. Виды соединений: разъёмные, неразъёмные
Виды соединений: разъёмные, неразъёмные

Виды соединений: разъёмные, неразъёмные

Неразъёмными называют соединения, которые невозможно разобрать без нарушения или повреждения деталей. К ним относятся заклёпочные, сварные, клеевые соединения, соединения, полученные пайкой, а также условно посадки с натягом.

Разъёмными называют соединения, которые можно разбирать и вновь собирать без повреждения деталей. К разъёмным относятся резьбовые, шпоночные, шлицевые и другие соединения.

Сварные соединения образуются путём местного нагрева деталей в зоне сварки. Наибольшее распространение получили электрические виды, основными из которых являются дуговая и контактная сварка.

Различают следующие разновидности дуговой сварки:

  • автоматическая сварка под флюсом (этот вид сварки высокопроизводителен и экономичен, даёт хорошее качество шва, применяется в крупносерийном и массовом производстве для конструкций с длинными швами);
  • полуавтоматическая сварка под флюсом (применяется для конструкций с короткими прерывистыми швами);
  • ручная сварка (применяется в тех случаях, когда другие виды дуговой сварки нерациональны, этот вид сварки малопроизводителен, качество шва зависит от квалификации сварщика).

Контактная сварка применяется в серийном и массовом производстве для нахлёсточных соединений тонкого листового металла (точечная, шовная контактные сварки) или для стыковых соединений круглого и полосового металла (стыковая контактная сварка).

Достоинства сварных соединений:

  • невысокая стоимость соединения благодаря малой трудоёмкости сварки и простоте конструкции сварного шва;
  • сравнительно небольшая масса конструкции (на 15-25% меньше массы клёпаной):
    • из-за отсутствия отверстий под заклёпки требуется меньшая площадь свариваемых деталей;
    • соединение деталей может выполняться без накладок;
    • отсутствуют выступающие массивные головки заклёпок;

    Недостатки сварных соединений:

    • прочность сварного шва зависит от квалификации сварщика (устраняется применением автоматической сварки);
    • коробление деталей из-за неравномерности нагрева в процессе сварки;
    • недостаточная надёжность при значительных вибрационных и ударных нагрузках.

    Соединения с натягом осуществляются подбором соответствующих посадок, в которых натяг создаётся необходимой разностью посадочных размеров насаживаемых одна на другую деталей. Взаимная неподвижность соединяемых деталей обеспечивается силами трения, возникающими на поверхности контакта деталей.

    Соединения деталей с натягом условно относят к неразъёмным соединениям, хотя, особенно при закалённых поверхностях, они допускают разборку и новую сборку деталей. Для этого используют:

    • механическое сопряжение;
    • тепловые посадки;
    • охлаждение охватываемой детали.

    Достоинства соединений с натягом:

    • простота конструкции и хорошее базирование соединяемых деталей;
    • большая нагрузочная способность.

    Недостатки соединений с натягом:

    • сложность сборки и, особенно, разборки;
    • рассеивание прочности соединения в связи с колебаниями действительных посадочных размеров в пределах допусков.

    Резьбовые соединения являются наиболее распространёнными разъёмными соединениями. Их образуют болты, винты, шпильки, гайки и другие детали, снабжённые резьбой.

    Резьбы классифицируют в зависимости от:

    • формы поверхности, на которой образуется резьба:
      • цилиндрические;
      • конические;
      • треугольные;
      • упорные;
      • трапецеидальные;
      • прямоугольные;
      • круглые;
      • правые (винтовая линия поднимается слева вверх направо);
      • левые (имеют ограниченное применение);
      • однозаходные;
      • многозаходные;
      • крепёжные (применяют в резьбовых соединениях; имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, а также высокой прочностью и технологичностью);
      • крепёжно-уплотняющие (применяют в соединениях, требующих герметичности; выполняют треугольного профиля, но без радиальных зазоров; как правило, все крепёжные резьбовые детали имеют однозаходную резьбу);
      • для передачи движения (применяют в винтовых механизмах; имеют трапецеидальный (реже — прямоугольный) профиль, который характеризуется меньшим трением).

      Достоинства резьбовых соединений:

      • высокая нагрузочная способность и надёжность;
      • наличие большой номенклатуры резьбовых деталей для различных условий работы;
      • удобство сборки и разборки;
      • малая стоимость, обусловленная стандартизацией и высокопроизводительными процессами изготовления.

      Недостатки резьбовых соединений:

      • наличие большого количества концентраторов напряжений, которые снижают сопротивление усталости при переменных напряжениях.

      Шпоночные соединения состоят из вала, шпонки и ступицы охватывающей детали.

      Шпонка представляет собой брус, вставляемый в пазы вала и ступицы, для передачи вращающего момента между валом и охватывающей деталью.

      Шпоночные соединения подразделяют на:

      • ненапряжённые (при сборке соединений в деталях не возникает предварительных напряжений):
        • с призматическими шпонками (рабочие грани — боковые, не удерживают детали от осевого смещения вдоль вала) по форме торцов различают:
          • со скруглёнными торцами (рисунок 1, исполнение 1);
          • с плоскими торцами (рисунок 1, исполнение 2);
          • с одним плоским, а другим скруглённым торцом (рисунок 1, исполнение 3);
          • с клиновыми шпонками (имеют форму односкосных самотормозящих клиньев с уклоном 1:100, не требуют стопорения ступицы от продольного перемещения вдоль вала, хорошо воспринимают ударные и знакопеременные нагрузки) (рисунок 3);
          • с тангенциальными шпонками (состоят из двух форму односкосных клиньев с уклоном 1:100 каждый, работают узкими гранями, вводятся в пазы ударом, применяются для передачи больших вращающих моментов с переменным режимом работы, в соединении ставят две пары тангенциальных шпонок под углом 120°) (рисунок 4).

          Рисунок 1 — Соединения призматическими шпонками

          Рисунок 2 — Соединение сегментной шпонкой: 1 — винт установочный; 2 — кольцо замковое пружинное

          Рисунок 3 — Соединение клиновой шпонкой

          Рисунок 4 — Соединение тангенциальными шпонками

          Достоинства шпоночных соединений:

          • простота конструкции;
          • сравнительная лёгкость монтажа и демонтажа.

          Недостатки шпоночных соединений:

          • шпоночный паз ослабляет вал и ступицу охватывающей детали не только уменьшением сечения, но, главное, значительной концентрацией напряжений изгиба и кручения;
          • трудоёмкость изготовления.

          Шлицевые соединения образуются выступами — зубьями на валу и соответствующими впадинами — шлицами в ступице охватывающей детали. Рабочими являются боковые стороны зубьев. Упрощенно шлицевые соединения можно рассматривать как многошпоночные.