Соединение штифтом с валом (5 видео)

Штифтовые соединения применяют для крепления деталей (например, для фиксации соединения вала со втулкой) или для взаимного ориентирования деталей, которые крепят друг к другу винтами или болтами (в соединениях крышки и корпуса, стойки и основания и др.).

Эскиз изделия со штифтовыми соединениями двух видов -вал-зубчатое колесо и крышка-корпус (соединение с применением двух штифтов) представлен на рис. 3.105. Все штифтовые соединения относятся к разъемным неподвижным соединениям, при необходимости штифты извлекают из отверстий, соединение разбирают. Повторная сборка обеспечивает работу сопряжения с тем же уровнем качества, что и первичная.

Из рисунка следует, что штифт сопрягается с двумя деталями. Сопряжение одного штифта (вала) c. отверстиями в двух деталях, например, посадки штифта в крышку и в корпус или сопряжения штифта с отверстиями вала и ступицы зубчатого колеса (в последнем случае можно формально рассматривать даже три сопряжения) требуют применения посадок в системе вала.

При ориентировании деталей относительно друг друга (соединение крышки и корпуса) обычно используют два штифта, хотя для фиксации углового положения деталей, ориентирование которых обеспечивается цилиндрическим сопряжением (например, соединение круглой крышки с корпусом) достаточно одного фиксирующего штифта.

Штифтовые соединения вала со втулкой относятся к разъемным неподвижным соединениям, в которых дополнительный конструктивный элемент (штифт) обеспечивает взаимную неподвижность деталей. Штифт фиксирует детали и в осевом, и в тангенциальном направлениях. Он предотвращает сдвиг зубчатого колеса вдоль оси вала, а также взаимный поворот деталей в соединении.

В отличие от неразъемных соединений вала и втулки с натягом, штифтовые соединения позволяют осуществлять разборку и повторную сборку конструкции с обеспечением того же эффекта, что и при первичной сборке. В штифтовом соединении вала с ответной деталью штифт обычно используется для передачи крутящего момента (в соединениях вращающегося вала с зубчатым колесом или со шкивом), но возможны и другие решения, например, защита вала от поворота относительно неподвижного корпуса.

В штифтовом соединении вала с зубчатым колесом следует различать центрирующее сопряжение — вал-отверстие зубчатого колеса и две собственно штифтовые посадки: штифт-отверстия во втулке зубчатого колеса (два отверстия) и штифт-отверстие вала.

Точность центрирования деталей в штифтовом соединении вала с зубчатым колесом (шкивом, ступицей рычага и др.) обеспечивается посадкой колеса на вал. Это обычное центрирующее гладкое цилиндрическое сопряжение, для которого можно выбрать посадку с очень малыми зазорами или натягами, следовательно, предпочтительны переходные посадки.

Штифтовое соединение крышки и корпуса (рис. 3.106) образует две посадки (штифт-отверстие корпуса и штифт-отверстие крышки), которые используются только для взаимного ориентирования соединяемых деталей, а крепление крышки к корпусу обычно осуществляют с помощью винтовых соединений.

Поскольку поле допуска диаметра штифта одинаково по всей длине, собственно штифтовые посадки являются поеадками в системе вала. Если выбрано основное отклонение потя допуска стандартного штифта (например, ), посадки реализуются в системе основного вала. Если выбрать иное стандартное основное отклонение поля допуска штифта (например, ), собственно штифтовые посадки реализуются в системе неосновного вала, например,

Стандарты предусматривают ряд конструкций штифтов, в том числе штифты конические, штифты цилиндрические с гладкими поверхностями, штифты с лысками, с насечками (для установки в глухие отверстия), штифты трубчатые, в том числе с продольными разрезами. Штифты обычно изготавливают из стали 45, хотя в некоторых случаях допускается изготовление штифтов из сталей А12, 10кп и 20кп. В отдельных случаях возможно их изготовление из качественных конструкционных сталей с закалкой до твердости (54…62) .

Читайте также: Самодельный компрессор с компрессора от зил 131

Стандарты регламентируют номинальные размеры штифтов и поля допусков их основных размеров, что позволяет назначать необходимые типовые посадки штифтов в отверстия корпусов, крышек, втулок и валов.

Гладкие цилиндрические штифты изготавливают с полями допусков основной поверхности

длины штифта — , диаметра глухого отверстия в торце штифта — по , а его глубины — по . Поля допусков резьбовых отверстий в торцах штифтов — по . Конические штифты изготавливают с конусностью 1:50, с полями допусков на угловой размер или и с полем допуска диаметра или .

Типичный ряд длин штифтов в некотором ограниченном диапазоне (в миллиметрах): 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 — отличается от рядов нормальных линейных размеров.

