Соединение деталей посадкой с натягом

Содержание

 

 

Введение 

 

1. Резьбовые соединения

 

1.1 Резьба

 

1.2 Основные типы крепежных  деталей

 

1.3 Способы стопорения резьбовых соединений

 

2. Заклепочные соединения

 

3. Сварные соединения

 

3.1 Стыковое соединение

 

3.2 Нахлесточное соединение

 

4. Соединения пайкой и  склеиванием

 

4.1 Соединение пайкой

 

4.2 Соединение склеиванием

 

5. Клеммовые соединения

 

6. Шпоночные и зубчатые (шлицевые) соединения

 

6.1 Шпоночные соединения

 

6.2 Оценка соединений призматическими  шпонками и их применение

 

6.3 Зубчатые (шлицевые соединения)

 

7. Соединение деталей посадкой  с натягом

 

7.1 Оценка и область  применения

 

Заключение

 

Список литературы

 

 

Введение

 

 

 Деталь – такая часть  машины, которую изготавливают без  сборочных операций. Детали могут  быть простыми (гайка, шпонка) или  сложными (корпус редуктора).

 

 Среди большого разнообразия  деталей машин выделяют такие,  которые применяют почти во  всех машинах (болты, валы, механические  передачи и т.д.). Эти детали  называют деталями общего назначения. Все другие детали (поршни, лопатки  турбин, гребневые винты и т.п.) относятся к деталям специального  назначения.

 

 Детали общего назначения  применяют в машиностроении в  очень больших количествах.

 

 Поэтому любое совершенствование  методов расчета и конструкции  этих деталей, позволяющее уменьшить  затраты материала, понизить стоимость  производства, повысить долговечность,  приносит большой экономический  эффект.

 

 Резьбовые соединения

 

 Соединение деталей  с помощью резьбы является  одним из старейших и наиболее  распространенных видов разъемного  соединения. К ним относятся соединения  с помощью болтов, винтов, шпилек, винтовых стяжек и т.д. 

 

 

1.1 Резьба

 

 

 Резьба – выступы,  образованные на основной поверхности  винтов или гаек и расположенные  по винтовой линии.

 

Классификация резьб:

 

 По форме профиля:

 

 упорные;

 

 треугольные;

 

 прямоугольные;

 

 круглые;

 

 трапецеидальные;

 

 По форме основной  поверхности:

 

 цилиндрические;

 

 конические;

 

 По назначению:

 

 крепежные;

 

 ходовые;

 

 специальные;

 

 По направлению винтовой  линии:

 

 правые;

 

 левые.

 

Методы изготовления резьбы:

 

 Нарезкой вручную метчиками  или плашками. Способ малопроизводительный. Его применяют в индивидуальном  производстве и при ремонтных  работах.

 

 Фрезерованием на специальных  резьбофрезерных станках. Применяют для нарезки винтов больших диаметров с повышенными требованиями к точности резьбы.

 

 Накаткой на специальных  резьбонакатных станках-автоматах.  Этим высокопроизводительным и  дешевым способом изготовляют  большинство резьб стандартных крепежных изделий. Накатка существенно упрочняет резьбовые детали.

 

 Литьем на деталях  стекла, пластмассы, металлокерамики  и др.

 

 Основными элементами  резьбы являются диаметр наружный  d, средний d2 и внутренний d1; шаг S, угол профиля а, высота профиля h (рис. 31)

Рис. 1 Элементы резьбы

 

 

1.2 Основные типы крепежных  деталей

 

 

 Для соединения деталей  применяют болты, винты, шпильки  с гайками (рис.1).

 

 Болтом называется  крепежная деталь, представляющая  собой цилиндрический стержень, как правило, с шестигранной  головкой на одном конце и  винтовой резьбой на другом. Головки  болтов могут иметь и другую  форму: квадратную, прямоугольную,  полукруглую с квадратными головками  или усом.

 

 Винт отличается от  болта наличием прорези (шлица)  под отвертку. Винты подразделяются  на два типа: крепежные и установочные. Основные типы крепежных винтов  различаются по форме головки  (цилиндрическая, полукруглая, потайная, полупотайная).

 

 Шпилька – цилиндрический  стержень, на обоих концах которого  нарезана резьба.

 

 Гайка представляет  собой деталь призматической  формы, снабженную сквозным, а  иногда глухим осевым резьбовым  отверстием.

