Штифтовые и профильные соединения

Штифтовые соединения служат для соединения осей и валов с уста­новленными на них деталями при передаче небольших вращающихся моментов. Образуются совместным сверлением соединяемых деталей и установкой в отверстие с натягом специальных цилиндрических или конических штифтов (рис. 66). Соединения предназначены для точного взаимного фиксирования деталей, а также для передачи небольших нагрузок.

Рис.66 Штифтовые соединения

Рис.67 Конструкции штифтов

Известны цилиндрические (рис.67,а,б), конические (рис.67, в, г, д), цилиндрические пружинные разрезные (рис.67, е), просечённые цилиндрические, конические и др. (рис.67, ж, з, и, к), простые, забиваемые в отверстия (рис.67, б, в), выбиваемые из сквозных отверстий с другой стороны (гладкие, с насечками и канавками, пружинные, вальцованные из ленты, снабжённые резьбой для закрепления или извлечения (рис.67, д) и т.д. Применяются специальные срезаемые штифты, служащие предохранителями.

По назначению их разделяют на силовые и установочные. На рис. 68 по­казана установка цилиндрического штифта. В качестве силовых использу­ют конические и фасонные штифты.

Рис. 68. Соединение цилиндрическим штифтом

При больших нагрузках ставят два или три штифта (под углом 90 или 120°). При передаче знакопеременной нагрузки эти штифты следует уста­навливать так, чтобы исключить их выпадение. Материал штифтов — сталь Ст5, Стб, 40, 35Х и др. Гладкие штифты выполняют из стали 45 и А12, штифты с канавками и пружинные – из пружинной стали.

При закреплении колёс на валу штифты передают как вращающий момент, так и осевое усилие.

Достоинства штифтовых соединений:

- простота конструкции;

- простота монтажа-демонтажа;

- точное центрирование деталей благодаря посадке с натягом;

- работа в роли предохранителя, особенно при креплении колёс к валу.

Недостатком штифтовых соединений является ослабление соединяемых деталей отверстием.

Подобно заклёпкам штифты работают на срез и смятие. Соответствующие расчёты выполняют обычно как проверочные

Штифты с канавками рассчитывают также, как гладкие, но допускаемые напряжения материала занижают на 50%.

Профильные соединения относятся к бесшпоночным соединениям. Соединяемые детали скрепляются между собой посредством взаимного контакта по некруглой поверхности. Простейшим профильным соединени­ем является соединение с валом или с осью, как показано на рис. 69, а.Более совершенными являются профильные соединения с овальным контуром поперечного сечения. По сравнению со шпоночными и шлицевыми соединениями профильные обеспечивают лучшее центрирование и более высокую прочность, но сложность изготовления профильного отверстия ограничивает их применение. Расчет па прочность профильных соединений сводится в основном к проверке их рабочих поверхностей на смятие.

Рис. 69. Профильные соединения

Вопросы для самопроверки

- В чём различие между разъёмными и неразъёмными соединениями?

- В чём состоит принцип конструкции резьбовых соединений?

- Каковы области применения основных типов резьб?

- Каковы достоинства и недостатки резьбовых соединений?

- Для чего необходимо стопорение резьбовых соединений?

- Какие конструкции применяются для стопорения резьбовых соединений?

- Как распределяется нагрузка по виткам при затяжке резьбы?

- Как учитывается податливость деталей при расчёте резьбового соединения?

- Какой диаметр резьбы находят из прочностного расчёта?

- Какой диаметр резьбы служит для обозначения резьбы?

- Опишите конструкции, разгружающие болт от восприятия попереч­ных сил.

- Если рассчитан диаметр болта d₁, как определяют остальные (какие?) размеры болта? В каком случае применяют проверочный и проектировочный расчеты?

- Опишите работу пружинной шайбы. Предохраняют ли эти шайбы дета­ли от задиров, увеличивают ли опорную поверхность?

- В какой резьбе, в треугольной или трапецеидальной, меньше потери на трение?

- Можно ли применять дюймовую резьбу при проектировании новых ма­шин? Почему? Запишите обозначение этой резьбы на чертеже, если диаметр нарезаемой части винта равен одному дюйму.

