МЕТОДА - СОЕДИНЕНИЯ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Для выполнения своих функций в машине ее детали соответствующим
образом соединяются между собой, образуя подвижное или неподвижное
соединение. Подвижные соединения обеспечивают требования кинематики
машины. Неподвижные соединения используют при разсоединений
машины при изготовлении, ремонте
и транспортировании. Пример
подвижного соединения - соединение вала с его опорами, пример
неподвижного соединения- соединение крышки подшипника с корпусом. В
машиностроении термин “соединение” принято относить только к
неподвижным соединениям деталей машин. Соединения по признаку
возможности разборки делят на неразъемные, которые нельзя разобрать
без разрушения или повреждения соединяющих или соединяемых
элементов
(заклепочные,
сварные,
паяные,
клеевые,
разъемные,
позволяющие повторные сборки и разборки (резьбовые, клиновые,
штифтовые, шпоночные, зубчатые и профильные).
Общая классификация соединений деталей машин представлена на рис.1.
Неразъемные соединения применяют там, где в разборке их нет никакой
необходимости. Если же по условиям обслуживания соединениям иногда
требуется разборка и сборка его частей, применяют разъемные соединения.
Выбор вида соединения для конкретной конструкции определяется ее
устройством, назначением и также экономическими соображениями.
Контрольные вопросы:
1.
2.
Что называется соединением?
Какие виды соединений Вы знаете?
3.
Какое соединение называется разъемным и какие
соединения относятся к разъемным?
В каких случаях применяются разъемные соединения?
Какое соединение называется неразъемным? Примеры
неразъемных соединений?
В каких случаях применяются неразъемные соединения?
Как соединяются детали машин между собой?
Какое соединение называется подвижным?
Какое соединение называется неподвижным?
4.
5.
6.
7.
8.
9.
3
РИСУНОК 1
4
2. КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Клеевые соединения находят все большее применение в связи с созданием
высококачественных синтетических клеев. Наиболее широко применяют
клеевые соединения внахлестку, работающие на сдвиг и разрыв.
Соединения встык для обеспечения прочности изготавливают по косому
срезу (“на ус”) или с накладками. При необходимости получить особо
прочные
соединения,
применяются
комбинированные
соединения:
клеевинтовые, клеезаклепочные, клеесварные. Классификация клеевых
соединений дана на рис. 2. Склеивание - один из наиболее древних из
применяемых способов получения неразъемных соединений.
Клеевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с
заклепочными, сварными, болтовыми и т.п. Это, возможность соединять
самые разнообразные материалы. В ряде случаев это единственный
практически приемлемый метод соединения неметаллических материалов
между собой и с металлами. В клеевых соединениях более равномерно
распределены напряжения, исключены отверстия под болты и заклепки,
ослабляющие скрепляемые элементы.
Важным достоинством соединений на основе синтетических клеев
является их атмосферостойкость, способность противостоять коррозии и
гниению. В ряде случаев клеевые соединения обеспечивают надёжную
герметичность конструкций.
Основной недостаток большинства клеев заключается в их низкой
теплостойкости.
Разработан
ряд
клеев
на
основе
органических,
элементоорганических и неорганических полимеров, которые могут
работать при температурах выше 1000С, но большинство из них не дает
достаточно
эластичной
клеевой
пленки,
что
пока
ограничивает
возможность их применения.
5
Недостатком клеевых соединений является также их относительно
невысокая прочность при неравномерном отрыве и необходимость во
многих случаях производить нагревание при склеивании.
Общие принципы выбора и применения клеящего материала.
Современные клеи в большинстве случаев представляют собой
композиции на основе полимерных материалов.
Выбор клея для соединения материалов в изделии определяется
многими условиями. Абсолютно универсального клея, способного склеить
любые поверхности, нет. Однако имеется множество самых разнообразных
по свойствам клеев, из которых можно выбрать наиболее пригодный.
Прежде всего необходимо иметь четкое представление о свойствах
и химической природе клеев и склеиваемых материалов, чтобы выбрать
для использования клей или группу клеев.
Важнейшим фактором, определяющим выбор клея, является
характер и величина напряжения в шве, которое должно выдерживать
соединение при эксплуатации.
Другим не менее важным фактором является интервал температур,
при которых эксплуатируется клеевое соединение. В частности, при
повышенных температурах не могут применятся клеи на основе
термопластов, тогда как термореактивные смолы можно использовать в
условиях высоких температур.
Клеевые соединения неметаллических материалов должны иметь
прочность, близкую к прочности склеиваемых материалов. Прочностная
характеристика клеевых соединений должна соответствовать условиям
эксплуатации соединения. Основным показателем эксплуатационных
свойств клеев является их клеящая способность и долговечность.
6
Перед применением готового клея в производственных условиях его
проверяют на соответствие требованиям действующей технической
документации.
Области применения клеев.
