Що таке штифтовое з'єднання?

Як і шпонкові, штифтові з'єднання найчастіше використовуються у вузлах для передачі крутного моменту між валом і деталлю. Їх основною особливістю є те, що вони дозволяють встановлювати елементи з високою точністю. Виконуються з'єднання цього типу з використанням особливих деталей — штифтів.

Де використовуються

Застосовуються такі з'єднання для передачі в основному тільки дуже невеликих навантажень. Іноді штифти використовують для взаємної фіксації деталей. Існують також особливі срезаемые елементи цього типу, що застосовуються в якості запобіжників. Крім вузлів з валами, такі вироби дуже часто використовуються для з'єднання кришок і корпусів.


Ще одне призначення штифтових з'єднань - протезування в стоматології. З використанням таких елементів проводиться кріплення штучних зубів.

Різновиди штифтів

При складанні різного роду сайтів використовують два основних типи подібних виробів:

циліндричні;

конічні.

Циліндричні штифти, в свою чергу, можуть бути:

пружинними розрізними;

просічно (з канавками).

Додатковими елементами конструкції штифтів можуть бути різьбові отвори або виступи. Застосовуються вони для виїмки виробів з глухих отворів. По виконуваних у вузлі функціями розрізняють три групи штифтів:

установчі;

направляючі;

кріпильні.

Штифтовое з'єднання: ГОСТ

У більшості випадків при складанні вузлів використовуються стандартні штифти, виготовлені з дотриманням нормативів ГОСТ. Для кожного конкретного виду виробів вони свої. Так, виготовлення штифтів простої форми регулюється ГОСТ 3128-70 (циліндричні) та ГОСТ 3129-70 (конічні). Роблять такі деталі зазвичай із сталі марки 45. Але ГОСТ допускає застосовувати для цієї мети і матеріал марок А1210 кп, 20 кп і пр. Просічно вироби виготовляють з пружинної сталі. Іноді штифти різних видів роблять і з кольорових металів.


Зрозуміло, регулюються стандартами і номінальні розміри цих елементів. Також ГОСТ передбачає і допустимі відхилення останніх. Це дозволяє призначати типові посадки штифтів в отвори втулок, валів, кришок і корпусів. Умовне позначення цих виробів включає в себе:

слово «штифт»;

тип виробу;

його розміри;

позначення стандарту.

Тип при цьому вказується тільки в тому випадку, якщо він однозначно визначається стандартом. У полі «розміри» відзначаються діаметр виробу і його довжина. Іноді тут же наводяться поля допуску.

Що собою являє

Відносяться з'єднання цього різновиду до типу роз'ємних. При їх створенні спочатку виробляється свердління деталей вузла. Причому воно обов'язково мало бути спільним. Тобто попередньо деталі складаються один з одним таким чином, як вони будуть розташовуватися у вузлі надалі при його роботі. Після цього виробляється власне свердління. В отримані отвори на наступному етапі вставляються самі штифти. Циліндричні елементи цього типу встановлюються дуже щільно. Тобто штифт завжди має більший діаметр, ніж підготовлене під нього отвір.
У тому випадку, якщо вузол в процесі експлуатації буде піддаватися неодноразової збірці/розбиранні, для нього не передбачаються циліндричні, а конічні штифти. Це дозволяє продовжити термін служби конструкції. Оскільки циліндричні штифти вставляються в отвори деталей дуже щільно, після розбирання і складання вузол може втратити властиві йому спочатку експлуатаційне якості. Тобто з'єднання може стати просто не занадто міцним. Працюють штифти в процесі експлуатації:

на зріз (по поверхні стику);

на зминання.

Саме за цими ознаками проводяться розрахунки на їх придатність при використанні в тому чи іншому сайті. Зминання можуть піддаватися робочі поверхні як штифтів, так і з'єднувальних деталей.

Переваги і недоліки

При виготовленні різного роду сайтів можуть використовуватися, крім штифтових, і клинові з'єднання, шпонкові, шліцьові. Всі вони відносяться до типу роз'ємних. Дуже часто застосовуються також різьбові з'єднання цього різновиду з застосуванням гвинтів, шпильок і болтів, профільні, клеммовые. Кожен з цих типів має як свої переваги, так і недоліки. До плюсів штифтових з'єднань відносять у першу чергу:

простоту конструкції;

простоту складання/розбирання;

точне центрування деталей, що з'єднуються.