Рис. 1. а — болт; б —  винт; в - шпилька; г — установочный винт; д — гайка; e — пружинная шайба; ж — деформируемая шайба; з — плоская шайба

 

 

 Основным преимуществом  болтового соединения (рис.2) является  то, что при нем не требуется  нарезать резьбу в соединяемых  деталях. К недостаткам можно отнести следующее: обе соединяемые детали должны иметь место для расположения гайки или головки винта; при завинчивании и отвинчивании гайки необходимо удерживать головку винта от проворачивания; по сравнению с винтовым болтовое соединение несколько увеличивает массу изделия и искажает его внешние очертания.

Рис.2 Болтовое соединение, Винтовое соединение.

 

 

Винты и шпильки применяют  в тех случаях, когда постановка болта невозможна или нерациональна. Например, нет места для размещения гайки, нет доступа к гайке, при  большой толщине детали необходимо глубокое сверление и длинный  болт и т.п.

 

Если при эксплуатации деталь часто снимают и затем  снова ставят на место, то ее следует  закреплять болтами или шпильками, так как винты в многократном завинчивании может повредить резьбу в детали. Повреждение резьбы в  этом случае более вероятно, если деталь изготовлена из малопрочных хрупких материалов, например из чугуна, дюралюминия и т.п.

 

Подкладную шайбу ставят под гайку или головку винта  для уменьшения смятия детали (гайкой, если деталь сделана из менее прочного материала(пластмассы, дерева и т.д.), предохранения чистых поверхностей деталей от царапин при завинчивании гайки(винта); перекрытия большого зазора отверстия. В других случаях подкладную шайбу использовать нецелесообразно. Кроме подкладных шайб применяют стопорные или предохранительные шайбы, которые предохранят соединение от самоотвинчивания.

 

Шпонки – это конструктивный элемент, служащий для соединения с  валом деталей передающих вращательное и колебательное движение. По конструкции шпонки делятся на призматические, сегментные, клиновые (рис.3).

Рис. 3. Шпонки: а – призматическая; б – сегментная, в – клиновая.

 

 

1.3 Способы стопорения резьбовых соединений

 

 

 Самоотвинчивание разрушает соединение и может привести к аварии. Предохранение от самоотвинчивания весьма важно для повышения надежности резьбовых соединений и совершенно необходимо при вибрациях, переменных и ударных нагрузках. Вибрации понижают трения и нарушают условие самоторможения в резьбе.

 

Существует много способов стопорения или предохранения от самоотвинчивания:

 

1. Повышают и стабилизируют  трение в резьбе путем постановки  контргайки, пружинной шайбы, применения  резьбовых пар в резьбе и  т.п. контргайка создает дополнительное  натяжение и трение в резьбе. Пружинная шайба поддерживает  натяг и трение в резьбе  на большом участке самоотвинчивания. Кроме того, упругость шайбы значительно уменьшает влияние вибрации на трение в резьбе, а остальные кромки ее прорези затрудняют поворот гайки (головки винта) относительно детали при отвинчивании.

 

2. гайку жестко соединяют  со стержнем винта, например, с  помощью шплинта или прошивают  группу винтов проволокой. Способы  стопорения этой группы позволяют производить только ступенчатую регулировку затяжки соединения.

 

3. гайку жестко соединяют  с деталью, например, с помощью  специальной шайбы или планки.

 

 

2. Заклепочные соединения

 

 

 Клепаное соединение - неразъемное. В большинстве случаев  его применяют для соединения  листов и фасонных профилей. Соединение  образуют расклепыванием стрежня  заклепки, вставленное в отверстие  деталей. 

 

 При расклепывании  вследствие пластических деформаций  образуется замыкающая головка,  а стержень заклепки заполняет  зазор в отверстии. Силы, вызванные  упругими деформациями деталей  и стержня заклепки, стягивают  детали. Относительному сдвигу деталей  оказывают сопротивление стержни  заклепок и частично силы трения  в стыке.

 

 Отверстия в деталях  продавливают или сверлят. Сверление  менее производительно, но обеспечивает  повышенную прочность. При продавливании  листы деформируются, по краям  отверстия появляются мелкие  трещины, а на выходной стороне  отверстия образуется острая  кромка, которая может вызвать  подрез стержня заклепки. Поэтому  продавливание иногда сочетают  с последующим рассверливанием.

 

 Клепку (осаживание стержня)  можно производить вручную или  машинным способом. Машинная клепка  дает соединения повышенного  качества, так как она обеспечивает однородность посади заклепок и увеличивает силы сжатия деталей. Стальные заклепки малого диаметра (до 10 мм) и заклепки из цветных металлов ставят без нагрева – холодная заклепка. Стальные заклепки диаметром больше 10 мм перед установкой в детали нагревают – горячая клепка. Предварительный нагрев заклепок, облегчает процесс клепки и повышает качество соединения (достигаются лучшее заполнение отверстия и повышенный натяг в стыке деталей, связанный с тепловыми деформациями при остывании).

