Что такое штифтовое соединение
Штифтовое соединение. Расчет штифтового соединения. Размеры. ГОСТы.
Штифтовое соединение. Расчет штифтового соединения. Размеры. ГОСТы.
Штифтовое соединение необходимо для взаимной фиксации деталей машин, а также для их скрепления. Штифтовое соединение применяется при передаче небольших нагрузок. Штифты бывают двух типов:
В зависимости от формы различают:
Конические штифты обеспечивают самоторможение, их изготавливаю с конусностью 1 : 50.
Исходя из конструкции рабочей части штифты изготавливают:
Просечные штифты — это с нанесенными ли выдавленными канавками, которые не требуют развертывания отверстия (как на гладких штифтах). Канавки на штифтах создают надежное зацепление, предохраняющее от выпадания во время работы.
Штифтовое соединение ГОСТ. Виды штифтовых соединений.
ГОСТ 3128-70 (СТ СЭВ 239-75) – незакаленные гладкие цилиндрические штифты с диаметрами от 0,6 до 50 мм (рис. 2);
ГОСТ 24296-93 (СТ СЭВ 1487-78) – закаленные гладкие цилиндрические штифты с диаметрами от 0,6 до 20 мм;
ГОСТ 12850.1-93 (СТ СЭВ 1484-78) – цилиндрические штифты с насечками с диаметрами от 1 до 16 мм (рис. 1, д);
ГОСТ 10773-93 (СТ СЭВ 1485-78) – цилиндрические штифты с коническими насечками с диаметрами от 1,6 до 16 мм (рис. 1, е);
ГОСТ 3129-70 (СТ СЭВ 240-75) – гладкие конические штифты (рис. 1, б);
ГОСТ 9465-79 (СТ СЭВ 282-76) – конические штифты с резьбовой цапфой (рис. 1, в, г).
Рис. 1. Штифты и штифтовые соединения.
Расчет штифтового соединения.
Расчет штифтового соединения осуществляется при помощи уравнения прочности штифта на срез.
Диаметр для установочного штифта принимают конструктивно. Диаметр крепежного штифта (рис 1, ж) определяют из расчета на срез. Уравнение прочности на срез выглядит следующим образом:
τср = Р/(π·dш 2 /4) ≤ [τср],
τср – напряжение на срез;
[τср] – допускаемое напряжение на срез;
dш – диаметр штифта;
Р – сила, которая действует на штифт.
Требуемый диаметр штифта рассчитывается по формуле:
dш = 1,13·√(Р/[τср])
Размеры штифтов.
Рис. 2. Гладкие цилиндрические штифты.
Таблица 1. Цилиндрические штифты по ГОСТ 3128-70 (СТ СЭВ 239-75), мм.
Штифтовые соединения
Штифты
Штифты применяются для фиксации взаимного расположения скрепляемых деталей, а также для передачи сил и моментов, действующих в плоскости стыка.
Штифты цилиндрические незакаленные ГОСТ 3128-70 (СТ СЭВ 239-87)
В табл. 1 приведены размеры цилиндрических штифтов. Штифты изготовляются под различные посадки с разным углом фасок.
Рекомендуемые посадки:
Рекомендуемые посадки со штифтами исполнения 1:
Рекомендуемые посадки со штифтами исполнения 2:
Рекомендуемые посадки со штифтами исполнения 3:
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта d=10 мм, L=60 мм, исполнения 1:
Штифт 10×60 ГОСТ 3128-70
То же, исполнения 2:
Штифт 2.10×60 ГОСТ 3128-70
ГОСТ 3128-70 предусматривает диаметр d=0,6…50 мм.
Штифты цилиндрические заклепочные ГОСТ 10774-80 (СТ СЭВ 1486-78)
Для предотвращения выпадения применяются штифты с засверленными концами (табл. 2), которые расклепываются после постановки в сквозное отверстие.