- Перечислите резьбы для крепления деталей и для передачи движения.

- По сравнению с трапецеидальной резьбой упорная передает осевую силу (большую или меньшую). Почему?

- Ваше мнение: какой основной недостаток имеют зубчатые соединения?

- Как назвать шпонку 1, показанную на рисунке, ее назначение?

- Какими гранями (боковыми или верхней и нижней) передается вращающий момент врезными призмати­ческими и клиновыми шпонками?

- Дайте определение детали — шпонке.

- Сколько деталей включает шпоночное и сколько — зубчатое соединение?

- Как называется деталь 3 на рисунке?

- Как называется соединение, показанное на рисунке? Какой недостаток имеет это соединение?

- Как называются детали, показанные на рисунке?

- Определите по рисунку тип зубьев (шлицев) на валах.

- Какова конструкция и основное назначение штифтовых соединений?

- Каковы виды нагружения и критерии расчёта штифтов?

- Какова конструкция и основное назначение шпоночых соединений?

- Каковы виды нагружения и критерии расчёта шпонок?

- Какова конструкция и основное назначение шлицевых соединений?

- Каковы виды нагружения и критерии расчёта шлицов?

- Каково назначение шлицевых соединений? Их разновидности. Какие шлицевые соединения стандартизованы?

- Каким достоинствами обладают шлицевые соединения по сравнению со шпоночными?

- Какими применяют способы центрирования шлицевых прямоточных и эвольвентных соединений? Чем обусловлен выбор способа центрирования?

- Каковы основные критерии работоспособности шлицевых соединений? Как устанавливают размеры шлицевых соединений?

- Каково назначение шпоночных соединений? Из разновидности. Материал шпонок. Недостатки шпоночных соединений.

- В каких случаях применяют призматические шпонки? Как получают для них пазы в ступице и на валу?

- Какие достоинства имеют соединения сегментными шпонками и когда рекомендуют применять такие соединения?

- Каковы основные критерии работоспособности соединений призматическими и сегментными шпонками? Как устанавливают размеры призматических и сегментных шпонок?

- Почему для разных ступеней одного и того же вала рекомендуют назначать одинаковые по сечению шпонки исходя из ступени меньшего диаметра и располагать их на одной образующей?

- Как выполняют проверочный расчет призматической шпонки?

- Что представляет собой винтовая линия при развертке прямого кругового цилиндра на плоскость?

- Что такое профиль резьбы, шаг резьбы, угол профиля и угол подъема резьбы?

- Какие различают типы резьб по профилю, по назначению? Какие из них стандартизованы?

- Почему метрическая резьба с крупным шагом имеет преимущественное применение в качестве крепежной? В каких случая применяют резьбы с мелким шагом?

- Какие основные виды резьбовых соединений применяют в машиностроении? Дайте их сравнительную оценку.

- Какие различают болты и винты по назначению и конструкции?

- На каких принципах основаны применяемые способы стопорения резьбовых деталей от самоотвинчивания?

- Из каких материалов изготовляют резьбовые и крепежные детали? Что характеризуют числовые обозначения класса прочности стального винта, например, класс прочности 5. 6?

- От каких основных факторов зависит момент завинчивания в резьбовом соединении?

- Почему в винтовых механизмах для передачи движения применяют не треугольные, а трапецеидальный профиль резьбы? От чего завесит КПД винтовой пары?

- Какие напряжения испытывает болт в момент затягивания?

- Какие напряжения испытывает предварительно затянутый болт, поставленным с зазором, при нагружения соединение сдвигающей силой?

- Какие напряжения испытывает болт, поставленный без зазора в отверстие из-под развертки, при нагружения соединение сдвигающей силой?

- Почему предварительно затянутый болтовом соединении, нагруженный внешней растягивающей силой, принимают податливые болты и жесткие стыка?

- Почему нецелесообразна, большое увеличение глубины завинчивания (высоты гайки)?

- Для какой резьбы угол между гранями витка равен нулю?

