МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

О. М. Хомяк, с. О. Ловейкіна з‘єднання деталей машин Навчальний посібник

Київ КНУТД 2002

УДК 621.81

З‘єднання деталей машин / О.М. Хомяк, С.О. Ловейкіна. – Навчальний посібник. – Київ: КНУТД, 2002. – 63 с.

Навчальний посібник призначений для вивчення розділу "З‘єднання деталей машин" навчальних дисциплін "Деталі машин", "Прикладна механіка" та "Основи конструювання та проектування" студентами відповідних спеціальностей.

У посібнику розглянуто основні типи з‘єднань деталей машин, що використовуються в машинобудуванні. Наведено область застосування, порівняльні характеристики, конструкції та основи розрахунку з‘єднань – заклепкових, зварних, паяних, клейових, з‘єднань з гарантованим натягом, різьбових, клинових, штифтових, шпонкових та шліцьових.

Іл. 49. Бібліогр.: 10 назв.

Рецензенти: доктор технічних наук, професор Сівко В.Й.

доктор технічних наук, професор Піпа Б.Ф.

Вступ

Деталі і вузли машин для передачі сил і рухів від одного елемента конструкції до іншого з'єднуються між собою за допомогою різних з'єднань, що підрозділяються на рухомі (наприклад, з'єднання головного вала швейної машини з опорами) і нерухомі (наприклад, з'єднання кришки з корпусом машини). У машинобудуванні термін "з'єднання" прийнято відносити тільки до нерухомих з'єднань деталей машин.

Види з'єднань окремих деталей і вузлів поділяють на дві основні групи: роз‘ємні і нероз‘ємні.

Нероз‘ємними називають такі з'єднання, розбирання яких неможливе без руйнування з‘єднуваних елементів, – заклепкові, зварні, клейові, паяні і з натя­гом (пресові). Вони здійснюються силами молекулярного зчеплення (зварні, паяні і клейові) або механічними засобами (заклепкові, з натягом).

Роз‘ємними називають з'єднання, які можна неодноразово розбирати і знову збирати без руйнування або істотних ушкоджень з‘єднуваних елементів. До таких з'єднань відносяться різьбові, клинові, штифтові, шпонкові, шлицьові (зубчасті) і безшпонкові.

Силові з'єднання повинні по можливості задовольняти умові рівно­міцності з елементами, що з'єднуються. У противному випадку не буде відпо­відно використаний матеріал з‘єднуваних елементів.

З'єднання елементів посудин і трубопроводів, що містять рідини і гази, повинні задовольняти умовам щільності (герметичності). Для цього поверхні з'єднуваних деталей, що контактують, повинні бути стиснуті тиском, що істотно перевищує тиск середовища.

Якщо необхідна висока точність з'єднання під навантаженням, вони повинні задовольняти умові жорсткості.

Нероз‘ємні з‘єднання

1. Заклепкові з‘єднання

1.1. Області застосування, конструкції, технологія виготов­лення заклеп­кових з'єднань

Донедавна заклепкове з'єднання було основним видом нероз‘ємних з'єднань. Останнім часом у зв'язку з великими успіхами в розвитку зварювання область застосування заклепкових з'єднань різко скоротилася. Заклепкові з'єд­нання застосовуються:

1. в особливо відповідальних конструкціях, що зазнають дії різко вира­женого вібраційного навантаження; надійність зварних з'єднань при такому навантаженні ще недостатньо вивчена (при будівництві мостів, у літакобудуванні);

2. у з'єднаннях, нагрів яких при зварюванні неприпустимий через небез­пеку відпуску термооброблених деталей або короблення остаточно оброблених точних деталей;

3. для з'єднання незварюваних деталей (наприклад, кріплення обкладок із фрикційного матеріалу в гальмах і фрикційних муфтах різних машин, кріплення деталей взуття, одягу).

Рис. 1.1. Типи заклепок

У заклепкових з'єднаннях з‘єднувальними елементами служать заклепки, що представляють собою стержень круглого поперечного перерізу з головками по кінцях. Непоставлена заклепка має одну головку, яка називається за­ставною. Друга головка, утворена в процесі клеп­ки, називається замикаю­чою.

Стандартами перед­бачені наступні типи заклепок загального при­зна­чення (рис. 1.1): а) із напівкруг­лою головкою; б) із потай­ною головкою; в) із напів­потайною головкою; г) із напівкруглою низькою го­ловкою; д) із плоскою го­ловкою. Найчастіше засто­совуються заклепки з на­півкруглою головкою як найбільш технологічні з діаметром стержня від 1 до 36 мм.

Рис. 1.2. Види трубчастих заклепок

Крім зазначених стан­дартних заклепок із су­цільним стержнем, у маши­нобудуванні, приладобуду­ванні, машинах і виробах легкої промисловості засто­совують трубчасті заклепки або пістони, виготовлені зі сталевих, мідних, латун­них та інших металевих тонко­стінних трубок. Їх застосо­вують для слабконаван­тажених або нещільних з'єднань. Для з'єднання ме­талевих деталей засто­совують пістони з фланцями (рис. 1.2, а), а для з'єд­нання деталей із еластичних мате­ріалів (шкіри, тканин, деяких пласт­мас та ін.) – пістони з загнутими бортами (рис. 1.2, б).

Заклепки виготовляють із сталі, алюмінію, латуні, міді та інших мате­ріалів. Матеріал закле­пок повинен бути досить пласти­чним для забезпечення формування головок. Сталеві заклепки виготов­ляють з вуглецевих сталей (Ст 2, Ст 3, Сталь 10 кп, Сталь 20 кп), а в спеціальних випадках – із легованої сталі (09Г2, Х18Н9Т). Щоб уникнути хімічної корозії в з'єднаннях застосо­вують заклепки з того ж матеріалу, що і з'єднувані деталі.

Рис. 1.3. Технологія виготовлення

заклепкового з‘єднання

Стержень заклепки вставля­ється в заздалегідь підготовлений (сверд­луванням або продавлюван­ням) отвір у з'єднуваних деталях (рис. 1.3, а), після чого з виступаю­чого кінця заклепки утворюється дру­га головка – замикаюча (рис. 1.3, б). Процес утворення замикаючої голов­ки називається клепкою. З‘єднання деталей ма­шини чи споруди, здій­снене гру­пою заклепок, називається заклепковим швом.

Довжина непоставленої заклеп­ки l визначається з умови:

,де – сумарна товщина з‘єднуваних деталей;d – діаметр стержня заклепки.

Для полегшення постановки заклепки діаметр отвору d₀ з'єднуваних деталей виконують трохи більшим (на 0,5… 1 мм) стержня непоставленої заклепки (рис. 1.3, а). У результаті клепки стержень заклепки осідає і щільно заповнює отвір (рис. 1.3, б). Таким чином, діаметр стержня поставленої заклеп­ки дорівнює діаметру отвору під заклепку.

Клепка виконується вручну із застосуванням пневматичних клепальних молотків, або на спеціальних клепальних машинах. Машинна клепка дає з'єднання підвищеної якості, тому що вона забезпечує однорідність посадки заклепок і збільшує силу стиску деталей.

При застосуванні сталевих заклепок діаметром до 10 мм і заклепок із кольорових металів клепку роблять холодним способом, а при застосуванні заклепок більшого діаметра – гарячим (кінець заклепки підігрівають до 1000 … 1100°С).

Недоліки заклепкових з'єднань наступні: досить велика вага, ослаблення деталей отворами, необхідність виконання трудомістких робіт із клепки, супроводжуваних шумом і вібрацією.