Наиболее крупными потребителями клеевых материалов являются
деревообрабатывающая
промышленность,
промышленность,
машиностроение,
строительство,
авиационная
легкая
промышленность,
судостроение и др.
На долю деревообрабатывающей промышленности приходится
почти
75%
потребления
синтетических
клеев,
преимущественно
карбомидных и фенольных; в малых, но возрастающих количествах
используются поливинилацетатные клеи.
В связи с расширением производства и применением синтетических
строительных
материалов
значительно
возросло
значение
клев
в
строительстве.
Сейчас в этой отрасли выделилось два основных направления в
использовании синтетических клеев. Для первого (конструкционное
применение) характерно использование высокопрочных клеев, а для
второго (крепление отделочных, футеровочных, антикоррозионных, теплои звукоизоляционных материалов к строительным конструкциям и
технологическому
оборудованию)
-
использование
эластичных
и
высоконаполненных клеев, которые могут соединять неравные толщины,
способные воспринимать ударные и вибрационные нагрузки.
Комбинированные
соединения:
клеесварные,
клеерезьбовые,
клееклепанные - значительно улучшают технические характеристики
деталей и механизмов, обеспечивают высокую прочность и герметичность
конструкций.
7
Клеи
классифицируются
рис.2
по
областям
их
преимущественного применения: для склеивания металлов друг с другом и
с неметаллическими материалами; для склеивания неметаллических
материалов; для склеивания резин между собой и приклеивания их к
металлам; для склеивания силикатных оптических и органических стекол
между собой и приклеивания их к металлам
Контрольные вопросы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Клеевые соединения?
Дать классификацию клеевых соединений.
Укажите преимущества клеевых соединений
перед
другими видами соединений.
Какие виды швов клеевых соединений Вы
знаете?
Назовите марки синтетических клеев.
Какой вид клеевых соединений получил в
машиностроении наибольшее распространение?
Достоинства и недостатки клеевых соединений?
3. Заклепочные соединения.
Заклепка (рис.3) представляет собой стержень круглого
поперечного сечения с головками по концам, одна из которых, называемая
закладной, изготавливается одновременно со стержнем, а другая,
называемая замыкающей, выполняется в процессе клепки. Для облегчения
постановки заклепки диаметр отверстия do соединяемых частей
выполняют на 0,5….0,7мм больше, чем стержень заклепки d, который
осаживается в процессе клепки, плотно заполняя отверстие. В итоге,
диаметр стержня поставленной заклепки равняется диаметру отверстия.
По этому диаметру производится расчет заклепки на прочность.
Для образования замыкающей головки выступающий конец заклепки,
должен выходить из отверстия деталей на длину lo = 1,5 do. Холодная
клепка производится при диаметре заклепки до 10 мм. При диаметре
заклепки свыше 10 мм заклепку разогревают до светло-красного каления.
8
Рисунок №2
9
Рисунок №3
10
После остывания, заклепка уменьшается в длине и плотно стягивает
спрягаемые
детали,
увеличивая
способность
воспринять
большие
поперечные нагрузки. Заклепки применяют для соединения частей машин
и сооружений в виде листов, полос, прокатных профилей и т.п.
Материал заклепок, чаще всего пластичные малоуглеродистые стали Ст. 2 ,
Ст. 3, стали 10 и 15. Диапазон выпускаемых диаметров заклепок
d=1…37мм.
В последнее время заклепочные соединения вытесняются сварными из-за
их недостатков: повышенного расхода металла, большой трудоемкости и
высокой стоимости изготовления. Заклепочные соединения являются более
стабильными,
поэтому
их
применяют
в
особо
ответственных
конструкциях, воспринимающих интенсивные вибрационные или большие
повторные ударные и знакопеременные нагрузки (самолеты, мосты, ножи
жаток, диски сцепления, тормозные накладки
и т.п.),
а также в
конструкциях, не допускающих применения сварки.
Соединение частей машины или сооружения, осуществленное группой
заклепок,
называется
заклепочным
швом.
Заклепочные
соединения
разделяют на:
а) силовые (прочные) соединения, предназначенные для восприятия
внешних нагрузок, используемые в конструкциях машин и строительных
сооружениях;
б) силовые плотные (прочноплотные) соединения, обеспечивающие
герметичность соединения при восприятии значительных усилий.
По материалу различают стальные, алюминиевые, латунные, медные и
другие заклепки. Стандартами (ГОСТ 1029 - 80 + 10303-80) предусмотрены
следующие виды заклепок:
a) с полукруглой головкой (рис.3.1);
b) с полупотайной головкой (рис.3.2)
11
c) с потайной головкой (рис.3.3)
Кроме стандартных заклепок со сплошным стержнем в ненагруженных
соединениях применяют трубчатые заклепки, или пистоны (рис.3.4 ). В
отдельных случаях применяют специальные заклепки, например, взрывные.
(рис.3.5).