1. Метрической

2. Трапецеидальной

3. Прямоугольной

4. Упорной

- Для какой резьбы угол между гранями витка равен 30 градусам?

1. Метрической

2. Трапецеидальной

3. Прямоугольной

4. Упорной

-. Какая резьба имеет профиль в виде неравнобочной трапеции?

1. Метрическая

2. Трапецеидальная

3. Прямоугольная

4. Упорная

- Какие резьбы относятся к крепежным?

1. Метрическая

2. Упорная

3. Прямоугольная

4. Трапецеидальная

- Какая резьба обеспечивает самый высокий к.п.д.?

1. Треугольная

2. Прямоугольная

3. Трапецеидальная

4. Упорная

- Резьба М12. Что обозначает цифра 12?

1. Наружный диаметр резьбы

2. Средний диаметр резьбы

3. Внутренний диаметр резьбы

4. Шаг резьбы

- Какие крепежные детали используются для стопорения резьбовых соединений?

1. Болт

2. Винт

3. Шайба

4. Шплинт

- Для какой резьбы коэффициент рабочей высоты профиля равен 0,5?

1. Упорной

2. Трапецеидальной

3. Треугольной

4. Прямоугольной

- Какие из перечисленных резьб выполняются только самотормозящими?

1. Метрическая

2. Трапецеидальная

3. Упорная

4. Прямоугольная

- Какие из способов стопорения гаек основаны на принципе повышения и стабилизации трения в резьбе?

1. Контргайки

2. Пружинные шайбы

3. Жесткое соединение гайки со стержнем винта

4. Жесткое соединение гайки с деталью специальными шайбами

- Какой болт называется напряженным?

1. Затянутый до приложения внешней нагрузки

2. Нагруженный внешней растягивающей силой

3. Нагруженный силой, действующей в плоскости стыка

4. Нагруженный моментом, действующим в плоскости стыка

- Какая деформация является определяющей при расчете резьбы на прочность?

1. Растяжение и изгиб

2. Растяжение и срез

3. Срез и смятие

4. Смятие и изгиб

- По каким напряжениям проверяют прочность болта, если болты установлены без зазора, а внешняя нагрузка сдвигает соединение (момент действует в плоскости стыка)?

1. Среза и растяжения

2. Среза и смятия

3. Среза и изгиба

4. Среза и кручения

- При эксцентричном нагружении болта, которое возникает из-за непараллельности опорных поверхностей детали и гайки или головки болта, в стержне болта, кроме напряжений растяжения, возникают дополнительные напряжения, значительно превосходящие указанные. Какие это напряжения?

1. Сжатия

2. Среза

3. Кручения

4. Изгиба

- При установке болтов с зазором и действии внешней нагрузки, сдвигающей детали в стыке, необходимо затянуть болтовое соединение так, чтобы исключить возможность смещения соединяемых деталей. Какие напряжения возникают в стержне болта в этом случае?

1. Среза

2. Среза и смятия

3. Растяжения

4. Растяжения и кручения

- Чему равен угол между гранями витка в метрической резьбе?

1) 55 градусов

2) 33 градуса

3) 30 градусов

4) 60 градусов

- Как называется деталь, показанная на рисунке?

1. Болт

2. Винт

3. Шпилька

4. Винт с потайной головкой

- Как называется деталь, показанная на рисунке?

1. Болт

2. Винт

3. Шпилька

4. Винт с потайной головкой

- Как называется деталь, показанная на рисунке?

1. Болт

2. Винт

3. Шпилька

4. Гайка

- Как называется деталь, показанная на рисунке?

1. Болт

2. Винт

3. Шпилька

4. Гайка

- Как называется соединение, показанное на рисунке?

1. Болтовое

2. Резьбовое

3. Разъемное

4. Винтовое

- Как называется резьба, показанная на рисунке?

1. Трапецеидальная

2. Метрическая

3. Упорная

4. Дюймовая

- Как называются конструктивные элементы, показанные на рисунке?

1. Центровые отверстия с углом конуса 60 градусов

2. Базирующие отверстия

3. Конические впадины

4. Отверстия под установочные винты

- Укажите форму центрового отверстия (согласно ГОСТ 14034-74), показанного на рисунке.