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта типа 1, d=8h9 мм, L=45 мм, без покрытия:
Штифт 8h9×45 ГОСТ 10774-80
То же, типа 2, d=8h11 мм, L=45 мм, с хим. оксидным покрытием, пропитанным маслом:
Штифт 8h11×45 Хим.окс.прм ГОСТ 10774-80
ГОСТ 10774-80 предусматривает диаметр d=1,0…16 мм.
Штифты цилиндрические насеченные ГОСТ 12850-80 (СТ СЭВ 1484-78)
Для предотвращения выпадения также применяют насечные штифты (табл. 3), которые удерживаются от выпадания пластическим деформированием металла, выдавленного при насечке канавок.
Предельные отклонения диаметров d и d1:
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта исполнения 1, d=5 мм, L=50 мм, без покрытия:
Штифт 5×50 ГОСТ 12850-80
Штифты конические незакаленные ГОСТ 3129-70 (СТ СЭВ 240-87)
В табл. 4 приведены размеры конических штифтов.
ГОСТ 3129-70 предусматривает диаметр d=0,6…50 мм.
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта d=10 мм, L=60 мм, исполнения 1, без покрытия:
Штифт 10×60 ГОСТ 3129-70
То же, исполнения 2, с хим. оксидным покрытием, пропитанным маслом:
Штифт 2.10×60 Хим.окс.прм ГОСТ 3129-70
Штифты конические с внутренней резьбой незакаленные ГОСТ 9464-79 (СТ СЭВ 283-87)
Для удобства демонтажа конических штифтов из глухих отверстий применяют штифты с внутренней резьбой (табл. 5) или с резьбовой цапфой (табл. 6). В обеих конструкциях предусмотрена защита резьбы от повреждения при забивании (фаска на резьбовом отверстии или цилиндрический хвостовик на цапфе).
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта d=10 мм, L=60 мм, исполнения 1, без покрытия:
Штифт 10×60 ГОСТ 9464-79
ГОСТ 9464-79 предусматривает диаметр d=6…50 мм.
Штифты конические с резьбовой цапфой незакаленные ГОСТ 9465-79 (СТ СЭВ 282-87)
Условное обозначение:
Пример условного обозначения штифта исполнения 1, d=10 мм, L=80 мм, без покрытия:
Штифт 10×80 ГОСТ 9465-79
То же, исполнения 2, с хим. оксидным покрытием, пропитанным маслом:
Штифт 2.10×80 Хим.окс.прм ГОСТ 9465-79
Штифты цилиндрические с внутренней резьбой по ГОСТ 12207-79
Длины штифтов
Длина штифтов в мм выбирается из ряда:
2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 22; 24; (25); 26; 28; 30; 32; 35; (36); 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; 110; 120; 140; 160; 180; 200; 220; 250; 280; 320; 360; 400.
Длины, приведенные в скобках, применять не рекомендуется.
Штифтовые соединения.
В таблице приведены размеры цилиндрических штифтов с внутренней резьбой, на боковой поверхности которых имеется лыска, обеспечивающая при забивании штифта выход воздуха из отверстия. Резьбовое отверстие, имеющееся на одном конце штифта, предназначено для демонтажа.
На рис. 1 и 2 приведены примеры использования штифтов при соединении деталей с плоскими (рис. 1) и цилиндрическими поверхностями контакта (рис. 2).
На рис. 1, а показана установка штифта по ГОСТ 3128-74, на рис. 1, б — конического штифта по ГОСТ 9464-79 в случае, когда подвод обрабатывающего инструмента в направлении, перпендикулярном плоскости стыка, затруднен. На рис. 1, в показан вариант установки штифтов в плоскость разъема, применяемый в случаях, когда ширина фланцев либо их форма не позволяет установить штифт перпендикулярно плоскости стыка. Число штифтов применяют обычно равным четырем по одному на каждой стороне.
При передаче незначительных окружных и осевых сил применяют соединения, показанные на рис. 2. Такие соединения более технологичны по сравнению со шпоночными и шлицевыми и исключают люфты, что особенно важно при реверсивном движении. В связи с этим такие соединения широко используются в приборных устройствах.
