Клиновые, штифтовые и профильные соединения

Клиновымназывается разъемное соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей форму клина. Клиновые соединения подразделяют наустановочные(рис. 1.32, а),предназначенные для регулирования и установки нужного взаимного положения деталей, и силовые(рис. 1.32,б,в),предназначенные для прочного скрепления деталей.

Рис. 1.32. Виды клиновых соединений

Клиновые соединения применяют, например, для регулирования положения подшипников валков прокатных станов, для соединения штока с ползуном в паровых машинах или насосах, соединения протяжек с патроном протяжного станка; рассмотренные ранее соединения клиновыми и тангенциальными шпонками также можно отнести к числу клиновых соединений.

Достоинстваклиновых соединений: простота и надежность конструкции, возможность создания и восприятия больших усилий, быстрота сборки и разборки соединения. Недостатки: значительное ослабление сечений соединяемых деталей пазами под клинья, нетехнологичность этих пазов и концентрация напряжений, что существенно сократило область применения клиновых соединений в современных конструкциях.

Силовые клиновые соединения бывают ненапряженные,в которых нет напряжений до приложения внешней силы F(рис. 1.32, б),и напряженные,в которых осуществляется предварительный натяг силой Q(рис. 1.32, в,где натяг осуществляется с помощью буртика на стержне). Ненапряженные соединения применяют при постоянных односторонних нагрузках, напряженные – при знакопеременных нагрузках. Для обеспечения самоторможения соединения необходимо, чтобы угол скоса клина был меньше удвоенного угла трения, т.е. α<2φ.

Штифтовымназывается соединение составных частей изделия с применением штифта. Штифтовые соединения применяют для фиксации взаимного положения деталей (рис. 1.33, а,б), при передаче сравнительно небольших вращающих моментов (рис. 1.33, в); для закрепления деталей на конце вала применяется соединение, где штифт выполняет роль круглой шпонки (рис. 1.33, г). В качестве распространенного примера можно привести фиксацию двумя штифтами взаимного положения корпуса и крышки редуктора, что необходимо при совместной механической обработке этих деталей и для сборки редуктора.

Рис. 1.33. Области применения штифтовых соединений

Достоинстваштифтовых соединений: их простота, технологичность и низкая стоимость. Недостатокнекоторых штифтовых соединений: ослабление сечения вала отверстием и связанная с этим концентрация напряжений.

Конструкция и размеры штифтов регламентированы многими стандартами. Основные типы стандартных штифтов представлены на рис. 1.34: конический гладкий (а), конический насеченный (б),цилиндрический гладкий (в), цилиндрический насеченный (г), пружинный (д). Кроме того, стандартизованы штифты цилиндрические насеченные с коническими насечками, штифты цилин­дрические и конические с внутренней резьбой, штифты конические с резьбовой цапфой (резьба на штифтах служит либо для их закрепления, либо для извлечения из отверстия при разборке); стандартизованы также штифты конические разводные, штифты цилиндрические закаленные и штифты цилиндрические заклепочные (эти штифты с канавками имеют головки и их применяют вместо гвоздей или шурупов).

Гладкие конические и цилиндрические штифты чаще всего применяют в качестве установочныхдля фиксации взаимного положения соединяемых деталей; отверстия под штифты в этих деталях сверлят и разворачивают совместно. Цилиндрические штифты ставят в отверстия с натягом; в движущихся соединениях концы штифтов расклепывают. Конические штифты изготовляют с конусностью 1:50, обеспечивающей самоторможение; они допускают многократную сборку-разборку и поэтому применяются чаще.

Рис. 1.34. Основные типы стандартных штифтов

Хорошо зарекомендовали себя в качестве крепежных насеченные штифты, так как они не требуют развертывания отверстий при установке, надежно сцепляются при забивании со стенками отверстия, допускают многократную сборку-разборку без заметного ухудшения сцепления.

Пружинные штифты вальцуют из ленты пружинной стали и закаливают. Ввиду большой податливости их можно устанавливать в грубо обработанные отверстия, причем обеспечивается надежное сцепление при вибрационных и ударных нагрузках, допускаются многократные разборка и сборка.

Штифты обычно изготовляют из углеродистой или пружинной стали, для соединения пластмассовых деталей применяют штифты из пластмасс.

Профильнымназывается соединение, у которого сопрягаемые поверхности составных частей изделия имеют форму определенного профиля. Наиболее распространенным примером такого соединения является посадка ручек или маховиков на оси и валы с концами квадратного сечения (рис. 1.35, а). Более совершенны профильные соединения с овальным контуром, которые могут быть цилиндрическими (рис. 1.35, б)или коническими (рис. 1.35, в); последние применяют при передаче не только вращающего момента, но и осевой нагрузки.

а)                                                  б)                                                   в)

Рис. 1.35. Примеры профильных соединений

Достоинствапрофильных соединений по сравнению со шпоночными и шлицевыми следующие: в соединениях с овальным контуром практически отсутствует концентрация напряжений, обеспе­чивается лучшее центрирование деталей; отсутствие резких переходов в форме сечения снижает опасность появления трещин при термообработке. Недостатком профильных соединений по сравнению со шлицевыми является возникновение действующих на ступицу распорных сил и значительно большие напряжения смятия, в результате чего нагрузочная способность профильных соединений меньше, чем шлицевых.