Недолік такі сполуки мають в основному тільки один. Просвердлений під штифт отвір у будь-якому разі надалі послаблюватиме деталь. Клеммовые з'єднання, наприклад, такого мінуса позбавлені. При цьому і оброблятися гнізда під штифти повинні дуже ретельно. В іншому випадку виріб в подальшому може погнутися. Необхідність же точної обробки отвору здорожує виготовлення деталі вузла.

Особливості використання циліндричних штифтів

Збірка штифтових з'єднань при скріпленні деталей машин виконується зазвичай з застосуванням гладких виробів. Таким же чином зазвичай проводиться звичайна фіксація елементів конструкції машини в процесі її експлуатації. У цьому випадку найчастіше застосовуються два гладких штифта. Для фіксації положення деталей можуть використовуватися і просічно вироби цього типу. Їх основною перевагою, порівняно з гладкими, є те, що вони не вимагають розгортки отворів. При відсутності додаткових кріплень такі елементи, до того ж більш надійні в плані випадання. Як і при використанні конічних, при застосуванні просічно циліндричних штифтів зборку/розбирання з'єднання можна в подальшому в процесі експлуатації проводити неодноразово.
Статичні з'єднання циліндричні вироби встановлюють з натягом. В рухомих ж їх монтують з обов'язковим расклепом кінців. Пружинні циліндричні штифти монтуються зазвичай у малонавантажених з'єднаннях. Натяг при їх використанні створюється за рахунок зменшення діаметра отвору. Установчі типи штифтів в з'єднаннях з посадки встановлюються з натягом з однієї з деталей. З іншого їх монтують із посадкою H7/h6 або ж H7/js6.

Конічні вироби

Штифти цього різновиду виготовляються з конусністю 1:50. Це забезпечує в подальшому їх самооторжение у вузлах. Використовуються такі вироби для передачі крутного моменту і для з'єднання кришок з корпусами майже так само часто, як і циліндричні. Прості конічні штифти встановлюють зазвичай в наскрізні отвори. У цьому випадку при монтажі їх просто вбивають з протилежної сторони з'єднання. Якщо отвір не наскрізне, у нього встановлюється конічний штифт з різьбленням для витягування. Розвідні вироби цього типу використовують такі сполуки, які в процесі роботи механізму можуть піддаватися поштовхам і ударних навантажень. Крім цього, їх встановлюють в тих вузлах, в яких деталі рухаються з дуже великою швидкістю. Кінці таких штифтів по закінченні монтажу зазвичай розводять.

Особливості установки у вузлі

Просвердлюють деталі для з'єднання штифтом, як уже згадувалося, в зборі. В деяких випадках ці елементи, щоб уникнути випадання, додатково фіксують. Так надходять, наприклад, при монтажі розбірних з'єднань. Додаткову фіксацію в цьому випадку забезпечують кільцем з дроту 0.5-0.8 мм В нерозбірних з'єднання штифти зазвичай кернят. Але в деяких випадках можуть застосовуватися і вироби з засверленными кінцями. Після збірки такі штифти развальцовываются. При використанні конічних виробів в деяких випадках умова самоотторжения може не виконуватися. Відбувається так досить-таки часто, наприклад, у вузлах, що піддаються вібраціям або ж функціонують в умовах, при яких різко змінюється температура. В таких сполуках конічні штифти належить закріплювати додатково.

Вибір і розрахунок штифтового з'єднання

Розміри використовуваних для передачі крутного моменту виробів залежать в першу чергу від діаметра вала (в межах d шт. <0.3d). По міцності на зріз штифт вибирають з використанням такої формули:

t ср=4T/dxd2шт.<[t ср].

Тут T — обертаючий момент,[t ср]— допустимі напруження зрізу. Останній параметр дивляться в спеціальних таблицях. На зминання при тонкій маточині з'єднання перевіряють за формулою:

Q ср=2T/d(D-d)d шт.<[Q ср].

Тут /d(D-d)d шт. — умовна площа зминання,[Q ср]— допустиме напруження зминання для сталі.

Ремонт

Крім зминання або зрізу, у з'єднаннях цього типу можуть виникати також такі дефекти, як знос отвору і поява тріщин в самих деталях. Експлуатувати вузли далі при появі будь-якої з чотирьох проблем не допускається. Ремонт вузла повинен бути проведено обов'язково. Пропрацює вузол з дефектом в будь-якому випадку дуже недовго. Власне сам ремонт штифтових з'єднань, звичайно, виконують з дотриманням певних нормативів. У більшості випадків дефектні штифти утилізуються і замінюються на нові. Однак ГОСТ все ж допускає, наприклад, розширювати зношені отвори під інший штифт більшого розміру. Також дозволяється заварювати старі просвердлювати отвори і на їх місці нові.