РОЗ’ЄМНІ ТА НЕРОЗ’ЄМНІ З’ЄДНАННЯ

ПРИЗНАЧЕННЯ, ЗАГАЛЬНІ ВИМОГИ ДО З’ЄДНАНЬ

• Деталі, що складають конструкцію технічного засобу, пов’язуються між собою відповідними способами, які отримали назву зв’язки. Вони розділя-ються на рухомі і нерухомі. Наявність рухомих зв’язків у механізмах і ма-шинах (кінематичні пари – наприклад, різні шарніри, зубчасте зачеплення) обумовлена їх кінематичними схемами. Формування нерухомих зв’язків визначається необхідністю розділення загальної конструкції технічного засобу на вузли і деталі для спрощення виробництва, полегшення складання, ремонту та транспортування.

​

• Нерухомі зв’язки мають назву з’єднання.
• З’єднання є важливими елементами машинобудівних конструкцій. Досвід експлуатації технічних засобів виявив, що велика кількість відмов у їх роботі пов’язана з незадовільною якістю з’єднань. Тому основним критерієм працездатності з’єднань (а також відповідних розрахунків) є міцність.

​

​

РОЗ’ЄМНІ ТА НЕРОЗ’ЄМНІ З’ЄДНАННЯ

• За ознакою роз’ємності всі види з’єднань можна розділити на роз’ємні і нероз’ємні.
• До роз’ємних з’єднань, які можуть розбиратися без руйнування деталей, що їх складають, належать: різьбові з’єднання; шпонкові з’єднання; шліцьові з’єднання; профільні з’єднання; штифтові з’єднання; клинові з’єднання.
• До нероз’ємних з’єднань, які не можуть розбиратися без руйнування деталей, що з’єднуються, або їх поверхонь, належать: зварні з’єднання; заклепкові з’єднання; з’єднання з натягом; паяні з’єднання; клейові з’єднання.

​

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО РІЗЬБОВІ З’ЄДНАННЯ

• Різьба – це виступи, утворені на основній поверхні гвинтів або гайок і розташовані за гвинтовою лінією.
• Різьбові з’єднання є одними з найбільш поширених роз’ємних з’єднань, які здійснюються за допомогою деталей, що мають зовнішню (болти, гвинти, шпильки та ін.) і внутрішню (гайки, різьбові отвори в корпусних деталях) різьбу.

​

ПЕРЕВАГИ ТА НЕДОЛІКИ РІЗЬБОВИХ З’ЄДНАНЬ

• За формою основної поверхні роздрізняють циліндричні та конічні різьби. У машинобудуванні найбільш поширені циліндричні різьби. Конічну різьбу застосовують для щільних з’єднань труб, пробок тощо.
• За формою профілю різьби розрізняють трикутну (відповідний контур abc , прямокутну, трапецеїдальну, круглу та інші різьби.
• За напрямком гвинтової лінії розрізняють праву (найбільш поширену) і ліву різьби.
• За числом заходів відрізняють однозахідну (найбільш поширену), двозахідну та інші різьби.

• Багатозахідні різьби застосовуються в гвинтових механізмах.
• Усі геометричні параметри різьб і допуски на їх розміри регламентуються відповідними стандартами.
• За призначенням розрізняють різьби кріпильні і різьби ходові (для гвинтових механізмів). До кріпильних різьб належать різьба метрична з трикутним профілем (a=600) – основна кріпильна різьба; трубна (a=550) – із округленими вершинами і западинами (ГОСТ 6357-73); кругла (ГОСТ 6042-71) та ін.
• До ходових різьб належать трапецеїдальна симетрична (ГОСТ 9484-73)

Метрична різьба

Дюймова різьба

Трубна різьба

​

Упорна різьба

Кругла різьба

• Різьбові з’єднання здійснюються з застосуванням кріпильних деталей, до яких належать болти та шпильки з гайками, гвинти. При необхідності різьба нарізується на сполучених поверхнях деталей, що з’єднуються.

​

​

ТЕОРІЯ ГВИНТОВОЇ ПАРИ

• Гвінтову лінію складає гіпотенуза прямокутного трекутника при навертиванії на прямий круговий цилиндр.