По конструкции заклепочные швы различают: в нахлестку - однорядные
(рис.3.8), двухрядные (рис.3.9) и многорядные (рис.3.10); стыковые с
одной накладкой - однорядные (рис.3.11), двухрядные (рис.3.12) и
многорядные (рис.3.13);
стыковые с двумя накладками - однорядные
(рис.3.14),
(рис.3.15)
двухрядные
расположению заклепок
и
многорядные
(рис.3.16).
По
швы различают: с рядовым (рис.3.6) и
шахматным (рис.3.10) расположением заклепок. По числу сечений
заклепок,
работающих
на
срез,
швы
различают:
(односрезные
(рис.3.8…3.13) и двухсрезные (рис.3.14…3.16). Заклепки диаметром до
10мм устанавливают холодным способом (без нагрева), свыше 10мм
нагревают до светло-красного каления.
Расчет заклепочного шва заключается в определении диаметра и числа
заклепок шага заклепочного шва,
расстояние заклепок до края
соединяемой детали и расстояния между рядами заклепок. Причем
заклепки плотных швов рассчитывают на срез, а заклепки прочных швов
рассчитывают на срез и на смятие.
Формула: на смятие поверхности заклепок и стенок отверстий
σ΄см = Q/sd0z  [σ]´см;
(3.1)
где s – меньшая из толщин склёпываемых деталей в мм; d0 – диаметр
отверстия под заклёпку в мм; z – число заклёпок; σ΄см и [σ]´см – расчётное и
допускаемое напряжения на смятие в Н/мм2 для менее прочного из
контактируемых материалов (т.е. для заклёпок или скрепляемых
материалов).
12
На срез заклепок:
΄cp = Q/(i(/d20//4)z)  []΄ср
где i - =1; ΄cp
и
(3.2)
[]΄ср - расчётное и допускаемое напряжения на срез в
Н/мм2 для заклёпок.
На растяжение в деталях:
σ р = N/s(t-d0)m  [σ]р
(3.3)
где N – продольная сила, возникающая в том сечении, где определяется σ
р при (N=Q)
На срез края детали одновременно по двум сечениям:
 ср = Q0/2s(e-d0 /2)  []ср
(3.4)
где Q0 = Q /z – усилие приходящееся на одну заклёпку;
cp
и
[]ср
-
расчётное и допускаемое напряжения на срез в Н/мм2 для
соединяемых деталей.
Диаметр отверстий под заклепки для швов в нахлестку или с одной
накладкой
d0  2s
(3.5)
Шаг заклепочного шва
t = (3…6)d0
(3.6)
Расстояние от края детали до оси заклёпки
e =2d0
(3.7)
- для продавленных отверстий;
е =1,65d0
(3.8)
- для просверленных отверстий. Расстояние между рядами заклёпок
a  0,6t
(3.9)
Толщина накладок
S1 = 0,8s
(3.10)
13
Контрольные вопросы:
1. Дать классификацию заклепочных соединений.
2. Что называется заклепкой?
На каких машинах и из каких материалов изготавливают заклепки?
Какие требования предъявляют к материалу заклепки?
Что такое заклепочный шов?
Как подразделяются заклепочные швы в зависимости от
расположения соединяемых элементов?
7. Как располагаются заклепки в заклепочных швах?
8. как различаются заклепки по форме головок?
9. Какие способы клепки Вы знаете?
10. Как подразделяются заклепочные швы по назначению?
11. Как подготавливают отверстия под заклепки?
3.
4.
5.
6.
РИСУНОК №3
14
4. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Сварка - это технологический процесс соединения металлических
частей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления,
путем местного сплавления деталей.
Затвердевший после сварки металл, соединяющий скрепляемые детали,
называется сварным швом.
По
сравнению
с
литыми
и
клепанными
сварные
конструкции
обеспечивают существенную экономию металла и значительно снижают
трудоемкость процесса их изготовления. Применение сварных швов
вместо клепаных дает экономию в массе конструкции для 20%. Экономия в
массе сварных конструкций по сравнению с чугунными литыми доходит
до 50% (стальными до 25.. 30%) К недостаткам сварных конструкций
относятся: 1) возникновение точечных напряжений в свариваемых
элементах;
2)
коробление;
3)
плохое
восприятие
переменных
и
вибрационных нагрузок; 4) сложность контроля качества сварных швов.
15
Среди различных видов электросварки, наибольшее распространение
получили: газовая (за счет расплавления металлов в высокотемпературном
пламени горючих газов в среде кислорода);
дуговая (между электродом и свариваемыми деталями образуется
электрическая дуга, а материал расплавленного электрода идет на
формирование шва);
контактная (разогрев деталей осуществляется
теплом, выделяющимся при прохождении через стык электрического тока
и сдавливании деталей).
В зависимости от расположения соединяемых деталей существуют
различные виды сварных соединений и типы швов рис.4: стыковые, с
накладками, внахлестку, тавровые и угловые.
Сварные швы в зависимости от их расположения рассчитывают на
растяжение (стыковые швы) и на срез (лобовые и тавровые швы).