На рис. 3 приведены примеры использования специальных штифтов. Полый разрезной штифт (рис. 3, а) обеспечивает удовлетворительное центрирование деталей и относительную простоту монтажа без использования специального инструмента за счет высокой его податливости в радиальном направлении. Кольцевая канавка на штифте предусмотрена для захвата его инструментом при демонтаже соединения (рис. 3, б). Преимуществом соединения с помощью разводного штифта (рис. 3, в) является простота его конструкции и монтажа. Однако возможно снижение натяга штифта в процессе эксплуатации. Последнее исключено в соединении, где плотная посадка штифта обеспечивается затяжкой гайки (рис. 3, г ).
При действии значительных нагрузок в плоскости стыка применяются соединения штифтами, в которых сдвигающая нагрузка передается как втулкой-штифтом, так и силами трения на стыке, обусловленными затяжкой резьбового соединения (рис. 3, д, е).
Статья группы: Штифтовое соединение
Критерием работоспособности крепежного штифтового соединения является прочность.
2.1 Функциональное
Применяются такие соединения для передачи в основном только очень небольших нагрузок.
Штифт всегда имеет несколько больший диаметр, чем подготовленное под него отверстие.
Если узел в процессе эксплуатации будет подвергаться неоднократной сборке/разборке, для него предусматриваются не цилиндрические, а конические штифты. Это позволяет продлить срок службы конструкции.
Работают штифты в процессе эксплуатации на срез и смятие.
Различают три способа установки штифтов: в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях.
При больших нагрузках ставят два или три штифта (под углом 90 или 120°). При передаче знакопеременной нагрузки эти штифты следует устанавливать так, чтобы исключить их выпадение.
Штифты, как и заклёпки, работают на срез (срез по поверхности стыка соединяемых деталей) и на смятие(смятие рабочих поверхностей штифтов и соединяемых деталей).
4.1 По виду штифта
б) свнутренней резьбой;
г) насеченные с коническими насечками;
д) насеченные с направляющим концом;
е) насеченные с фаской.
а) с внутренней резьбой;
в) с резьбовой цапфой незакалённые.
4.2 По назначению
5.1 По виду штифта
5.1.1 Цилиндрические
Основные стандарты: ГОСТ 3128-70.
5.1.1.1 Цилиндрические закалённые
Основные стандарты: ГОСТ 24296-93.
5.1.1.2 Цилиндрические с внутренней резьбой
Применение: Для применения в глухих отверстиях. Штифты изготавливают класса точности А исполнений: закалённые и незакалённые.
Основные стандарты: 12207-79
5.1.1.3 Цилиндрические заклёпочные
Основные стандарты: ГОСТ 10774-80.
5.1.1.4 Цилиндрические насеченные с коническими насечками
Основные стандарты: ГОСТ 10773-93.
5.1.1.5 Цилиндрические насеченные с направляющим концом
Основные стандарты: ГОСТ 12850.1-93.
5.1.1.6 Цилиндрические насеченные с фаской
Основные стандарты: ГОСТ 12850.2-93.
5.1.2 Конические
Наибольшее распространение имеют гладкие конические штифты.
Основные стандарты: ГОСТ 3129-70.
Применение: Применяют в соединениях деталей по плоскостям, стягиваемым крепёжными болтами. В этих соединениях штифты осуществляют фиксацию деталей, а основная нагрузка воспринимается силами трения в стыке, создаваемыми начальной затяжкой болтов.
5.1.2.1 Конические с внутренней резьбой
Основные стандарты: ГОСТ 9464-79.
5.1.2.2 Конические разводные
Основные стандарты: ГОСТ 19119-80.
5.1.2.3 Конические с резьбовой цапфой незакалённые
Основные стандарты: ГОСТ 9465-79.
5.2 По назначению
5.2.1 Силовые
В качестве силовых используют конические и фасонные штифты.
5.2.2 Установочные
Обычно устанавливают в глухое отверстие по посадке с натягом в одной из соединяемых деталей. Гладкие конические и цилиндрические штифты чаще всего применяют в качестве установочных.
