книги из ГПНТБ / Заплетохин, В. А. Соединения деталей приборов [пособие]

удовлетворительной прочностью (предел прочности при статическом изгибе для различных марок колеблется в пределах от 5 • 107 до 6,5• 107 Па), и специального назначения: повышенной прочности (предел прочности при статическом изгибе до 2 • 108 Па), с электро­ изоляционными свойствами, повышенной влагостойкости и тепло­ стойкости.

Рис. 9.

На рис. 9 показаны примеры конструкций, полученных заформовкой металлических изделий в пластмассы. С целью тепловой или электрической изоляции, удобства эксплуатации и придания краси­ вого внешнего вида заформовкой в пластмассы изготавливают ручки управления приборов (рис. 9,а). Соединительные платы для электро­

монтажа изготавливают заформовкой в электроизоляционные пласт­ массы металлических шестигранных гаек или резьбовых втулок с на­ каткой для предохранения от проворачивания (рис. 9, б ). От осевых смещений резьбовые втулки предохраняются кольцевой выточкой, которую заполняет пластмасса при заформовке. В некоторых кон­ струкциях соединительных плат заформовывают резьбовые шпильки с сетчатой накаткой (рис. 9,в), сетчатая накатка предохраняет шпильку от осевых смещений и от проворачивания. Если заформовы­ вают плоские штампованные детали, то на деталях так же, как и при заформовке в металл, предусматривают отверстия, вырезы и т. п. На рис. 9,з показан способ заформовки монтажных панелей с латун­ ными пластинами для пайки проводов. Медные пластины коллектора электродвигателя малой мощности собирают изолированно друг от друга с помощью заформовки в пластмассы (рис. 9, д).

С целью повышения надежности и стабильности рабочих свойств широко применяется заформовка прозрачными эпоксидными смола­ ми целого функционального электрического блока, смонтированного из отдельных электроэлементов.

Заформовку металлических деталей в резину применяют для

достижения электроизоляции, уплотнения и при изготовлении рези­ нометаллических амортизаторов, предназначенных для защиты при­ боров от ударов, толчков и вибраций. Заформовка осуществляется сырой резиной с последующей вулканизацией в специальных фор­ мах. Этот вид соединения позволяет получить конструкции сложной геометрической формы, различных геометрических размеров и раз­ личной жесткости.

20

Простейший резинометаллический амортизатор представляет со­ бой резину, армированную металлическими втулками (рис. 10,а). Для крепления амортизаторов к приборам в некоторых конструк­ циях в резину заформовывают резьбовые втулки (рис. 10,6) или вин­ ты (рис. 10, в).

единений заформовкой зависит от физико-механических свойств материала детали и формообразующего материала, а также от гео­ метрической формы и размеров заформовываемой детали. Вследствие разности коэффициентов линейного расширения детали и формо­ образующего материала соединения заформовкой, как правило, полу­ чаются неплотными. Поэтому прочность соединений во многом опре­ деляется выступами или впадинами детали, которые заполняет фор­ мообразующий материал.

При конструировании соединений заформовкой задача сводится к определению необходимых размеров детали, обеспечивающих проч­ ность соединения при действии заданных сил или моментов. Расчет на прочность ведется по обычным формулам сопротивления мате­ риалов, исходя из наиболее опасных деформаций.

Рассмотрим расчет соединений заформовкой на трех примерах.

Пример 1. Разработать конструкцию соединения, если на заформованную плоскую деталь шириной Ъ и толщиной S действует сила

21

где [а]д — допускаемые напряжения на разрыв материала детали.

Уравнение прочности на срез формообразующего материала

Q

ZCV— гРср ^ Мм’

где [т]м— допускаемые напряжения на срез формообразующего ма­ териала.

Площадь среза определяется из выражения

Fcp = —4- nz.

где п — число срезов; z — число отверстий. Отсюда следует, что для обеспечения прочности соединения необходимо (при п = 2), чтобы

2Q

(1.17)

^ 2Мм

Пример 2. Разработать конструкцию соединения, если на заформованную цилиндрическую деталь диаметром d действует сила Q,

вырывающая ее из формообразующего материала (рис. 12). Для обеспечения прочности соединения на де­ тали предусматриваем бурт диаметром D.

Р е ш е н и е . Из уравнения прочности на смятие буртом кольцевой площадки формообразующего материала при дейст­ вии силы Q

Q

Из уравнения прочности на срез материала детали по окружности диаметра d

22

Из уравнения прочности на срез формообразующего материала по окружности диаметра D

ТсР = -D H

определим необходимую глубину заформовки опорного бурта

Пример 3. Разработать конструкцию соединения, если на заформованный круглый стержень действует крутящий момент Л/кр. Для обеспечения прочности соединения на части стержня,, подлежащей заформовке, делаем буксу с накаткой наружным диаметром D и дли­ ной I (рис. 13).