• До основних геометричних параметрів різьби належать d – зовнішній діаметр; d1 – внутрішній діаметр; d2 – середній діаметр; h – робоча висота профілю; р – крок різьби; р1 – хід різьби (р1= рn, де n – число заходів); a - кут профілю; y - кут підйому гвинтової лінії за середнім діаметром,

РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ

​

​

• Механічні властивості кріпильних деталей нормуються. Відповідно до ГОСТ 1759-70 на болти, гвинти і шпильки встановлено 12 класів міцності, кожний з яких позначається двома числами. При цьому перше число, перемножене на 100, означає границю міцності необхідного матеріалу sВ (МПа), а друге, перемножене на 10 (у відсотках), – відношення границі текучості до границі міцності (sТ /sВ). На гайки встановлено 7 класів міцності при позначенні кожного одним числом, яке перемножене на 100 дає значення механічних напружень від дослідного навантаження F.

​

• Під дією сил тертя між витками різьби та на опорній поверхні гвинта або гайки, зовнішніх осьових сил Q, зусилля попереднього затягування з’єднання QП (приймається QП = 1,3Q) стержень гвинта підлягає деформаціям кручення та розтягування, а витки різьби – деформаціям зсуву та згинання.

При статичному навантаженні характерними є два типи руйнування різьбових з’єднань – обрив стержня гвинта (частіше) та зрізання витків різьби.

З урахуванням зусилля попереднього затягування діаметр стержня (внутрішній діаметр різьби) визначається за формулою

​

• де n – коефіцієнт запасу міцності (для гвинтів середніх діаметрів n = 1,5...3, для гвинтів малих діаметрів n = 4...5).

​

• Перевірка міцності різьби на зрізання виконується за формулою

​

​

ШПОНКОВІ ТА ШЛІЦЬОВІ З’ЄДНАННЯ

• Призначення, достоїнства і недоліки:
• Шпонкове з’єднання здійснюється за допомогою спеціальної деталі – шпонки, яка закладається у відповідні пази, що виконані на сполучених поверхнях деталей, що з’єднуються. Воно забезпечує нерухоме скріплення деталей для передачі крутного моменту.

​

​

• До переваг шпонкових з’єднань слід віднести простоту і надійність конструкції, зручність складання і розбирання, невисоку вартість.
• Недоліки з’єднання визначаються ослабленням суцільних перерізів сполучених деталей і наявністю концентраторів напружень.

​

ОСНОВНІ ТИПИ СТАНДАРТНИХ ШПОНОК І ЇХ ПОРІВНЯНА ХАРАКТЕРИСТИКА

• Найбільш поширені в машинобудівних конструкціях такі типи шпонок :
• – клинова врізна (ГОСТ 8791-68), створює напружений стан за верхньою та нижньою гранями шпонки і передає крутний момент за рахунок сил тертя на них ;
• – призматична звичайна з округленими кінцями (ГОСТ 8789-68), сприймає навантаження бічними гранями;

​

• – призматична напрямна врізна із закріпленням на валу (ГОСТ 8790-68), допускає переміщення маточини вздовж осі валу ;
• – сегментна (ГОСТ 8794-68) ;
• – кругла (не стандартизована).

​

ПЕРЕВІРНИЙ РОЗРАХУНОК

​

• Призматичні звичайні шпонки працюють на зминання бокових граней та зрізання. При заданому крутному моменті Т, що передається з’єднанням, потрібна довжина шпонки l визначається за поданими нижче формулами:

​

- за умови попередження зминання,

- за умови попередження зрізання,

• З двох значень довжини шпонки потрібно задати більше. Якщо. розміри поперечного перерізу шпонки (b * h) вибираються з таблиць стандарту залежно від діаметра вала d, то довжина шпонки визначаються з умов попередження тільки зминання.

​

​

МАТЕРІАЛ ТА ДОПУСТИМА НАПРУГА

ШЛІЦЬОВІ З’ЄДНАННЯ

Шліцьове з’єднання можна умовно уявити як багатошпонкове, у якого шпонки виготовлені безпосередньо на валу. Призначається для передачі значних крутних моментів. За допомогою шліцьового з’єднання забезпечується як нерухоме, так і рухоме (з відносним осьовим переміщенням сполучених поверхонь) скріплення деталей.