Материал штифтов — сталь Ст5, Стб, 40, 35Х и др. Гладкие штифты выполняют из стали 45 и А12, штифты с канавками и пружинные – из пружинной стали.
Штифты могут быть с покрытием окисным, пропитанным маслом или фосфатным, пропитанным маслом, а также без покрытия.
7.1 Достоинства
7.2 Недостатки
8.1 При конструировании
Просверливают детали для соединения штифтом, как уже упоминалось, в сборе. В некоторых случаях эти элементы, во избежание выпадения, дополнительно фиксируют. Так поступают, к примеру, при монтаже разборных соединений. Дополнительную фиксацию в этом случае обеспечивают кольцом из проволоки 0.5-0.8 мм. В неразборных соединения штифты обычно кернят. Но в некоторых случаях могут применяться и изделия с засверленными концами. После сборки такие штифты развальцовываются. При использовании конических изделий в некоторых случаях условие самоотторжения может не выполняться. Происходит так довольно-таки часто, к примеру, в узлах, подвергающихся вибрациям или же функционирующих в условиях, при которых резко меняется температура. В таких соединениях конические штифты положено закреплять дополнительно.
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.
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.
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 dш определяют из условия прочности на срез по двум плоскостям среза (рис. 2):
где Т – вращающий момент.
При действии на штифт силы F, перпендикулярной его оси, условие прочности на срез:
Допускаемое напряжение на срез для штифта, изготовленного из стали указанных марок, [τср] = 35…75 МПа; меньшие значения – при нагрузке с толчками и ударами.
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:
прочность штифта на срез:
момент, передаваемый соединением:
Допускаемые напряжения в зависимости от прочности материалов вала и ступицы и от режима работы выбирают в пределах [σсм] = 60…150 МПа (меньшие значения выбирают для чугунных ступиц и при неравномерной и ударной нагрузке, а большие – для стальных ступиц).
3. Расчет цилиндрического штифта на прочность
Под действием сил F штифт испытывает напряжения среза (рис. 4).
Рис. 4. Схема сил для расчета нагрузки на цилиндрический штифт
прочность штифта на срез:
Похожие статьи
Конструкции механизмов для переключения скоростей
Содержание страницы1. Особенности зубчатого зацепления2. Переключение зубчатых пар В ряде случаев для осуществления заданного технологического процесса необходимо регулировать угловую скорость рабочей машины. Эта задача легко решается в приводах от электродвигателя постоянного тока. Если применяют в машине привод с электродвигателем на переменном токе, то для изменения частоты вращения вала двигателя применяют сложную электрическую схему или же […]
Подшипники качения. Виды, маркировка, выбор подшипников
Содержание страницы1. Виды подшипников качения2. Выбор подшипников качения 1. Виды подшипников качения Подшипники, в которых используется трение качения благодаря установке шариков или роликов между опорными поверхностями оси или вала, получили название – подшипники качения. Подшипники подразделяют на: радиальные, которые воспринимают радиальные нагрузки; упорные, которые воспринимают только осевые нагрузки; радиально-упорные, которые воспринимают одновременно радиальные и осевые […]
Железоуглеродистые сплавы
Содержание страницы1. Теория сплавов2. Железоуглеродистые сплавы2.1 Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов2.2 Диаграмма состоянияжелезоуглеродистых сплавов 1. Теория сплавов Чистые металлы относительно редко применяют в машиностроении, так как не обеспечивают необходимого комплекса механических и технологических свойств изготовляемых из них деталей. Широко используют сплавы, состоящие из двух и более элементов (из двух металлов, например меди и цинка, или из […]
Статья группы: Штифтовое соединение
Критерием работоспособности крепежного штифтового соединения является прочность.
2.1 Функциональное
Применяются такие соединения для передачи в основном только очень небольших нагрузок.
Штифт всегда имеет несколько больший диаметр, чем подготовленное под него отверстие.
