89. Зубчатые и штифтовые соединения Зубчатые (шлицевые) соединения
Для этого типа соединений вал фрезеруют так, что продольные выступы образуют как бы несколько зубьев (шпонок), расположенных по окружности. В ступице, сидящей на валу детали, делается отверстие с пазами соответствующей формы посредством инструмента, называемого протяжкой.
Рабочими поверхностями, так же как и в призматическом шпоночном соединении, являются боковые поверхности зубьев вала и ступицы.
Эти стороны (в поперечном сечении) могут быть плоскими параллельными, плоскими наклонными и криволинейными, очерченными по эвольвенте.
Центрирование сидящей на валу детали с выступами может осуществляться по внешнему диаметру D вала или по внутреннему d или по боковым сторонам выступов, а центрирование – только по боковым сторонам.
Размеры элементов прямобочных соединений и эвольвентных выбираются по ГОСТу.
Эвольвентные шлицевые соединения хорошо центрируют детали на валу. Зубья этих соединений утолщаются к основанию, имеют меньшую концентрацию напряжений и, следовательно, прочнее по сравнению с выступами. В тех случаях, когда допустимая несоосность вала и сидящей на нем детали ограничена жесткими пределами, центрирование соединения боковыми гранями применить нельзя. Наибольшая точность
центрирования достигается по диаметру d или по D.
Если деталь в процессе работы должна перемещаться вдоль вала, то выступы делают на валу по всей длине продольного хода детали.
Зубчатые соединения имеют следующие преимущества по сравнению со шпоночными:
лучшее центрирование деталей и направление их при перемещении вдоль вала;
значительно меньшее ослабление вала;
значительно меньшее напряжение смятия за счет больших поверхностей контакта;
высокая точность изготовления, чем обеспечивается концентричность соединения, точность зазоров, равномерность распределения давления по длине;
Штифтовые соединения
Штифтовое соединение (рис.79) отличается простотой изготовления. Отверстие для штифта сверлится одновременно в ступице и в вале, после чего обрабатывается разверткой. Недостатком штифтового соединения является значительное ослабление вала отверстием под штифт. Это соединение не рекомендуется применять для крепления деталей в средней части вала и особенно тогда, когда вращающий момент передается в обе стороны вала.
В ответственных машинах, когда возможна случайная перегрузка, например в продольно-строгальных станках с реечной подачей стола, это соединение применяется как средство предохранения от поломки ответственных деталей.
Рис.79 Штифтовое соединение
90. Крепежные изделия
Для соединения деталей и крепления узлов машин применяют болты, винты, шпильки, гайки, шайбы, называемые крепежными изделиями.
Болтом называется стержень, имеющий на одном конце головку, а на другом –винтовую резьбу, на которую навертывается гайка.
Винт отличается от болта тем, что резьбовым концом он ввертывается в резьбовое гнездо, имеющееся в соединяемой детали. Винты могут иметь головку различного диаметра и формы.
Болты бывают с полукруглой головкой и квадратным подголовком. Такие болты применяют для крепления металлических пластин к деревянным. Подголовок удерживает болт от провертывания при затяжке гайки. Наиболее распространенными являются болты с шестигранной головкой. Головки болтов с диаметром до 16 мм обычно получают высадкой в холодном, а свыше 16 мм в горячем состоянии. Резьба болтов может быть выполнена нарезанием, а на малых и средних диаметрах – накаткой на стержне. Винты небольших диаметров получают обтачиванием из профилированных прутков.
Шпильки представляют собой стержни с резьбой на обоих концах. Одним концом шпилька ввертывается в гнездо, имеющееся в детали, а другим концом проходит в отверстие другой детали и на него навертывается гайка. Гайками называют детали, имеющие сквозное центральное отверстие с внутренней резьбой, а снаружи – грани для захвата ключом или какое-либо другое устройство для захвата гайки. Гайки бывают низкие, нормальной высоты и высокие. Гайки изготовляют штамповкой из полосового материала или из профилированных прутков на специальных станках.
Шайбы подкладывают под гайки или под головки болтов и винтов с целью увеличения опорной поверхности или для предохранения ее от задирания при затяжке гайкой или головкой винта.
Шайбы, подобно гайкам, получают штамповкой из листового материала или точением из круглых прутков.
В зависимости от шероховатости поверхностей крепежные изделия делятся на изделия нормальной точности и изделия повышенной точности.
Изделия нормальной точности имеют шероховатость, соответствующую знаку V 3, а изделия повышенной точности частично обрабатываются по знак V 5 (например, стержень болта) и остальное – под знак V 4.
На крепежные изделия имеются стандарты, нормирующие их назначение, форму, размеры, качество и др.
Материалами для стандартных крепежных изделий служат стали углеродистые и легированные с временным сопротивлением в =(3000/6000) кг/см ², сплавы цветных металлов и некоторые пластмассы.
Краткий обзор некоторых крепежных соединений. Соединения с прокладками являются прочно-плотными, а все остальные без прокладок на этих же рисунках- прочные.
Прокладки бывают жесткие – металлические и эластичные, кожаные, картонные, пластмассовые и др.
Плотность при тех или иных прокладках, а также прочность соединения и крепежных деталей-болтов, шпилек, винтов – обеспечивают расчетом. Болтовые, шпилечные и винтовые соединения – разъемные, характеризующиеся тем, что при демонтаже (разборке) соединяющие детали не разрушают, и они годны для повторного употребления. Крепежные детали стандартные по диаметру и форме, а длину их определяют конструктивно.
Высота головки болтов по ГОСТу берется равной Н = (0,55/ 0,65) d, где d – внешний диаметр резьбы.