Расчёт стыковых швов производят на растяжение или сжатие по сечению
свариваемых деталей. Условие прочности шва на растяжение
σ΄р = Q/sш ≤ [σ]΄р
(4.1)
где Q – осевая растягивающая нагрузка;
s – толщина шва (берётся равной толщине детали)
lш – длина
шва
σ΄р и [σ]΄р - расчётное и допускаемое напряжения на растяжение в Н/мм2
для шва.
При соединении в нахлёстку угловыми швами расчёт производят по
опасному сечению I-I рис.
, совпадающей с биссектрисой прямого угла.
Расчётная высота опасного сечения шва равна k sin 45○ ≈ 0.7k
Условие прочности шва на срез
′cp = Q/0.7kш ≤ []′ср
(4.2)
16
где ′cp и []′ср - расчётное и допускаемое напряжения среза в Н/мм2 для
шва. ш - длина шва. В соединении лобовыми швами ш =2л, фланговыми
швами ш =2фл В комбинированном соединении ш равна сумме длин
всех лобовых и фланговых швов.
По форме сечения наплавленного металла сварные швы бывают стыковые
и валиковые. Стыковые швы отличаются друг от друга сечением
получаемым от разделки кромок соединяемых деталей. Бесскосые швы
применяют при малой толщине S=1…6 мм соединяемых деталей (рис.4).
V-образные швы симметричные и несимметричные применяют при
большой толщине деталей (S=11…26 мм) не позволяющий обеспечить
достаточный прогрев.
U-образный шов односторонний и двухсторонний применяют при толщине
соединяемых деталей S=20…60 мм, он лучше V-образного с точки зрения
расхода металла и электроэнергии, но имеет более сложную разделку.
К- образный шов применяют при толщине свариваемых деталей S=12…40
мм.
Х-образный шов целесообразно применять при больших толщинах
S=12…60 мм, так как имеет малую площадь вырубки металла при
разделке.
Контрольные вопросы:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Что называется сваркой?
Что такое сварной шов?
Дать классификацию сварных соединений
Как подразделяются сварные швы в зависимости от расположения
соединяемых элементов в пространстве?
Какие способы сварки Вы знаете?
Как подразделяются сварные угловые швы по форме сечения?
Какие требования предъявляют к сварным стыковым швам в
зависимости от толщины свариваемых деталей?
Как различаются сварные угловые швы в зависимости от
расположения относительно нагрузки?
17
9. Изложите последовательность образования сварного шва.
10. На что рассчитывают стыковые сварные швы?
11. На что рассчитывают угловые сварные швы при соединении в
нахлестку?
12. Что является критерием работоспособности сварного шва?
13. За счет чего обеспечивается монолитность сварного соединения?
14. Какие существуют способы сварки?
15. Каким образом осуществляется сварка плавлением?
16. Каким образом производится сварка ручным способом?
17. Какие преимущества имеют сварные соединения перед
заклепочными?
18. Достоинства и недостатки сварных соединений?
18
РИСУНОК №4
5.ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Пайка
завоевала
прочные
позиции
в
строительстве,
промышленности, в быту и других отраслях. Для осуществления пайки
применяют микропаяльники, паяльники, разных видов и крупные
автоматические устройства способные за одну минуту производить до 600
операций пайки.
Для нагрева изделия под пайку используют газ, инфракрасное излучение,
токи высокой частоты(ТВЧ) и вакуумные печи с разрежением до 10 -6 мм
рт.столба.
Методом пайки соединяют не только разнообразные детали из разных
металлов, стали, алюминия, но и получают прочные соединения стекол,
фарфора, окислы керамики и графита с металлами и сплавами. Некоторые
типы и схемы паяных соединений представлены на рис.8. Качество,
19
прочность и надежность соединений зависит от правильного выбора
припоя, который должен иметь следующие свойства:
- температура плавления припоя должна быть ниже температуры
плавления спаеваемых материалов.
- расплавленный припой (в замкнутой среде флюса или в вакууме должен
хорошо смачивать паяемый материал и легко растекаться по его
поверхности).
1. При пайки и склеивании кромки деталей не расплавляются, что
позволяет более точно выдерживать их размеры и форму, а также
производить повторные ремонтные соединения связей в паянном
шве. Качество паянного шва зависит от прочности связи припоя с
металлом основы.
Все припои по температуре их плавления деляться на легкоплавкие
(температура
полного
расплавления
ниже
500
С
и
тугоплавкие
(температура полного расплавления выше 500 С.
Рисунок №8
20
Классификация припоев по температуре плавления приведена на рис.6.
Пайка-это процесс образования неразъемного соединения различных
материалов без их расплавления путем заполнения зазора между ними
промежуточным
металлом
Промежуточный
металл
или
или
сплавом
сплав
,
в
жидком
заполняющий
состоянии.
зазор
между
соединяемыми материалами, способный смачивать их, образовывая после
кристаллизации паяное соединение, называют припоем.
Процесс образования паяного шва включает следующие стадии:
- прогрев материала паяемого шва до температуры, близкой к температуре
плавления припоя;
-расплавление припоя;
-растекание жидкого припоя по поверхности твердого материала и
заполнение паяемого шва;
21
-охлаждение и кристаллизация припоя в паянном шве.
Эти стадии паяния сопровождаются побочными процессами. Смачивание
твердой металлической поверхности припоем приводит к тому , что между
атомами припоя и атомами металлической основы возникает межатомная
связь.
Эта связь дает четыре процесса:
1. Растворение металлической основы в расплавленном припое с
образованием жидкого раствора, распадающегося при последующей
кристаллизации.
2. Диффузию составляющих элементов припоя в твердый металл
основы с образованием твердого раствора.
3. Реактивную диффузию между припоем и металлом основы с
образованием на границе интерметаллических соединений.
4. Бездиффузионную связь между соединяемыми деталями и припоем.
РИСУНОК №6
22
6.СОЕДИНЕНИЯ С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАТЯГОМ
Из соединений деталей, выполняемых с гарантированным
натягом наибольшее распространение получили
цилиндрические и
конические соединения, например, соединение венца, зубчатого колеса с
его
центром.
Взаимная
неподвижность
соединяемых
деталей
обеспечивается силами трения, возникающими на поверхности контакта
деталей.
Соединения с гарантированным натягом по способу сборки
различают:
соединения,
собираемые
запрессовкой
и
соединения,
собираемые с нагревом охватывающей и (или) охлаждением охватываемой
детали.
Принятая
у
нас
в
стране
система
допусков
и
посадок
распространяется на гладкие цилиндрические соединения и соединения с
23
плоскими
параллельными
поверхностями
на
линейные
размеры
несопрягаемых элементов.
Система охватывает номинальные размеры до 10000мм и является
частью более широкого комплекса основных норм взаимозаменяемости,
охватывающего
кроме
гладких
соединений
номинальные
размеры,
геометрические параметры, допуски и посадки для резьбовых, шпоночных,
шлицевых, гладких конических соединений, зубчатых и червячных
передач, допуски формы, расположения и шероховатости поверхностей.
В отличии от ранее принятой у нас в стране системы, в
международной системе ИСО исходными являются не посадки и
образующие их поле допусков отверстий и валов, а элементы,
необходимые для получения различных полей допусков. При этом каждое
поле допуска представлено сочетанием двух независимых характеристик:
числового значения допуска и его положение относительно номинального
размера. Независимые друг от друга ряды допусков и ряды основных
отклонений, определяющих положение полей допусков относительно
нулевой линии, составляют главное содержание системы ИСО. Поля
допусков и посадки являются в этой системе производными от допусков и
основных отклонений.
Основные термины и определения по Единой системе допусков и
посадок (ЕСДП).
Понятия о допусках и посадках для различных видов соединений
основываются на терминах и определениях, установленных в системе
допусков и посадок для гладких соединений, которая создавалась раньше
других. Ниже приводятся извлечения из комплекса терминов и
определений, общепринятые для всех видов соединений в соответствии с
ГОСТ 25346-82 (СТ СЭВ 145-77).
24
1. Размер – числовое значение линейной величины (диаметра, длины, и
т. д.) в выбранных единицах измерения.
Действительный размер - размер, установленный измерением с
допустимой погрешностью.
Предельные размеры – два допустимых размера, между которыми должен
находится, или которым может быть равен действительный размер.
Номинальный размер – размер относительно которого определяются
предельные размеры и который служит началом отсчёта отклонений (рис.
5.1.). Номинальный размер посадки - Номинальный размер, общий для
отверстия и вала, составляющих соединение (рис. 7.1.).
2. Отклонение – алгебраическая разность между размером
(действительным, предельным и т. д.) и соответствующим номинальным
размером.
Действительное отклонение - алгебраическая разность между
действительным и номинальным размерами.
Предельное отклонение - алгебраическая разность между
наибольшим предельным и номинальным размерами. Различают
верхнее и нижнее отклонения.
Верхнее отклонение - алгебраическая разность между наибольшим
предельным и
номинальным размерами (рис. 7.1.). ES и es –
верхнее отклонение соответственно для отверстия и вала.
Нижнее отклонение- алгебраическая разность между наименьшим
предельным и
номинальным размерами (рис. 7.1.). EI и ei –нижнее
отклонение соответственно для отверстия и вала.
Среднее отклонение – среднее арифметическое верхнего и нижнего
отклонений.
25
Основное отклонение – одно из двух отклонений (верхнее или
нижнее), используемое для определения положения поля допуска
относительно нулевой линии.
3. Нулевая линия – линия, соответствующая номинальному размеру, от
которой откладываются отклонения размеров при графическом
изображении допусков и посадок. Если нулевая линия расположена
горизонтально, то положение отклонения откладываются вверх от неё, а
отрицательные вниз (рис. 7.1.).