Условное обозначение стандартного штифта включает:

слово «Штифт»;
обозначение типа (не указывают тип 1 и др., если тип однозначно определяется стандартом);
размеры (диаметр d и длину L штифта, при необходимости с указанием поля допуска диаметра);
обозначение стандарта.

Примеры обозначений штифтов:

Штифт 10 тб х 60 ГОСТ 3128-70 — штифт диаметром 10 мм и длиной 60 мм.

Штифт 8 ЛИ х 45 Хим. Оке. прм. ГОСТ 10773-80 — штифт диаметром 8 мм и длиной 45 мм, с покрытием Хим. Оке. прм.

Содержание

Контроль элементов штифтового соединения
Соединение вал-ступица радиальными штифтами
Штифты и штифтовые соединения
1. Расчет конического штифта на прочность
2. Цилиндрический штифт-шпонка
3. Расчет цилиндрического штифта на прочность
Похожие статьи
Резьбовые соединения крепежных изделий
Электротехнические стали. Марки, свойства и области применения
Американская система кодирования сталей AISI-SAE
💡 Видео

Контроль элементов штифтового соединения

Контроль размеров стандартных штифтов осуществляют при их изготовлении, причем контроль наружных размеров не представляет сложности и осуществляется традиционными методами. Контроль элементов штифтового соединения корпусных деталей включает контроль размеров отверстий под штифты и контроль координирующих размеров, определяющих положение осей отверстий.

Контроль диаметров отверстий можно осуществлять универсальными средствами измерений (нутромерами), имеющими соответствующие диапазоны измерений, или калибрами-пробками. Для контроля глубины глухих отверстий в корпусных деталях можно использовать глубиномеры или специальные шаблоны (жесткие калибры).

Для контроля расположения парных штифтовых отверстий широко используются комплексные проходные калибры, с помощью которых осуществляется контроль межосевого расстояния с учетом размеров отверстий и погрешностей их расположения, включая отклонения от перпендикулярности осей базовому элементу. В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля расположения парных штифтовых отверстий представляет собой общее основание, на котором размещены два выступающих цилиндра наибольшего предельного размера, расположенные «идеальным образом» (с номинальным межосевым расстоянием и параллельными осями). Длина рабочих поверхностей цилиндров должна соответствовать длине штифтового сопряжения.

Универсальными средствами измерений, пригодными для контроля размеров и расположения парных штифтовых отверстий являются измерительные микроскопы. Контроль сквозных отверстий осуществляют в проходящем свете, контроль глухих отверстий — в отраженном свете. Контроль размеров и расположения штифтовых отверстий можно также осуществлять с помощью трехкоординатных измерительных приборов.

Эта лекция взята со страницы лекций по нормированию точности:

Видео:Штифты для ваших изобретений (Цилиндрические, установочные)Скачать

Соединение вал-ступица радиальными штифтами

Следует отметить, что штифты в основном предназначены для фиксирования точного взаимного положения деталей, хотя они могут воспринимать сдвигающие случайные нагрузки, а в этом разделе рассматриваются штифты, предназначенные для передачи нагрузок. Как пример рассмотрим применение штифтов в соединениях вал-ступица. По расположению в соединениях вал-ступица различают осевые и радиальные штифты.

Читайте также: Rav4 промежуточные рулевые валы

Осевые штифты являются по сути круглыми шпонками (область применения, конструкцию и расчет см. гл. 6).

Радиальные штифты. После установки они фиксируют насадную деталь (ступицу) в угловом и осевом направлениях
относительно вала, Цилиндрические радиальные штифты (см. рис. 8.4, а) ставят в отверстия с натягом, они удерживаются от лыпадения силами трения, а иногда концы штифтов расклепывают. Конические штифты (см. рис. 8.4, б, в, г) выполняют с конусностью 1:50, их запрессовывают в отверстия, что обычно обеспечивает стопорение штифта, а для исключения возможности выпадения обычного штифта (рис. 8.4, б) можно расклепать один конец штифта или применить штифт с разрезным концом (рис. 8.4, г), у которого при установке разводят разрезной конец, как показано на рис. 8.5, б. Для удобства разборки конические штифты снабжают резьбой (рис. 8.4, в).

Рис, 8.5. Соединение вал-ступица радиальными штифтами

Достоинство штифтовых соединений: простота конструкции.

Недостатки: нетехнологичность (требуется совместное сверление и развертывание отверстий под штифт после сборки ступицы с валом); отверстие под штифт ослабляет детали соединения.

