3.2.4. Штифтовые соединения

Штифтовые соединения используются для фиксации взаимного положения деталей (например, корпуса и крышки редуктора) (рис. 3.41), для передачи малых крутящих моментов с вала на деталь, на нем установленную (зубчатое колесо, полумуфту, шкив и т.д.) (рис. 3.42), а также в качестве предохранительного элемента муфт.

Штифтовые соединения просты, технологичны и дешевы. Однако они имеют невысокую несущую способность.

Рис. 3.41. Соединения деталей штифтами для их взаимной фиксации:

а – цилиндрическим; б – коническим; в – коническим с наружной резьбой;

г – коническим с внутренней резьбой; д – в виде призонных болтов

Рис. 3.42. Штифтовое соединение для передачи крутящего момента

Основные типы штифтов (рис. 3.43): цилиндрические гладкие (а, б), конические гладкие (в – д), цилиндрические пружинные (е), просеченные – цилиндрические, конические, с головкой и пр. (ж – к).

Гладкие штифты изготовляют из стали 45 и аналогичных ей, штифты просеченные и пружинные – из пружинных сталей. Цилиндрические штифты ставят в отверстие по посадке с натягом, и они удерживаются силой трения. Для разборки штифты или выколачивают (если отверстие сквозное), или выполняют на одном из концов штифта резьбу (рис. 3.43, г, д).

В соединениях с вибрацией или быстрым вращением на узком конце конического штифта выполняют, например, резьбу с гайкой (см. рис. 3.41, д).

Штифты просеченные не требуют развертывания отверстий, как этого требуют гладкие. Они надежно удерживаются в них без дополнительных креплений.

Конические штифты изготовляют с конусностью 1:50, обеспечивающей самоторможение. Такие штифты допускают многократную сборку-разборку.

Рис. 3.43. Основные типы штифтов:

а – цилиндрический; б – цилиндрический с отверстиями для расклепывания;

в – конический; г – конический с внутренней резьбой; д – конический с наружной резьбой; е – пружинный; ж – к – просеченные (с канавками)

Расчет штифтов выполняется в основном на срез; иногда после этого поверхность проверяется на смятие.

Для односрезного соединения

, (3.52)

где d_шт – диаметр штифта в плоскости среза;

F – сила, действующая в плоскости среза.

Например, если штифт соединяет ступицу с валом, то

, (3.53)

где Т – крутящий момент;

d – посадочный диаметр вала.

При этом предполагается, что всю силу воспринимает одно сечение штифта, как показано на рис. 3.41, а – г. Если штифт пересекает соединяемые детали в двух местах, как на рис. 3.41, д и 3.42, то в расчет берется половинное значение силы. Допускаемые напряжения среза [τ] ≈ (0,2 ... 0,3) σ_т. Для просеченных штифтов значение [τ] берется в 1,3 … 1,5 раз меньше.

Расчет штифтов на смятие. Площадь смятия

А_см = d_шт δ_min, (3.54)

где δ_min – минимальная толщина соединяемых деталей (толщина наиболее тонкого листа).

Условие прочности на смятие:

, (3.55)

где [σ_см] – допускаемое напряжение смятия;

[σ_см] = (0,4…0,5)σ_в;

σ_в – временное сопротивление материала детали.