Материал: Детали машин и основы конструирования. Учебное пособие. Нилов В.А., Рукин Ю.Б

К недостаткам клиновых соединений относятся не технологичность конструкции, ослабление основных деталей прорезями для установки клина и необходимость в ответственных случаях устройств, стопорящих клин.

Указанные недостатки ограничивают применение клиновых соединений. Они всѐ же находят применение там, где удобство и быстрота сборки и разборки имеют решающее значение например, в зажимных устройствах станков.

В клиновых соединениях применяют почти исключительно односкосные клинья. Рабочие поверхности клиньев с цилиндрическими или плоскими фасками рис. 9.2.

Уклоны рабочей поверхности клина в зависимости от назначения назначают в пределах 1:100; 1:40; 1:10; 1:4.

Шрифты предназначены для точного взаимного фиксирования деталей, но могут применяться в качестве крепѐжных и предохранительных элементов.

Рис. 9.2 Основные типы штифтов

Шрифты изготавливают из стали марок 45, 15, А12, 35, а также из пружинной стали. Шрифты устанавливают в отверстия, которые в деталях обработаны совместно, и в проектном

85

положении они удерживаются за счѐт сил трения, а иногда концы штифтов расклѐпывают.

9.2. Классификация

По назначению клиновые соединения разделяются на:

-силовые, предназначенные для прочного скрепления деталей;

-установочные, применяемые для установки, регулировки взаимного положения деталей.

Всвою очередь силовые клиновые соединения в зависимости от метода сборки и характера воспринимаемых нагрузок подразделяют на:

-не напряжѐнные, собираемые без предварительной затяжки и предназначенные для восприятия постоянных по величине и знаку усилий;

-напряжѐнные, собираемые с предварительной затяжкой. При нагружении соединений осевыми усилиями, изме-

няющимися по величине и знаку, как правило, применяют напряжѐнные конструкции. В этих соединениях, до приложения внешней нагрузки, при запрессовке клина создаѐтся предварительная затяжка. Величина еѐ должна гарантировать совместность работы соединения при внешней переменной нагрузке. Обязательное условие надѐжной работы таких соединений, сохранение остаточной затяжки деталей соединения после приложения внешней нагрузки.

По форме рабочей поверхности штифты можно разделить на:

-гладкие конические,

-гладкие цилиндрические,

-конические и цилиндрические с насечѐнными канавками,

-цилиндрические пружинные вальцованные из ленты. Наибольшее распространение имеют гладкие конические

штифты, рис. 9.3. Они обеспечивают надѐжное самоторможение и центрирование деталей. Конические штифты в основном применяют в соединениях деталей по плоскостям, стягиваемым крепѐжными болтами. В этих соединениях штифты осу-

86

ществляют фиксацию деталей, а основная нагрузка воспринимается силами трения в стыке, создаваемыми начальной затяжкой болтов.

Рис. 9.3 Штифты конические

Цилиндрические штифты в отверстиях ставят с натягом в точно обработанные отверстия (9.4).

Рис. 9.4 Штифты цилиндрические

87

Штифты с канавками не требуют развѐртывания отверстий и надѐжно удерживаются в них без дополнительных средств крепления. При забивании таких штифтов в отверстия выдавленный ранее из канавок материал упруго деформируется в обратном направлении, создавая повышенные местные давления, повышающие прочность сцепления.

9.3. Расчеты на прочность

При забивании клина суммарные силы на рабочих гранях клина равнодействующие нормальных сил и сил трения наклонены на угол трения θ к нормалям в сторону, обратную перемещению клина рис. 9.5. В установочных клиновых соединениях усилие на стержне равно полезной нагрузке Q = Qвн.

В соединениях с предварительным натягом по условию, что после приложения нагрузки в соединении сохранился натяг Q = (1,25…1,5)Qвн. Из условия равновесия клина можно определить усилие, необходимое для его забивания Р:

P Q tg tg ;

где: α – угол наклона образующей клина к его оси.

При забивании клина изменяется направление сил трения на рабочих гранях и усилие, необходимое для выбивания клина можно определить по зависимости:

Самоторможение клинового соединения возможно, если сила P1, необходимая для его выбивания должна быть больше нуля.

Поэтому:

или: α ≤ 2θ.

88

а)

б)

в)

Рис. 9.5 Расчетные схемы клинового соединения

89