6

Р е ш е н и е . Если коэффициент линейного расширения формооб­ разующего материала а мат больше коэффициента линейного расши­

рения материала детали адех, то при изменении температуры между

При появлении в соединении зазора рабочая поверхность зубьев уменьшится. Уравнение прочности на срез формообразующего мате­ риала вершинами зубьев накатки будет

2Л!кр

i= DFCр < ^ м'

Площадь среза

■Fcp = ISz,

23

катки) ; S — длина дуги участка среза формообразующего материала

во впадине.

Так как угол при вершине зуба для стандартной накатки р= 60°, то длину дуги S можно определить как

S = £- •tg Р = t —0,58 8.

Из уравнения прочности при принятом конструктивно наружном диаметре буксы и шаге накатки определим необходимую длину нака­ танной части стержня

D = 5 мм, материал стержня — ст. 3, формообразующий материал —

фенопласт К 18-2 (пресс-порошок). Требуется определить длину на­ катанной части стержня.

Из приложения 4 найдем рекомендуемый шаг накатки £=0,5 мм и размер вала после накатывания 0 5 +q’j“ mm. Расчет ведем с учетом нижнего предельного отклонения, т. е. расчетный диаметр прини­ маем D —5,125 мм.

Из приложения 5 найдем значения коэффициентов линейного

Определим величину диаметрального зазора в соединении по формуле (1.21)

8 = (амат -- адет) TD = (50 • 10-е — 11 • 10-6) • 180 • 5,125 • 10~з = 36 • 10“ « м.

Из приложения 5 найдем предел прочности при растяжении фено­ пласта опч = 30 МПа и выберем допускаемые напряжения на срез формообразующего материала

[т]м = 0,3 спч = 0,3 • 30 = 9 МПа.

Определим необходимую длину накатанной части стержня по формуле (1.22)

2МКр t

Длину накатанной части примем £=6 мм.

24

§ 3. СОЕДИНЕНИЯ СКЛЕПЫВАНИЕМ И ВАЛЬЦЕВАНИЕМ

Склепыванием и вальцеванием получают неразъемные соедине­ ния за счет остаточной деформации одной из деталей соединения.

Соединения склепыванием и вальцеванием применяют для дета­ лей из разнородных материалов, для трудносварпваемых деталей, для соединения большего количества деталей в один пакет. Этот вид соединений широко распространен в конструкциях, подверженных вибрации и ударным нагрузкам, так как надежность других видов соединений в этих условиях недостаточно изучена.

Закладная

голодна

Замыкающая

головка

Рис. 14.

В приборостроении используют соединения, основанные па пла­ стической деформации дополнительной детали-заклепки (рис. 14,а),

непосредственном соединении с помощью выступа (цапфы) па дета­ ли (рис. 14,6), на отгибе края детали по замкнутому контуру — завальцовки (рис. 14,в), при которой край охватывающей детали отгибается внутрь, и развальцовки (рис. 14, г), если край охватывае­ мой детали отгибается наружу.

Заклепка представляет собой цилиндрический стержень с голов­ кой, которая называется закладной. Заклепка вставляется в отвер­ стия соединяемых деталей, а затем из выступающего ее конца обра­ зуется замыкающая головка посредством кленки или развальцовки.

Рис. 15.

Размеры и формы заклепок регламентированы стандартами. За­ клепки со сплошным стержнем отличаются конструктивным оформ­ лением закладной головки. В приборостроении применяются заклеп­ ки с полукруглой головкой (ГОСТ 10299—68; рис. 15,а), с потайной

(ГОСТ 10300—68; рис. 15,6), с полупотайной (ГОСТ 10301—68;

рис. 15, в), с плоской (ГОСТ 10303—68; рис. 15, г), с плоскокониче­ ской (рис. 15,6), с конической головкой и подголовком (рис. 15, е).

Заклепки со сплошными стержнями используют главным образом для соединения металлических деталей, позволяющих произвести удары в процессе клепки. Потайные заклепки ставятся в том случае, если нельзя допустить выступающие части головки и если толщина соеди­ няемых деталей позволяет произвести зенковку отверстий.