 

 Клепаные соединения  применяются для деталей, материал  которых плохо сваривается, и  в тех конструкциях, где важно  растянуть во времени развития  процесс разрушения. Например: разрушение одной или нескольких из тысяч заклепок крыла самолета еще не приводит к его разрушению, но уже может быть обнаружено и устранено при контроле и ремонте.

Рис. 3. Клепаное соединение

 

 

3. Сварные соединения

 

 

 Сварное соединение  – неразъемное. Оно образуется  путем сваривания материалов  деталей в зоне стыка и не  требует никаких вспомогательных  элементов. Прочность соединения  зависит от однородности и  непрерывности материала сварного  шва и окружающей его зоны. Сварное соединение является  наиболее совершенным из неразъемных  соединений, так как лучше других  приближает составные детали  к цельным. При сварном соединении проще обеспечить условия равнопрочности, снижения массы и стоимости изделия.

 

 Применяемые в современном  машиностроении виды сварки весьма  разнообразны. Каждый из них имеет  свои конкретные области применения. Из всех видов сварки наиболее  широко распространена электрическая.

 

Различают два вида электрической  сварки:

 

1. Электродуговая сварка: основана на использовании теплоты  электрической дуги для расплавления  металла. Для защиты расплавленного  металла от вредного действия  окружающего воздуха на поверхность  электрода наносят толстую защитную  обмазку, которая выделяет большое  количество шлака и газа, образуя  изолированную среду. Этим обеспечивают  повышение качества металла сварного  шва, механические свойства которого  могут резко ухудшиться под  влиянием кислорода и азота  воздуха. 

 

 С той же целью  производят сварку под флюсом. Этот вид сварки в настоящее  время считается основным видом  автоматической сварки. Производительность  автоматической сварки в 10 –  20 раз и более выше ручной. Повышение производительности достигают путем применения тока 1000 – 3000 А вместо 200 – 500 А при ручной сварке. Это обеспечивает более рациональное формирование шва и повышает скорость сварки.

 

 В то время как  при ручной сварке образование  шва достигается в основном  за счет металла электрода,  при автоматической сварке шов  формируется в значительной степени  за счет расплавленного основного  металла, что не только сокращает  время сварки, но и значительно  снижает расход электродного  материала. Автоматическая сварка под слоем флюса обеспечивает высокие и, что особенно важно, однородные, на зависящие от индивидуальных качеств сварщика механические свойства соединений.

 

 В электрошлаковой  сварке источником нагрева служит  теплота, выделяющаяся при прохождении тока от электрода к изделию через шлаковую ванну. Электрошлаковая сварка предназначена для соединения деталей большой толщины. Толщина свариваемых деталей практически не ограничивается. Толщина свариваемых деталей практически не ограничивается. Электрошлаковая сварка позволяет заменять сложные и тяжелые цельнолитые и цельнокованые конструкции сварными из отдельных простых отливок, поковок и листов, что значительно облегчает и снижает стоимость производства. Эта сварка применена и для чугунных отливок.

 

2. Контактная сварка основана  на использовании повышенного  омического сопротивления в стыке  деталей и осуществляется несколькими  способами. 

 

 При стыковой контактной  сварке через детали пропускают  ток, сила которого достигает  нескольких тысяч ампер. Основное  количество теплоты выделяется  в месте стыка, где имеется  наибольшее сопротивление; металл  в этой зоне разогревается  до пластического состояния или  даже до поверхностного оплавления. Затем ток выключают, а разогретые  детали сдавливают с некоторой  силой – происходит сварка  металла деталей по всей поверхности  стыка. Этот вид сварки рекомендуют  применять для стыковых соединений  деталей, площадь поперечного  сечения которых сравнительно  невелика.

 

 При точечной контактной  сварке соединение образуется  не по всей поверхности стыка а лишь в отдельных точках, к которым подводят электроды варочной машины.

 

 При шовной контактной  сварке узкий непрерывный или  прерывистый шов расположен вдоль  стыка деталей. Эту сварку выполняют  с помощью электродов, имеющих  форму дисков, которые катятся  в направлении сварки. Точечную  и шовную сварку применяют  в нахлесточных соединениях преимущественно для листовых деталей толщиной не более 3 – 4 мм и тонких стенок арматурных стенок. В отличии от точечной шовная сварка образует герметичное соединение.