

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

Однако соединения трудоемки в изготовлении, требуют руч­ной пригонки или подбора. Это ограничивает использование со­единений в машинах крупносерийного и массового производства. Не рекомендуется применение соединений для быстро вращающихся валов ответственного назначения из-за сложности обеспечения концентричной посадки сопрягаемых деталей.

Основным для соединений призматическими шпонками является условный расчет на смятие (упругопластическое сжатие в зоне контакта).

Если принять для упрощения, что напряжения в зоне контак­та распределены равномерно и плечо равнодействующей этих на­пряжений равно 0.5d (где d – диаметр вала), то средние кон­тактные напряжения (напряжения смятия, вызывающие смятие рабо­чих граней)

(26.9)

где T – вращающий момент; l _p – рабочая длина шпонки (см. рис. 6.13); t₂=0,4h– глубина врезания шпонки в ступицу; –допускаемое напряжение на смятие.

На практике сечение шпонки подбирают по ГОСТ 23360-78 в зависимости от диаметра вала, а длину l, шпонки назначают на 5-10 мм меньше длины ступицы. Затем по формуле (26.9) оценива­ют прочность соединения на смятие или вычисляют предельный мо­мент, соответствующий напряжению .

 

Шлицевые соединения

Общие сведения. Шлицевое соединение условно можно рассмат­ривать как многошпоночное, у которого шпонки выполнены как од­но целое с валом. По сравнению со шпоночными соединениями они имеют меньшие радиальные габариты, высокую несущую способность, взаимозаменяемы и обеспечивают хорошее центрирование деталей. Эти преимущества позволяют использовать соединения в условиях массового производства конструкций и при большей частоте вращения валов.

По форме поперечного сечения различают три типа соедине­ний: прямобочные ГОСТ 1139-80; эвольвентные ГОСТ 6033-80; треугольные (изготовляются по отраслевым стандартам).

Проектирование и расчет соединений. Основные размеры (на­ружный диаметр D и длину l) шлицевого соединения задают при конструировании вала. Длину соединения принимают не более 1.5 D; при большей длине существенно возрастает неравномерность распределения нагрузки вдоль зубьев и трудоемкость изготовления.

Учитывая, что соединения в ма­шинах выходят из строя преимущест­венно из-за повреждения рабочих по­верхностей зубьев (смятие, износ) и усталостного разрушения шлицевых валов, после проектирования выполняют проверочный расчет зубьев.

Условие прочности по допуска­емым напряжениям смятия имеет вид

(26.10)

где d_m – средний диаметр соединения; Z – число зубьев; h и l– соответственно высота и длина поверхности контакта зубь­ев; – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение нагрузки между зубьями и вдоль зубьев ( = 0.5-0.7); – допускаемое напряжение смятия на боковых поверхностях.

 

Профильные соединения

Общие сведения. Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и та­ким образом обеспечивается жест­кое фиксирование деталей в окружном направлении и передача вращения.

Профильные соединения рас­считывают на смятие. Условие прочности по допускаемым напря­жениям для соединения:

(26.11)

где l – длина соединения, обычно l = (1-2) d; b – ширина прямолинейной части грани; – допускаемое напряжение смя­тия, для термообработанных поверхностей = 100-140 МПа.

 

Штифтовые соединения

 

Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках преимущественно в приборостроении.

Основные типы штифтов стандартизованы. Их изготовляют из углеродистых сталей 30, 45, 50 и др.

Штифтовое соединение работает на срез и смятие. Для расчета соединения используют те же зависимости. Условие прочности при срезе радиального штифта;

(26.12)

а условие прочности по смятию:

(26.13)

где F_t – срезающая сила (осевая или окружная); i – число по­верхностей среза; – площадь штифта при срезе; – площадь поверхности смятия (сжатия); = 70-80 МПа – допускаемое напряжение при срезе; = 200-300 МПа – допускаемое напряжение при смятии.

Срезающая сила при передаче вращающего момента

Рис. 26.16. Схемы к расчету соединений радиальным (а) и осевым
(б) штифтами: d – диаметр штифта; d₁ – диаметр вала.

Осевые штифты (круглые шпонки) применяют в машиностроении для передачи вращающего момента в неразъемных соединениях. Штифты диаметром d = (0.1-0.15)d_ви длиной l = (3-4)d_в (d_в – диаметр вала) устанавливают по посадке с натягом Н7/r6 в отверстия, совместно просверленные и развернутые при оборке в валу и ступице по стыку посадочных поверхностей (рис. 26.16 б). Материалы детали и вала должны иметь примерно одинаковую твер­дость для исключения увода сверла в сторону менее твердого материала.

Число штифтов для передачи заданного вращающего момента

Многоштифтовые соединения этого типа по прочности близки к шлицевым.

2 6.5. Резьбовые соединения

Резьбовыми называют соединения деталей с помощью резьбы. Они являются наиболее распространенным видом разъемных соеди­нений.