4. Допуск - разность между наибольшим и наименьшим предельными
размерами или абсолютная величина алгебраической разности между
верхним и нижним отклонениями (рис. 7.1.). Допуск обозначается
буквой Т.
Допуск системы – (стандартный допуск) – любой из допусков,
устанавливаемых системой допусков.
Допуск посадки – сумма допусков отверстия и вала, составляющих
соединение
5. Поле допуска – поле ограниченное верхним и нижним отклонениями.
Поле допуска определяется числовым значением допуска и его
положением относительно номинального размера. При графическом
изображении поле допуска заключено между двумя линиями,
соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно
нулевой линии.
Поле допуска посадки – в графическом изображении посадок это поле
заключённое между двумя линиями, соответствующими наибольшему и
наименьшему зазорам или натягам посадки (рис. 7.2.).
6. Квалитет – (степень точности) – ступень градации значений допусков
системы. Каждый квалитет содержит ряд допусков, которые всистеме
допусков ипосадок рассматриваются как соответствующие
26
приблизительно одинаковой точности для всех номинальных
размеров.
7. Единица допуска – множитель в формулах (уравнениях) допусков
системы, являющийся функцией номинального размера.
8. Вал – термин, применяемый для обозначения наружных
(охватываемых) элементов деталей.
Основной вал – вал, верхнее отклонение которого равно нулю.
9. Отверстие - термин, применяемый для обозначения внутренних
(охватывающих) элементов деталей.
Основное отверстие – отверстие, , нижнее отклонение которого равно
нулю
10. Зазор – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия
больше размера вала (рис. 7.3.). Зазор обозначается буквой S.
Наименьший и наибольший зазоры – два предельных значения, между
которыми должен находится зазор (рис. 7.2.).
Средний зазор – среднее арифметическое наибольшего и
наименьшегонатягов.
Действительный зазор – зазор, определяемый как разность
действительных размеров отверстия и вала.
11. Натяг – разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер
вала больше размера отверстия (рис. 7.3.). Натяг обозначается буквой
N.
Наименьший и наибольший натяг – два предельных значения, между
которыми должен находится натяг (рис. 7.2.).
Средний натяг– среднее арифметическое наименьшего и наибольшего
зазоров.
Действительный натяг – натяг, определяемый как разность
действительных размеров вала и отверстия до сборки деталей.
27
12. Посадка – характер соединения деталей, определяемый величиной
получающихся в нём зазоров или натягов
Посадка с зазором – посадка, при которой обеспечивается зазор в
соединении (поле допуска отверстия расположено над полем допуска
вала). К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя
граница поля допускаотверствия совпадает с верхней границей поля
допуска вала (рис. 7.2. и 7.4.)
Посадка с натягом – посадка, при которой обеспечивается натяг в
соединении (поле допуска отверстия расположено под полем допуска
вала). (рис. 7.2. и 7.5.)
Переходная посадка – посадка, при которой возможно получение как
зазора, так и натяга (поля допусков отверстия и вала перекрываются
частично или полностью) рис.7.2.и 7.6.).
Посадки в системе отверстия - посадки, в которых различные зазоры и
натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием
(рис. 7.7,а.).
Посадки в системе вала - посадки, в которых различные зазоры и натяги
получаются соединением различных отверстий с основным валом (рис.
7.7,б.).
13. Гладкое цилиндрическое соединение – соединение, в котором
поверхности отверстия и вала круглые цилиндрические.
Плоское (с параллельными плоскостями) соединение - соединение, в
котором поверхности отверстия и вала круглые плоские, параллельные
между собой.
Условное обозначение основных отклонений состоит из одной или
двух букв латинского алфавита. Прописными буквами обозначены
основные отклонения отверстий, а строчными – валов. Набор входящих в
28
систему основных отклонений с их условными обозначениями
представлен на рис. 7.8.
В обозначениях полей допусков допуск определённого квалитета
обозначается его номером. Условное обозначение поля допуска состоит
из обозначений основного отклонения и квалитета (допуска). Примеры
условных обозначений полей допусков: валов – h6. d11; отверстий – H6.
D11.
Условное обозначение посадки состоит из обозначений полей допусков
отверстия и вала, которые записываются в виде дроби с горизонтальной
или косой чертой или разделяются тире. Примеры: ----- ; H7/g6; H7 –g6.
При необходимости в отдельном обозначении допуска по ЕСДП
(допуска системы) применяют буквы IT.(IT6. IT10 т.е. допуск по
квалитету 6-му; допуск по квалтету10-му).
Рисунок №7…
29
ЕСДП СЭВ для всех диапазонов размеров устанавливает 19 квалитетов,
которым присвоены номера 01, 0, 1, 2,э…. 16,17 Они образуют единую
шкалу точностей, применяемых в машиностроении и приборостроении.