Расчет соединений. При нагружении соединения вращающим моментом Τ в сечениях штифта А-А и Б-Б (рис. 8.5, а, б) возникают напряжения среза, а на цилиндрических поверхностях контакта штифта с деталями соединения возникают напряжения смятия (давление). Для упрощения расчетов принимают, что трение между валом и ступицей отсутствует и вся нагрузка передается за счет сопротивления штифта смятию и срезу. Если толщина ступицы достаточна (D_CT >1,5 d), то нагрузочную способность соединения ограничивают напряжения среза в штифте

рис. 8.5, α, б). В этом случае, исходя из условий прочности τ [τ] , максимальный вращающий момент [7], которым может быть нагружено соединение вал—ступица с одним штифтом, равен

Видео:Цилиндрический штифт DIN 1481 как использовать | ЦКИСкачать

Штифты и штифтовые соединения

Штифты и штифтовые соединения состоят из деталей, соединяемых с применением штифтов.

Штифтовые соединения применяют для фиксации взаимного положения деталей (рис. 1; а, б, в, г), при передаче сравнительно небольших вращающих моментов (рис. 1; д, е). В качестве распространенного примера можно привести фиксацию двумя коническими штифтами взаимного положения корпуса и крышки редуктора (рис. 1, б), чем обеспечивается сохранение их взаимного положения при совместной механической обработке, сборке и разборке редуктора.

Рис. 1. Штифтовые соединения

Достоинства штифтовых соединений: их простота, технологичность и низкая стоимость. Недостаток некоторых штифтовых соединений – ослабление сечения вала отверстием и связанная с этим концентрация напряжений.

Основные типы стандартных штифтов представлены на рис. 1.

Кроме приведенных конструкций имеется много других штифтов, которые находят применение в машиностроении. К ним относятся: конический и цилиндрический с насечкой на наружной поверхности, пружинный, штифты цилиндрические и конические с внутренней резьбой (резьба на штифтах служит либо для их закрепления, либо для извлечения из отверстия при разборке); штифты конические разводные, штифты цилиндрические закаленные и штифты цилиндрические заклепочные (эти штифты с канавками, и их применяют вместо гвоздей или шурупов и др.).

Цилиндрические штифты обычно ставят на рабочее место с гарантированным натягом K7/m6 или по переходной посадке Н7/m6, а в движущихся соединениях – с расклепыванием концов (рис. 1, д).

Твердость незакаленных штифтов – не менее 145 НВ и закаленных – 58…62 HRC.

Конические штифты выполняют с конусностью 1:50, обеспечивающей их самоторможение. Обыкновенные конические штифты (рис. 1, б) ставят при сквозных отверстиях, когда их можно выбивать с противоположной стороны. При глухих отверстиях ставят конические штифты с резьбой для вытаскивания (рис. 1, в). Конические с резьбой на конце (рис. 1, г) и разводные штифты ставят в соединениях, испытывающих динамические нагрузки, толчки и удары, а также в соединениях, движущихся с большой скоростью. После установки разводных штифтов на рабочее место концы их слегка разводят.

Читайте также: Калибры для проверки валов

Штифты изготовляют из стали Ст4, Ст5, Сталь 35, 40 и 45. Просечные штифты рекомендуется изготовлять из пружинной стали (сталь 65Г). При необходимости применяют штифты с термообработкой 45..65 HRC. Шероховатость посадочной поверхности Ra = 0,8…0,4 мкм. Для соединения пластмассовых деталей применяют штифты из пластмасс.

Видео:Устранение люфта с помощью штифта! Новая жизнь старого кардана!Скачать

1. Расчет конического штифта на прочность

Диаметр установочного штифта принимают конструктивно. Диаметр крепежного штифта определяют из расчета штифта на срез.

Рис. 2. Схема сил для расчета конического штифта

Средний диаметр штифта d_ш определяют из условия прочности на срез по двум плоскостям среза (рис. 2):

При действии на штифт силы F, перпендикулярной его оси, условие прочности на срез:

Допускаемое напряжение на срез для штифта, изготовленного из стали указанных марок, [τ_ср] = 35…75 МПа; меньшие значения – при нагрузке с толчками и ударами.

Видео:Шпоночные и шлицевые соединенияСкачать

2. Цилиндрический штифт-шпонка

Диаметральное сечение штифта проверяется на срез, боковая поверхность – на смятие (рис. 3).

Рис. 3. Схема сил, действующих на цилиндрический штифт-шпонку

прочность штифта на смятие:

момент, передаваемый соединением:

Допускаемые напряжения в зависимости от прочности материалов вала и ступицы и от режима работы выбирают в пределах [σ_см] = 60…150 МПа (меньшие значения выбирают для чугунных ступиц и при неравномерной и ударной нагрузке, а большие – для стальных ступиц).

Видео:Шпоночное и шлицеовое соединенияСкачать