В каждом автомобиле 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

 

Позитивные 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).

 

Шпоночные соединения с призматическими и сегментными шпонками

 

Шпоночные соединения с призматическими шпонками (рис. 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.

 

 

В автомобильных конструкциях для этой цели в основном используются более дешевые сег­ментные шпонки (рис. b, «Позитивные или геометрические замкнутые соединения» ), 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.

Что касается ширины призматической шпонки, здесь предусмотрено поле допуска h9 (шпонок по стандарту DIN 68802). Для ширины паза b применимы поля допуска, ука­занные в табл. «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. «Формы призматических шпонок» ). Формы и раз­меры шпонок в зависимости от диаметра вала указаны в стандарте DIN 6885 (см. табл. «Размеры призматических шпонок по стандарту DIN 6885» ).

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

l_tr = 2 K_A M_t / d (h-t₁) n φ р_perm

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

Для прямоугольных шпонок (форма В) она составляет l = l_tr. Для допустимых по­верхностных давлений стандарт указывает р_perm = 0.9 R_{e min}, где R_{e 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.

 

 

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. «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 соединения

 

Болтовые соединения в основном используются в качестве соединений в рычажных механизмах (см. табл. «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. «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.

 

 

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. «Соединения с зажимным конусом» ). Поскольку они устанавливаются в отверстия с прессовой посадкой, все части являются неразъемными.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: