Разъемные соединения

Разъемные соединения

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

Позитивные или геометрически замкнутые соединения

 

Принцип действия

Таблица условных обозначенийПозитивные или геометрически замкнутые соединения имеют задачу передачи сил, ко­торые сами по себе обеспечивают контакт через сопрягающиеся поверхности за счет их геометрической формы. Силы всегда передаются в направлениях, перпендику­лярных сопрягающимся поверхностям, что вызывает в основном напряжения сжатия или сдвига.

Геометрическое замыкание обычно создает легкоразъемное соединение, поскольку, как правило, между валом и отверстием имеет место посадка с зазором или переходная по­садка. В зависимости от выбора посадки, во время работы соединения могут происходить относительные осевые перемещения. При не­обходимости они должны быть исключены при помощи подходящих стопорных устройств (на­пример, стопорного кольца по стандарту DIN 471 [1]).

Шпоночные соединения с призматическими и сегментными шпонками

Шпоночные соединения с призматическими шпонками (рис. 1,а «Позитивные или геометрические замкнутые соединения») применяются для устой­чивых к кручению соединений ременных шкивов, зубчатых колес, ступиц соедини­тельных муфт и т.п. с валами. Призмати­ческие шпонки иногда используются для закрепления фрикционных соединений или закрепления деталей в определенном поло­жении относительно оси вращения.

Позитивные и геометрические замкнутые соединения

Допуски ширины шпоночных пазовВ автомобильных конструкциях для этой цели в основном используются более дешевые сег­ментные шпонки (рис. 1,b), круглая сторона кото­рых вставляется в вал. Такие соединения служат для передачи небольших крутящих моментов.

В случае соединений с призматическими шпонками поверхности паза прилегают к поверхностям призматической шпонки. При этом имеет место зазор (люфт) между задней стороной призматической шпонки и основанием паза. Это означает, что усилия передаются исключительно через боковые поверхности призматической шпонки.

Форма призматических шпонокЧто касается ширины призматической шпонки, здесь предусмотрено поле допуска h9 (шпонок по стандарту DIN 68802 [2]). Для ширины паза b применимы поля допуска, ука­занные в табл.2 «Допуски ширины шпоночных пазов». Если ступица должна пере­мещаться по валу в продольном направлении (например, шестерня в механической коробке передач), должна использоваться скользящая посадка. Применяются призматические шпонки скругленной (форма А) и прямоугольной (форма В) формы (см. рис.2 «Формы призматических шпонок»). Формы и раз­меры шпонок в зависимости от диаметра вала указаны в стандарте DIN 6885 [3] (см. табл.3 «Размеры призматических шпонок по стандарту DIN 6885).

На практике призматические шпонки рас­считаны только на поверхностное давление. Если р ⩽ рperm требуемая длина несущей ча­сти призматической шпонки равна:

ltr = 2 KA Mt / d (h-t1) n φ рperm

Для скругленных призматических шпонок (форма А) длина шпонки равна l = ltr + b.

Для прямоугольных шпонок (форма В) она составляет l = ltr. Для допустимых по­верхностных давлений стандарт указывает рperm = 0.9 Re min, где Re min — минимальный предел текучести материала вала, ступицы или шпонки. При наличии одной призмати­ческой шпонки (n = 1) отношение площадей поверхностей контакта φ = 1, а при наличии двух шпонок оно составляет φ = 0,75.

Размеры призматических шпонок

Профильные соединения вала со ступицей

Вместо установки нескольких призматических шпонок в пазы вала можно применить вал, поперечное сечение которого имеет много­угольную форму. При этом отверстие в ступице должно иметь соответствующую форму. Профильные валы также используются, если ступица должна иметь возможность переме­щаться по валу в продольном направлении, (как, например в конструкции рулевой колонки с регулировкой вылета рулевого колеса). Про­фильные соединения имеют преимущество, за­ключающееся в том, что для передачи момента они не требуют дополнительных сепараторов (призматических шпонок). Ступица центриру­ется по поверхности цилиндра (минимальному диаметру вала) или по боковым поверхностям ведущих элементов. За счет внутренней цен­тровки может быть достигнуто очень плавная работа соединения (см. табл.4 «Профильные соединения вала со ступицей»).

Профильные соединения вала со ступицей

Центровка по боковым поверхностям обе­спечивает очень малый окружной зазор. Поэ­тому она очень хорошо подходит для работы соединения в условиях рывков и переменных крутящих моментов. Так же как для призмати­ческих шпонок конструкция разрабатывается, исходя из величины поверхностного давления.



Болтовые и штифтовые соединения

Болтовые и штифтовые соединения пред­ставляют собой простой и недорогой способ соединения двух или более компонентов. Они относятся к давно применяющимся и широко используемым типам соединений.

Болтовые и штифтовые соединения

Болтовые соединения

Болтовые соединения в основном используются в качестве соединений в рычажных механизмах (см. табл.5 «Болтовый и штифтовые соединения»), а также соединений серег, звеньев цепей и соединительных тяг, а также в качестве осей опорных колец крыльчаток, роликов, рыча­гов и т.д. Поскольку в этих соединениях имеют место относительные перемещения частей, как минимум одна часть должна быть подвижной. Преобладающими нагрузками являются поверх­ностное давление (см. табл.6 «Допустимое среднее поверхностное давление для болтовых и штифтовых соединений») и сдвиг. Изгибаю­щее напряжение в большинстве случае прене­брежимо мало. Оно является заметным только в случае относительно длинных по сравнению с диаметром болтовых соединений.

Допустимое поверх­ностное давление

Штифтовые соединения

Штифты подходят для неподвижных соеди­нений ступиц, рычагов и установочных колец на валах и осях. Они обеспечивают точное позиционирование двух частей относительно друг друга, а также могут использоваться в качестве направляющих для пружин и т.д. (см. табл. 5). Поскольку они устанавливаются в отверстия с прессовой посадкой, все части являются неразъемными.

В следующей статье я расскажу о фрикционных соединениях.

Список литературы:

(1) DIN 471: Circlips (retaining rings) for shafts — Normal type and heavy type.

(2)DIN 6880: Bright key steel — dimensions, permissible variations, weights.

(3) DIN 6885: Drive type fastenings without taper action; parallel keys.

(4) DIN 6892: Drive type fastenings without taper action — Parallel keys — Calculation and design.

(5) Haberhauer/Bodenstein: Maschinenelemente, 15th Edition, Springer-Verlag 2008.

(6) Kollmann: Welle-Nabe-Verbindungen, Springer-Verlag 1984.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *