Штифтовые соединения

Соединение деталей штифтами – соединения, обеспечивающие точ-ность взаимного фиксирования деталей и, в некоторых случаях, передачу движения от одной детали другой и предохранения передач от перегрузки. Штифты – стержневые детали различных типов и форм (рис.6.9.1):

Рис.6.9.1.Типы и фомы штифтов: гладкие конический (а) и цилиндрический (б); с продольными угловыми канавками конический (в), цилиндрический (г) и цилиндрический с полукруглой головкой (д); с продольным пружинным пазом конический (е) и цилиндрический (ж); трубчатый пружинный с продольным пазом цилиндрический (з)

Штифтовые соединения – соединения с гарантированным натягом – при ус-тановке их забивают в осевом направлении (рис.2, а, в - л) либо затягивают гай-кой (рис.2, б, в). От выпадения штифты удерживаются либо силами трения, ли-бо стяжкой гайкой, либо расклепкой обоих концов (цилиндрические штифты).

Штифты изготавливают из, как правило, из Стали 45, А 12, из пружинной Стали 60С2 и 65Г. Для соединений деталей из пластмасс – из поливинилхлорида. Примеры штифтовых соединений показаны на рис.6.9.2.

Рис.6.9.2. Конструктивные схемы штифтовых соединений: а – в гладкими коническими штифтами; г, д – гладкими цилиндрическими штифтами; е – к – цилиндрическими штифтами с продольными угловыми канавками; л – цилиндрическим пружинным штифтом с центральным сквозным пазом

Наибольшее применение при соединении деталей по плоскостям находят конические штифты: гладкие (при разборке выбиваются со стороны малого диаметра) – рис.6.9.2, а; гладкие с резьбой на большом диаметре (для извлечения при разборке из глухих отверстий) – рис.6.9.2, б; гладкие конические с резьбой на малом диаметре (для затяжки и предохранения от ослабления в ответственных соединениях) – рис.6.9.2, в; а также цилиндрические (универсального применения).

В соединениях с сопряжением деталей по цилиндрическим и коническим поверхностям при относительно небольших нагрузках часто вместо шпонок применяют цилиндрические гладкие штифты (рис.6.9.2, г, д) или с головой и продольными канавками (рис.6.9.2, и - е). Штифты с продольными канавками и сквозными прорезями устанавливают в отверстия после сверления или дополнительной зенковки – выдавленный материал канавок и лепестки прорезей упруго-пластично деформируясь, создает значительные силы трения сцепления в сопряжении и обеспечивает удержание штифтов в отверстиях деталей. Отверстия под гладкие штифты сверлят и развертывают чаще всего совместно у обеих собранных деталей под один размер. Конические штифты изготавливают с конусностью 1:50. Цилиндрические штифты устанавливают по посадке с натягом – например, Н7/u6.

Прочностной расчет штифтов по напряжениям среза производится для штифтовых соединений, предназначенных для передачи крутящего момента и предохранительных устройств (например, муфта предельного крутящего момента – рис.6.9.2, д):

τ_ср = 2·М_кр/(d_c·z_ср·F_cp) ≤ [τ ]_ср = 0,6·σ_в/n, (9.6.1)

где М_кр – передаваемый крутящий момент;

d_c – средний диаметр сопряжения в сечении среза;

z_ср – число поверхностей среза (по схемам рис.6.9.2, а, б, г, е, и z_ср = 1,

по схемам рис.6.9.2, д, з, ж z_ср = 2);

F_cp – площадь среза штифта;

σ_в – временное сопротивление разрыву материала штифта;

n – коэффициент запаса прочности (для соединений, предназначенных

для передачи движения n =1,5…2,0 - в зависимости от степени

ответственности передачи; для срезных штифтов n = 1).

Площадь среза:

- по схеме рис.6.9.2, а, б, г F_cp = π·d_с²/4; (6.9.2)

- по схеме рис.6.9.2, е, и F_cp = d_с·ι_с; (6.9.3)

- по схеме рис.6.9.2, в, д, ж, з F_cp =2·π·d_с²/4, (6.9.4)

где ι_с – длина сопряжения штифт-соединяемые детали.

Зависимости (6.9.1) – (6.9.4) могут использоваться для проверочного расче-та уже имеющегося штифтового соединения либо для проектного расчета – определения, например, фактического напряжения в рассматриваемом сечении с сравнения его с допускаемым напряжением или расчета диаметра штифта, длины сопряжения и др., задаваясь остальными параметрами.

Расчет штифтов, обеспечивающих фиксацию взаимного положения соеди-няемых деталей, как правило, не производится.

Пример. Определить диаметр срезного штифта муфты привода поворотного стенда

при передачи крутящего момента М_кр = 25 Нм, средний диаметр расположения односресного штифта (z_cp = 1) d_c = 40 мм, материал штифта – Сталь 45 (σ_в= 650 Мпа), коэффициент запаса прочности принять n = 1.

Из формулы 6.9.1 и 6.9.2 d = √ 8М_кр•n/(d_c•z_cp•0,6σ_в•π)