Виды соединений
 |
Любые машины, их узлы и агрегаты состоят из множества различных отдельных деталей. Все эти детали определенным образом взаимодействуют между собой, составляя единый целый функционирующий механизм. Взаимодействие это определяет виды соединения деталей. Соединения могут быть как разъемными, так и неразъемными.
Разъемные соединения
Разъемные соединения – это те, при помощи которых возможно, как правило, неоднократно произвести сборку и разборку узлов механизма. Примеры разъемных соединений – это резьбовые, шплинтовые, штифтовые, зубчатые и пр. В свою очередь, они могут быть как подвижными, так и неподвижными.
Разъемные соединения получили широкое применение там, где необходима периодическая замена одной детали на другую в связи с регламентным обслуживанием или ремонтом механизма, смены какого-либо рабочего элемента машины (приспособление, инструмент), для постоянной или временной фиксации детали, периодическим взаимодействием деталей механизмов друг на друга в процессе их работы и т.д. Такие соединения образуются при помощи крепежных резьбовых элементов (болты, резьбовые шпильки, различные гайки, винты), ходовых винтов (червячных, шнековых), шлицов (зубьев) сопрягаемых деталей, шпонок, штифтов, шплинтов, клиньев, а также комбинацией нескольких таких элементов. Возможно разъемное соединение способом сочленения специальных выступов на скрепляемых деталях.
Резьбовое соединение – самое распространенное из разъемных соединений. Широко применяется оно из-за простоты и легкости монтажа и демонтажа, а также относительно низкой стоимости изготовления крепежных элементов. Резьба представляет собой ряд равномерно расположенных друг от друга выступов постоянного сечения различной формы, образованных на боковой поверхности прямого кругового стержня или конуса. Она бывает метрической (наиболее используемая в крепеже) и дюймовой (применяется в трубных соединениях). Также по различным признакам резьба может классифицироваться как цилиндрическая и коническая, трапецеидальная, круглая, упорная, ходовая, одно- и многозаходная. Могут изготавливаться нестандартные и специальные резьбы.
Рис. Резьбовое соединение.
Соединения при помощи ходовых винтов используется там, где необходимо преобразование вращательного движения в поступательное для перемещения суппортов, кареток, фартуков и других механизмов.
Зубчатое соединение представляет собой скрепление деталей при помощи шлицов-зубьев, по сути это многошпоночное соединение, где шпонки составляют монолитное целое с деталью, например, валом, и расположены вдоль ее продольной оси. Такие соединения используются в коровках передач, в карданных валах, в узлах, где происходит перемещение вдоль осей валов.
Рис. Зубчатое соединение.
Шпоночное соединение используется для фиксации одной вращающейся ведомой детали на другой – ведущей. Так при помощи шпонки крепится колесо, шкив на валу для передачи крутящего момента. Для белее точной фиксации вместо шпонок используется штифтовое соединение.
Рис. Штифтовое соединение
Шплинты применяются в основном для стопорения прорезных и корончатых гаек.
Рис. Шплинтовое соединение
Неразъемные соединения
Неразъемные соединения – это те, разборка которых невозможна без механических воздействий, разрушающих и/или повреждающих сопрягаемые детали. Образовываться такие соединения могут при помощи сварки, пайки, склепки и даже склеивания деталей между собой.
Для неразъемного соединения применяют методы:
- сварки,
- склепки,
- склейки,
- опрессовки,
- развальцовки,
- посадки с натягом,
- сшивания,
- кернения.
Такие соединения имеют место там, где оно работает весь срок службы машины, механизма, агрегата или узла, и требуется неподвижная фиксация деталей относительно друг друга.
Сварка представляет собой соединение, в процессе которого разогреваются детали, изготовленные из различных материалов (сталь, пластмасса, стекло), до состояния частичной или полной пластичности в местах их скрепления.
В отличии от сварки при соединении пайкой детали не прогреваются до пластического или расплавленного состояния, а роль скрепляющего элемента играет расплавленный припой из материалов, имеющих существенно более низкую температуру плавления, чем сопрягаемые элементы.
В клеевых швах вместо припоя используются различные клеевые составы.
Соединения при помощи клепки хорошо выдерживают вибрационные и температурные нагрузки, устойчивы к коррозии. Склепываются также трудносвариваемые материалы и материалы, различные по своему химическому составу. Такое соединение образуется при помощи заклепок с коническими, сферическими или коническо-сферическими головками. Существуют также комбинированные вытяжные заклепки, увеличивающие быстроту монтажа.
Рис. Соединение при помощи клепки
Опрессовка позволяет армировать изделия, выполняя изолирующие функции от коррозионного воздействия.
Кернение и вальцовка осуществляются за счет деформации деталей в месте соединения.
Посадка с натягом производится при определенных терморежимах с определенными допусками изготовленных деталей.
Виды соединений: Любые машины, их узлы и агрегаты состоят из множества различных отдельных деталей. Все эти детали определенным образом взаимодействуют между собой, составляя единый целый функционирующий механизм.
А знаете ли вы, что… : Как правильно забить гвозди
Виды гвоздей: Существует большое разнообразие гвоздей, которые могут использоваться с различными материалами и имеют отличительные особенности.
Примеры установки болтов в фундамент: Примеры применения фундаментных болтов
Источник
Какими способами выполняются разъемные 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. |  |
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 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.
Источник