25

Для соединения неметаллических деталей, например из фибры, текстолита, гетинакса, керамики и т. п., не допускающих ударов, при­ меняют сверленные заклепки (рис. 16,а), полые заклепки (пистоны) в виде трубок с фланцем (рис. 16,6, в) и с закрытой головкой (рис. 16, г). Замыкающая головка у полых заклепок образуется

путем развальцовки (рис. 16,6). При соединении деталей из мягких материалов (кожа, ткани, пластмассы) необходимо увеличивать опорные площади головок с помощью подкладных шайб (рис. 16, е).

Рис. 16.

Если конструкция не позволяет произвести механическое скле­ пывание или развальцовку, то применяют взрывные заклепки (рис. 17,а), замыкающая головка которых образуется в результате взрыва от подогрева тела заклепки (рис. 17,6).

Заклепки изготавливают из мягких материалов, не требующих сильных ударов при склепывании, сталей 2, 3, 10 и 15, алюминиевых сплавов АД1, АМц и др., ме­ ди Ml и М2, латуни Л62. Для точечных электрических кон­ тактов в виде заклепок при­ меняют серебро и платино­ иридиевый сплав. При выбо­

ре материала заклепки следует избегать появления гальванических пар между заклепкой и соединяемыми деталями; например, нельзя медными заклепками клепать алюминиевые сплавы.

При непосредственном соединении деталей с помощью цапф при­ меняют также склепывание и развальцовку. Цилиндрические цапфы выполняются сплошными, сверленными, раззенкованными и трубча­ тыми. Замыкающая головка сплошных цапф образуется в результате расклепывания и может иметь различные формы. Для других типов цилиндрических цапф замыкающая головка образуется в результате

26

развальцовки. Если цапфы предназначены для передачи крутящего момента, то принимают конструктивные меры, предохраняющие соединенные детали от проворачивания. При передаче небольших крутящих моментов достаточно произвести кернение (рис. 18,а). Если материал цапфы мягче материала детали с отверстием, то отвер­ стию придают некруглую форму. В процессе склепывания материал цапфы деформируется и принимает форму отверстия (рис. 18,6). Более точное центрирование соединяемых деталей обеспечивает при­ менение дополнительной детали — цилиндрического штифта (рис. 18, в). Резьбовые втулки, соединяемые развальцовкой с тонко­ листовыми деталями, предохраняют от проворачивания с помощью накатки на торцевой поверхности цапфы (рис. 18,а).

и к

С помощью развальцовки можно соединять детали не только на краю, но и в середине валика. При соединении, например, двух зуб­ чатых колес (рис. 18, д) на торце валика раззенковывают коническое

углубление до появления острых кромок, которые в процессе сборки развальцовываются. Завальцовкой с помощью раззенкованных углуб­ лений устанавливают камни в металлической оправе (рис. 18, е), слу­ жащие подшипниками в измерительных приборах и часовых меха­ низмах. С помощью раззенкованных углублений развальцовкой соеди­ няют стрелки показывающих приборов с посадочной втулкой (рис. 18,ж ). Завальцовка применяется также для крепления смотро­

При склепывании плоских деталей, расположенных во взаимноперпендикулярных плоскостях, применяют цапфы с прямоуголь­ ным сечением (рис. 18, и) . Для облегчения сборки цапфы делают

27

разрезными с двумя выступами, которые расклепывают в противо­ положные стороны (рис. 18,к). Следует отметить, что применение цапф с прямоугольным сечением ограничено из-за трудоемкости изготовления прямоугольных отверстий.

Точность соединений склепыванием и вальцеванием определяется разностью диаметров деформируемого элемента (заклепки или цап­ фы) и отверстия. Обычно соединение осуществляется по скользящей посадке 3-го или 4-го классов точности. При соединении штампован­ ных деталей точность определяется допусками на листовой материал и точностью вырубки соединяемых деталей.

П р о ч н о с т ь с о е д и н е н и й с к л е п ы в а н и е м и в а л ь ­ ц е в а н и е м . В обычных условиях работы соединения склепыванием п вальцеванием могут быть нагружены поперечной силой Qn, осевой силой Qо или крутящим моментом iHKp. При нагружении соединения

При нагружении соединения осевым усилием Q0, направленным

вдоль оси цапфы, возможны деформации: разрыв стержня, срез

28

головки, смятие опорной поверхности головки. Соответствующие уравнения прочности будут:

на разрыв стержня

Запас в отношении непроворачиваемости определяется прочностью выступающих элементов соединяемых деталей или дополнительных деталей (см. рис. 18, а-г), работающих на срез. Площадь среза

зависит от конструктивных особенностей средств для предохранения от проворачивания, поэтому в каждом частном случае она определя­

с одной (рис. 20, а) и двумя накладками (рис. 20,6). Эти соединения предназначены для передачи главным образом поперечной силы Qn.

29