Если узел в процессе эксплуатации будет подвергаться неоднократной сборке/разборке, для него предусматриваются не цилиндрические, а конические штифты. Это позволяет продлить срок службы конструкции.
Работают штифты в процессе эксплуатации на срез и смятие.
Различают три способа установки штифтов: в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях.
При больших нагрузках ставят два или три штифта (под углом 90 или 120°). При передаче знакопеременной нагрузки эти штифты следует устанавливать так, чтобы исключить их выпадение.
Штифты, как и заклёпки, работают на срез (срез по поверхности стыка соединяемых деталей) и на смятие(смятие рабочих поверхностей штифтов и соединяемых деталей).
4.1 По виду штифта
б) свнутренней резьбой;
г) насеченные с коническими насечками;
д) насеченные с направляющим концом;
е) насеченные с фаской.
а) с внутренней резьбой;
в) с резьбовой цапфой незакалённые.
4.2 По назначению
5.1 По виду штифта
5.1.1 Цилиндрические
Основные стандарты: ГОСТ 3128-70.
5.1.1.1 Цилиндрические закалённые
Основные стандарты: ГОСТ 24296-93.
5.1.1.2 Цилиндрические с внутренней резьбой
Применение: Для применения в глухих отверстиях. Штифты изготавливают класса точности А исполнений: закалённые и незакалённые.
Основные стандарты: 12207-79
5.1.1.3 Цилиндрические заклёпочные
Основные стандарты: ГОСТ 10774-80.
5.1.1.4 Цилиндрические насеченные с коническими насечками
Основные стандарты: ГОСТ 10773-93.
5.1.1.5 Цилиндрические насеченные с направляющим концом
Основные стандарты: ГОСТ 12850.1-93.
5.1.1.6 Цилиндрические насеченные с фаской
Основные стандарты: ГОСТ 12850.2-93.
5.1.2 Конические
Наибольшее распространение имеют гладкие конические штифты.
Основные стандарты: ГОСТ 3129-70.
Применение: Применяют в соединениях деталей по плоскостям, стягиваемым крепёжными болтами. В этих соединениях штифты осуществляют фиксацию деталей, а основная нагрузка воспринимается силами трения в стыке, создаваемыми начальной затяжкой болтов.
5.1.2.1 Конические с внутренней резьбой
Основные стандарты: ГОСТ 9464-79.
5.1.2.2 Конические разводные
Основные стандарты: ГОСТ 19119-80.
5.1.2.3 Конические с резьбовой цапфой незакалённые
Основные стандарты: ГОСТ 9465-79.
5.2 По назначению
5.2.1 Силовые
В качестве силовых используют конические и фасонные штифты.
5.2.2 Установочные
Обычно устанавливают в глухое отверстие по посадке с натягом в одной из соединяемых деталей. Гладкие конические и цилиндрические штифты чаще всего применяют в качестве установочных.
Материал штифтов — сталь Ст5, Стб, 40, 35Х и др. Гладкие штифты выполняют из стали 45 и А12, штифты с канавками и пружинные – из пружинной стали.
Штифты могут быть с покрытием окисным, пропитанным маслом или фосфатным, пропитанным маслом, а также без покрытия.
7.1 Достоинства
7.2 Недостатки
8.1 При конструировании
Просверливают детали для соединения штифтом, как уже упоминалось, в сборе. В некоторых случаях эти элементы, во избежание выпадения, дополнительно фиксируют. Так поступают, к примеру, при монтаже разборных соединений. Дополнительную фиксацию в этом случае обеспечивают кольцом из проволоки 0.5-0.8 мм. В неразборных соединения штифты обычно кернят. Но в некоторых случаях могут применяться и изделия с засверленными концами. После сборки такие штифты развальцовываются. При использовании конических изделий в некоторых случаях условие самоотторжения может не выполняться. Происходит так довольно-таки часто, к примеру, в узлах, подвергающихся вибрациям или же функционирующих в условиях, при которых резко меняется температура. В таких соединениях конические штифты положено закреплять дополнительно.