46. Соединения типа "вал - ступица": Профильные соединения. Штифтовые соединения.

Общие сведения. Профильными называют соединения, в которых ступица (втулка) насаживается на фасонную поверхность вала и та­ким образом обеспечивается жест­кое фиксирование деталей в окружном направлении и передача вращения.

Профильные соединения рас­считывают на смятие. Условие прочности по допускаемым напря­жениям для соединения:

(6.11)

где l – длина соединения, обычно l = (1-2)d; b – ширина

прямолинейной части грани; – допускаемое напряжение смя­тия, для термообработанных поверхностей = 100-140 МПа.

Штифтовые соединения

Штифтовые соединения применяют при небольших нагрузках преимущественно в приборостроении.

Основные типы штифтов стандартизованы. Их изготовляют из углеродистых сталей 30, 45, 50 и др.

Штифтовое соединение работает на срез и смятие. Для расчета соединения используют те же зависимости. Условие прочности при срезе радиального штифта;

(6.12)

а условие прочности по смятию:

(6.13)

где F_t – срезающая сила (осевая или окружная); i – число по­верхностей среза; – площадь штифта при срезе; – площадь поверхности смятия (сжатия); = 70-80 МПа – допускаемое напряжение при срезе; = 200-300 МПа – допускаемое напряжение при смятии.

Срезающая сила при передаче вращающего момента

Рис. 6.16. Схемы к расчету соединений радиальным (а) и осевым (б) штифтами: d – диаметр штифта; d₁ – диаметр вала.

Осевые штифты (круглые шпонки) применяют в машиностроении для передачи вращающего момента в неразъемных соединениях. Штифты диаметром d = (0.1-0.15)d_в и длиной l = (3-4)d_в (d_в – диаметр вала) устанавливают по посадке с натягом Н7/r6 в отверстия, совместно просверленные и развернутые при оборке в валу и ступице по стыку посадочных поверхностей (рис. 6.16 б). Материалы детали и вала должны иметь примерно одинаковую твер­дость для исключения увода сверла в сторону менее твердого материала.

Число штифтов для передачи заданного вращающего момента

Многоштифтовые соединения этого типа по прочности близки к шлицевым.

60. Резьбовые соединения

Резьбовыми называют соединения деталей с помощью резьбы. Они являются наиболее распространенным видом разъемных соеди­нений.

Резьба и ее параметры

Резьба является основным элементом резьбового соединения. Резьба образует выступы по винтовой линии на поверхности винта и гайки (наружная и внутренняя). Может изготавливаться на цилинд­рической (цилиндрическая резьба) и конической (коническая резьба) поверхностях заготовки. Бывает правая, если винтовая линия направлена вверх слева направо, и левая при направлении ее вверх права налево. Наиболее применяемые правые резьбы. Если на поверхность детали наносится один винтовой выступ, резьбу назы-

вают однозаходной. Применяют также многозаходные резьбы.

Основные параметры цилиндрической резьбы (рис.6.17): d, D – наружные диаметры соответственно болта и гайки; d₁, D₁; d₂, D₂ – внутренние и средние диаметры резьбы; d₃ – внутренний ди­аметр болта по дну впадины; Р – шаг (расстояние между одноимен­ными сторонами двух смежных профилей); – угол подъема резьбы, т.е. угол развертки винтовой линии по среднему диаметру резьбы: ; P_h – ход резьбы (осевое перемещение гайки за один оборот): для однозаходной резьбы Р_h=Р, для многозаходной – P_h=n·P, где n – число заходов резьбы (рис. 6.18).

Рис. 6.17 Рис. 6.18

По форме профиля крепежные резьбы бывают треугольные и круглые; резьбы винтовых механизмов (ходовые резьбы) - трапецеидальные, упорные, прямоугольные.

Метрическая резьба (ГОСТ 24705-81) – основной вид резьбы крепежных деталей (см. рис. 6.17). Бывает с крупным и мелким ша­гом, но чаще выполняют наиболее износостойкую и технологичную резьбу с крупным шагом.

Дюймовая резьба подобна метрической (α = 55°, у метричес­кой α = 60°).

Трубные резьбы (цилиндрическая и коническая) служат для со­единения труб и арматуры.

Трапецеидальная резьба технологична, отличается высокой прочностью витков и является основной для винтовых механизмов.

Упорная резьба имеет несимметричный профиль витков и выпол­няется на винтах, воспринимающих значительную одностороннюю на­грузку.

Прямоугольная резьба сложна в изготовлении и применяется редко.