Ориентировочная применяемость квалитетов: квалитеты 01 … 7 –
допуски средств измерения, в том числе калибров; квалитеты 4…12
допуски размеров в посадках; квалитеты 12…17 – допуски
неответственных размеров (несопрягаемых или в грубых соединениях).
7. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Резьбовыми соединениями называют разъемные соединения с
помощью резьбовых крепежных деталей-винтов, болтов, шпилек, гаек или
резьбы, нанесенной непосредственно на соединяемые детали (рис.8).
Болт (рис. 8.6.2.) представляет собой стержень с резьбой для гайки
на одном конце и с головкой на другом конце.
30
Винт (рис. 8.6.4) - это стержень, обычно с головкой на одном конце
и с резьбой на другом конце, которым он ввинчивается в одну из
скрепляемых деталей.
Шпилька (рис 8.6.6)- представляет собой стержень с резьбой на
обоих концах; одним концом она ввинчивается в одну из скрепляемых
деталей, а на другом конце ее навинчивается гайка.
Гайка - это деталь с резьбовым отверстием, навинчиваемая на болт или на
шпильку и служащая для замыкания скрепляемых при помощи болта или
шпильки деталей соединения.
Две детали, сопрягаемые резьбой (например, болт или гайка) называют
винтовой парой.
К специальным болтам относят: болты конусные для отверстий из-под
развертки (призонные), предназначенные для предотвращения взаимного
сдвига деталей; откидные болты, применяемые для скрепления деталей
часто
разбираемых
соединений;
фундаментные,
служащие
для
закрепления машин на фундаментах; грузовые (рым-болты).
Шайбы представляют собой подкладки, помещенные под гайки.
Для
стопорения
резьбовых
деталей
от
самоотвинчивания обычно
пользуются гаечными замками. В качестве замков чаще всего применяют
контргайку, пружинные шайбы и стопорные шайбы с зубьями. Применяют
также шплинты, стопорные шайбы с отгибаемыми платами и др. способы
стопорения, например - приварка или крепление деталей.
По форме профиля различают треугольную (рис 8.1.2), прямоугольную (рис
8.1.1), трапецеидальную (рис 8.1.4) и круглую резьбы (рис 8.1.3). В
зависимости от формы стержня, на котором нарезается резьба, могут быть
цилиндрические (рис 8.2.1) и конические (рис 8.2.2). В зависимости от
направления вращения контура, обрезающего резьбу, различают правую
(рис 8.3.1) и левую (рис 8.3.2) резьбы.
31
В зависимость от количества ниток резьбы, из которых она образована,
различают однозаходную (рис 8.4.1), двух - и трехзаходную (рис 8.4.2)
резьбы.
По назначению различают крепежные резьбы, предназначенные для
скрепления деталей; крепежно-уплотняющие резьбы, предназначенные для
скрепления
деталей;
резьбы
для
передачи
движении
(рис
8.7.2),
применяемые в передачах винт-гайка и червячных передачах. Основные
виды стандартных резьб: метрическая (рис 8.5.1), дюймовая (рис 8.5.2),
трубная цилиндрическая (рис 8.5.3) и коническая (рис 8.5.4), коническая
дюймовая, трапецеидальная и упорная.
Резьба крепежных деталей рассчитывается на срез и смятие. Сами же
крепежные детали рассчитывают по
эквивалентным напряжениям в
зависимости от конкретных условий нагруженности соединения.
32
Рисунок №8…
Индексация и схема обозначения болтов, винтов, шпилек и гаек приведена
на рис 9.
33
8. ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Шпонки служат для передачи вращающего момента от вала к
ступице детали (зубчатого колеса, шкива, и т.п.) или, наоборот, от ступицы
к валу.
Различают шпоночные соединения: напряженные и ненапряженные
(рис.10). Ненапряженные шпоночные соединения осуществляют при
помощи цилиндрических (рис 10.7), призматических (рис 10.6)
и
сегментных шпонок (рис 10.8), а напряженные - посредствам клиновых
шпонок (рис 10.2).
Шпонка, находящаяся в пазу вала, называется врезной. Призматические и
сегментные шпонки - врезные.
Призматические шпонки по назначению различают: обыкновенные (рис
10.11) и высокие (рис 10.12) со скругленными или плоскими концами,
предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами;
направляющие (рис 10.9), применяемые в тех случаях, когда ступицы
34
должны иметь возможность перемещаться вдоль валов; скользящие (рис
10.10), перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицами.
Клиновые шпонки по способу расположения их на валах различают:
врезные (рис 10.3), на лыске (рис 10.5), фрикционные (рис 10.4) и
тангенциальные (рис 10.1).
По конструкции клиновые шпонки бывают с плоскими или скругленными
концами или с головкой.
Большинство клиновых шпонок выполняют с уклоном 1:50, реже1:100
На рис. 10 , представлены типы соединений шпонками.