1. Форма А

2. Форма B

3. Форма T

4. Форма F

- Укажите форму центрового отверстия (согласно ГОСТ 14034-74), показанного на рисунке.

1. Форма А

2. Форма B

3. Форма T

4. Форма F

- Укажите форму центрового отверстия (согласно ГОСТ 14034-74), показанного на рисунке.

1. Форма А

2. Форма B

3. Форма T

4. Форма F

- Какое соединение показано на рисунке.

1. Шпоночное

2. Шлицевое

3. Штифтовое

4. Резьбовое

- Как называются детали, показанные на рисунке?

1. Шпонки

2. Шлицы

3. Штифты

4. Шпонки призматические

- Укажите исполнение шпонки (согласно ГОСТ 8789-68), показанной на рисунке.

1. Шпонка призматическая, исполнение 1

2. Шпонка призматическая, исполнение 2

3. Шпонка призматическая, исполнение 3

4. Шпонка призматическая

- Укажите исполнение шпонки (согласно ГОСТ 8789-68), показанной на рисунке.

1. Шпонка призматическая, исполнение 1

2. Шпонка призматическая, исполнение 2

3. Шпонка призматическая, исполнение 3

4. Шпонка призматическая

- Укажите исполнение шпонки (согласно ГОСТ 8789-68), показанной на рисунке.

1. Шпонка призматическая, исполнение 1

2. Шпонка призматическая, исполнение 2

3. Шпонка призматическая, исполнение 3

4. Шпонка призматическая

- Определите, какая резьба у болта, пока­занного на рис. 13.1

1. Левая

2. Правая

3. Определить нельзя

- Что называется шагом резьбы?

1. Расстояние между двумя одноименными точками резьбы одной и той же винтовой линии

2. Расстояние между двумя одноименными точками двух рядом расположенных вит­ков резьбы

- Определите наименование резьбового из­делия, показанного на рисунке а) и б).

1. Болт

2. Винт

3. Шпилька

4. Определить нельзя

- Определите нормальную глубину ввинчи­вания стальной ( = 450 МПа) шпильки с резьбой М20 (материал детали — чугун)

1) 10 мм

2) 15 мм

3) 20 мм

4) 26 мм

5) 40 мм

- Какую резьбу следует выбрать при проек­тировании тяжело нагруженного крепеж­ного узла (без уточнения осевой нагрузки, диаметра и шага резьбы)?

1. Метрическую

2. Дюймовую

3. Прямоугольную

4. Трапецеидальную

5. Упорную

- Можно ли для изготовления винтов (бол­тов, шпилек) применять чугун?

1. Можно

2. Нельзя

- Назовите формулу проектировочного рас­чета для напряженного болтового соедине­ния при отсутствии последующей затяжки

1)

2)

3)

4)

5)

- Назовите расчетную формулу для опреде­ления допускаемого напряжения среза для болта

1)

2)

3)

4)

5)

- В каком случае расчетное напряжение больше: когда детали соединяются с упру­гой прокладкой или без прокладки?

1. С упругой прокладкой

2. Без прокладки

- Назовите формулу для определения высо­ты гайки

1)

2)

3)

- Назовите тип шпонки, наиболее приемле­мой для выходного вала с конической по­верхностью

1. Призматическая с плоским торцом

2. Призматическая с закругленным торцом

3. Сегментная

4. Клиновая без головки

5. Специальная

- Какое шпоночное соединение применяет­ся для передачи больших вращающих мо­ментов с переменным режимом работы?

1. Врезное

2. Тангенциальное

3. Фрикционное

- Какие материалы применяют для изготов­ления шпонок?

1. Углеродистая сталь

2. Чугун

3. Латунь

4. Бронза

- Назовите основные преимущества зубча­тых соединений по сравнению со шпо­ночными

1. Большая нагрузочная способность

2. Лучшее центрование соединяемых деталей

3. Меньшая длина ступицы

- Зубчатые (шлицевые) соединения прове­ряют по условию прочности на...

1) ...изгиб

2) ...кручение

3) ...смятие

4) ...срез