​

​

​

• Класифікація шліцьових з’єднань:
• а) по характеру з’єднання
• б) нерухомі
• в) рухомі
• г) по формі зуба

− прямобічні (ГОСТ 1139-58),

− евольвентні (ГОСТ 6033-51)

− трикутні (регламентовані відповідними нормалями) з’єднання.

​

• По способу центрирувания ступици відносно вала:
• а) центрирование по наружному диаметру;
• б) центрирование по внутрешнему диаметру;
• в) центрирование по боковым поверхням зубьев

​

​

З’ЄДНАННЯ З НАТЯГОМ

• З’єднання цього типу забезпечує нерухоме скріплення деталей за рахунок сил тертя, що виникають між охоплюючою та охоплюваною поверхнями при складанні деталей за групою посадок з натягом. Такий спосіб з’єднання застосовують для складання деталей, навантажених значними зусиллями, або тих, що підлягають при роботі впливу вібрацій та ударів – для з’єднання валів із зубчастими колесами або бандажів черв’ячних коліс з маточинами. Окрім гладких, у таких з’єднаннях застосовують накатані деталі. Надійність з’єднання при цьому забезпечується за рахунок вдавлення зубців накатки в циліндричну поверхню сполученої деталі.

• Засоби отримання з’єднань з натягом
• а) запрессовка
• б) нагрев охоплюющей деталі
• в) охолодженя охвативаемой деталі
• г) гидрозапрессовка
• д) нагнетание мастила під тиском в зону контакта.

​

​

​

​

ЗВАРНІ З’ЄДНАННЯ

​

• З’єднання деталей при зварюванні супроводжується місцевим нагріванням поверхонь, що з’єднуються, до розплавленого або пластичного стану. Зварюванням можна з з’єднувати як металічні, так і неметалічні деталі.
• Зварне з’єднання вважається найбільш досконалим нероз’ємним з’єднанням.

​

​

• Найбільш поширеними способами зварювання є електродугове, електроконтактне та газове (хімічне). Також застосовують нові способи зварювання – терт
• ям, вибухом, ультразвуком та ін.
• При електродуговому зварюванні під дією тепла електричної дуги оплавляються сполучені поверхні і їх метал разом з металом електрода, який обмазується захисним покриттям або під шаром флюсу, утворюють міцний шов.

• Таким способом зварюються конструкційні сталі будь-яких марок. Електродугове зварювання високолегованих сталей, а також сплавів на основі алюмінію, міді, молібдену проводиться в середовищі захисного газу – аргону або гелію. Метал практично необмеженої товщини дозволяє зварювати електрошлакове зварювання.
• При газовому зварюванні розігрівання поверхонь, що з’єднуються, і прутка присаджувального матеріалу забезпечується згорянням газу (ацетилену) в струмені кисню. Таке зварювання застосовується для герметичного з’єднання деталей відносно малої товщини.

• При електродуговому зварюванні залежно від взаємного розташування деталей відрізняються з’єднання встик , внапустку , таврові та кутові . При цьому збільшення товщини деталей потребує додаткового розділування поверхонь.

• При розрахунках для з’єднань встик, які навантажуються стискаючою (розтягуючою силою Р, контролюється умова міцності

​

​

При розрахунках для з’єднань внапустку, навантажених силою Р, контролюється умова міцності

КЛЕЄВІ З’ЄДНАННЯ

• З’єднання конструкційних матеріалів склеюванням широко викорис-товується в різних галузях машинобудування. Це є нероз’ємні з’єднання за допомогою клею,який створює тонку прослойку між деталями.

• Вибір клею здійснюється залежно від виду матеріалів, що склеюються, і робочих температур. Так, клеї марок БФ-2 і БФ-4 (розчини синтетичних смол у спирті або ацетоні) застосовуються для склеювання металів і сплавів між собою та неметалічними матеріалами. Епоксидні клеї ЭД-5, ЭД-6 використовуються для склеювання сталі, міді, алюмінію та його сплавів, пластмас. В електро- та приладобудуванні використовуються епоксидний К-8 і феноло-вінілацетатний ВК-20 струмопровідні клеї.

​