При проектировании шпоночных соединений ширину и высоту шпонок
принимают в зависимости от диаметра вала. Расчет шпоночных
соединений на прочность осуществляют как проверочный на смятие и на
срез. Обычно применяют одновременно от 1 до 3 шпонок на одном валу.
35
РИСУНОК №10…
9. ШЛИЦЕВЫЕ (ЗУБЧАТЫЕ) СОЕДИНЕНИЯ.
Шлицевые (зубчатые) соединения вал-ступица представляют
собой соединения, образуемые выступами- зубьями на валу, входящими во
впадины- шлицы соответствующей формы в ступице. Эти соединения
можно представить как многошпоночные, у которых шпонки выполнены за
одно целое с валом.
Шлицевые соединения имеют по сравнению со шпоночными следующие
преимущества: большую несущую способность при одинаковых габаритах
благодаря значительно большей рабочей поверхности и равномерному
распределению давления по высоте зубьев; большую усталостную
прочность вала; детали на валах (…) лучше центрируются и имеют лучшее
направление при передвижении вдоль вала.
В зависимости от формы профиля зубьев различают соединения с
прямобочными (рис11.2.1), эвольвентными (рис 11.2.2), и треугольными
зубьями (рис 11.2.3) (шлицами).
36
Прямобочные шлицевые соединения имеют наибольшее распространение.
Профиль шлицевых соединений очерчивается окружностью выступов,
окружностью впадин и прямыми, образующими на валу выступы – зубья
постоянной толщины.
Зубчатые соединения применяют как в качестве неподвижных, так и в
качестве подвижных, обеспечивающих возможность осевого перемещения
ступицы по валу.
Прямобочное
зубчатое
соединение
применяется
с
центрированием
ступицы: по боковым сторонам зубьев (рис 11.3.3), и по наружному (рис
11.3.1) и внутреннему (рис 11.3.2) диаметрам. Эвольвентное зубчатое
соединение различают с центрированием ступицы: по боковым сторонам
зубьев и
наружному диаметру. Треугольное зубчатое соединение
применяется лишь в качестве неподвижного лишь при передаче небольших
моментов с центрированием лишь по боковым сторонам зубьев. Иногда
применяются конические зубчатые треугольные соединения с уклоном, как
правило 1:16.
Число и размеры зубьев по их поперечному сечению принимаются в
зависимости от диаметра вала по соответствующему ГОСТу.
Длина зубьев определяется длиной ступицы или величиной хода ее
перемещений.
Расчет шлицевых соединений производится как проверочный на смятие.
37
38
Рисунок №11…
10. КЛИНОВЫЕ, ШТИФТОВЫЕ И КЛЕММОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
Эти соединения являются разъемные. В клиновом соединении
детали соединяются при помощи клина, забиваемого в отверстие этих
деталей (рис.11.2, 11.5, 11.7).
Угол делается таким, чтобы под действием сил, перпендикулярных оси
клина, клин не выжимался из отверстия, т.е. клин должен отвечать
условию самоторможения. Этому условию отвечают клинья у которых tg
меньше 1/30. Клинья бывают односторонние и двусторонние.
В
строительных машинах обычно применяются односторонние клинья. Этот
вид соединения прост по конструкции
и позволяет быстро собирать
соединение. Клиновое соединение применяется при креплении канатов на
барабаны лебедок экскаваторов, кранов, скреперов и др. строительных
машин (рис 10.6, 10.8, 10.9).
В клеммовом соединении (рис.12) детали соединяются при помощи
клеммы, представляющей собой цилиндр с прорезью или состоящей из
39
двух отдельных частей. Такие соединения применяются для подключения
аккумуляторных батарей, закрепления на валах и осях различных деталей,
например рычагов управления, дебалансов и т.п.
Эти соединения могут применяться только при передачи небольших
нагрузок.
Достоинством клеммовых
соединений
является простота
конструкции и возможность перестановки деталей и регулировки их
взаимного расположения
Штифтовые соединения (рис.13) применяют при точной (соосной)
установке соединяемых деталей (фиксирование положения крышки
редуктора относительно корпуса или конических шестерен механизма
реверса и т.д.), в качестве предохранительных деталей (срезающие
штифты) и для соединения деталей, передающих нагрузки.
Необходимый диаметр штифта определяется из расчета на срез.
40
Рисунок№12..
41
42
Рисунок№13
11. Профильные и штепсельные соединения
В
профильных
(бесшпоночных)
соединениях
(рис
14)
соединяемые детали скрепляются между собой по средством взаимного
контакта по плавной некруглой поверхности. К положительным качествам
профильных соединениях можно отнести: 1) отсутствие источников
концентрации
напряжений
кручения,
2)
самоцентрирование,
3)
пониженный шум.
Профильные соединения надежны, но не технологичны, поэтому их
применение ограничено.
Штепсельные соединения применяются, где требуется часто производить
их разборку сборку при хорошем контакте сопряженных деталей,
например, в электрических разъемах.
43
Рисунок №14…
44