З'єднання: призначення, види з'єднань. Приклади, переваги, недоліки видів з'єднань

Машини і верстати, обладнання та побутова техніка - всі ці механізми в своїй конструкції мають безліч деталей. Їх якісне з'єднання – гарантія надійності і безпеки при роботі. Які види з'єднань бувають? Їх характеристики, переваги і недоліки розглянемо детальніше.

Класифікація

Різні види з'єднань можна поділити на дві основні групи. Перша з яких за принципом дії:

Рухливі. Деталі можуть виробляти рух відносно один одного.

Нерухомі. Обидві частини деталі жорстко закріплені між собою.

У свою чергу, кожен вид попередньої класифікації може здійснюватися двома способами з'єднання:

Роз'ємне. Застосовується, коли потрібно періодична заміна деталей, складання та розбирання механізму в цілому. Це такі види з'єднання: різьбове (за допомогою ходових гвинтів), зубчасте, шпонкові та ін.

Нероз'ємне. Такі сполуки можна демонтувати тільки за допомогою механічного впливу, при якому відбувається руйнування сполучених частин. Які це види з'єднань? Серед них - зварювання, склейка, клепання, розвальцьовування, опресовування, посадка з натягом, зшивання, кернение і т. д.

Отже, давайте розглянемо детальніше основні види з'єднань деталей.

Різьбовий метод

Старий і давно випробуваний варіант кріплення. Для нього використовуються наступні елементи: болти, гвинти, шпильки, гвинтові стяжки та інші. Кріплення здійснюється за рахунок різьблення на кріпленні і в отворі деталі. Спіральні виступи на стержні і в технологічному отворі деталей називають різьбленням. Розглянемо основні кріпильні вироби:

Болт являє собою різьбовий стрижень, на одному кінці якого знаходиться кріпильна головка. Її форма буває шестигранною, квадратної, круглої і т. д.

Гвинт відрізняється від попереднього виробу тим, що на голівці розташовується проріз (шліц під викрутку. Він буває шестигранним, прямим, хрестовим і т. д. За типом головки вироби бувають потайними, циліндричними, напівкруглими, напівпотайними.

Шпилька – стрижень з різьбленням на обох кінцях. На відміну від попередніх варіантів не має головки.

Настановна шпилька на одному кінці має шліц.

Гайка – призма з наскрізним отвором або заглушеним з одного сторони.

До цих металовиробів випускаються шайби: плоска, пружинна, деформируемая. Така фіксація застосовується повсюдно.

Шпонкові

Шпонки фіксують вал з деталями, які передають обертання і коливання. Конструкція таких елементів може бути призматична, клинова, сегментна, тангенціальна. Такий вид кріплення утворює наступні види з'єднань:

Ненапряженние здійснюються з допомогою призматичних сегментних шпонок. При складанні немає попереднього напруження.

Напружені виробляються тангенціальними і сегментними шпонками. При складанні з'являється монтажне напруга. Використовуються для складних механізмів.

Зубчасті (шліцьові з'єднання

Кріплення відбувається за рахунок виступаючих зубів на валу і поглиблення під них в маточині. Розміри закріплені стандартами. Цей спосіб використовується для рухомих і нерухомих кріплень. Тут виділяють три варіанти фіксації по жорсткості: легка, середня, висока. Відмінність полягає в кількості і висоті зубців. Воно лежить у діапазоні 6-20 штук. Форма зубів:

Трикутні малозатребувані. Використовуються для невеликих нерухомих валів і з малим обертальним моментом.

Прямобочние. Центруються по бічних гранях, по внутрішньому і зовнішньому діаметру.

Евольвентние. Застосовуються для великих валів.

Де використовуються ці види? Призначення сполук такого плану – передача обертаючого моменту. Найбільш відоме застосування – електроінструменти.
Ми розглянули роз'ємні кріплення. Далі вивчимо основні види з'єднань нероз'ємних.

Зварювальне

Чим вони особливі? Такі види сполук утворюються за рахунок нагріву і наплавлення матеріалу в місці кріплення з утворенням звареного шва. Це зчеплення вважається одним з найпоширеніших. Існує кілька варіантів зварювання. Найпопулярніші з них:

Зварювання електродугою. Можна виділити три основні підвиди: автоматична під флюсом (відрізняється високою продуктивністю і якістю, використовується в масовому виробництві), напівавтоматична під флюсом (використовується для коротких переривчастих швів), ручна (знижена швидкість продуктивності, якість безпосередньо залежить від досвіду зварника).

Контактна зварка. Застосовується на масовому виробництві для тонколиста металу. Шов виконується нахлесточний.

Один з популярних варіантів кріплення представлений на фото. Часто застосовується і в будівництві.

Пайка

На відміну від зварювання в момент пайки поверхню металу не нагрівається до температури оплавлення. Роль сполучного виконує розплавлений припой, який має більш низьку температуру плавлення. Такий спосіб зчеплення застосовується для малих деталей. Пов'язано це з обмеженням зазору між поверхнями частин.

Клейові з'єднання

Для такого кріплення не потрібно розігрів поверхонь. Під кожен вид металу підбирається свій клей, який забезпечить щільне зчеплення. Для таких операцій деталі готуються. Поверхня шліфується, знежирюється, наноситься спеціальна грунтовка, після цього проводять операцію по склеюванню. Застосовуються склади відрізняються додатковими властивостями і адгезією до різних поверхонь.

Клепочная фіксація

Цей спосіб зчеплення застосовується в основному для з'єднання листового металу і фасонних профілів. Технологічний отвір в поверхнях здійснюють свердлінням, далі вставляється клепка. За рахунок механічного впливу стрижень і головка деформуються, заповнюють і фіксують отвір. Таку операцію проводять ручним і механізованим способом. Клепками фіксують матеріал, що не піддається зварних робіт, пайки, склеювання, і до деталей, де треба відтягнути руйнує процес.

З'єднання з натягом

Проводиться підгонкою посадочних місць деталей. Зчіпка відбувається за рахунок сили тертя. В основному цей вид вважається неразъемним. Але це умовно. В практиці все ж проводять демонтаж і заміну деталей.

Переваги, недоліки видів з'єднань

Кожен кріплення відрізняється своїми характеристиками. Розглянемо всі варіанти з точки зору переваг та недоліків:

Різьбове. Витримує великі навантаження, зчеплення, широкий асортимент виробів, легкість монтажу і демонтажу, можливість застосовувати механізацію, невисока вартість. Недоліки: підвищена кількість концетратов напруги, знижує опірність.

Шпонкові. Нескладна конструкція, легкий монтаж і демонтаж. Недоліки: паз для шпону за рахунок зменшення перерізу валу і маточини послаблює їх. Також це відбувається за рахунок концентрацій напруг кручений і вигину. Трудомісткий процес виготовлення кріплення.

Зубчасте. Утворює хороше зчеплення і точний напрям осьового переміщення, передає більший обертовий момент, меншу кількість деталей, надійність при реверсивних і динамічних навантаженнях, менше ослаблення валу, зменшення довжини маточини. Недоліки: підвищена ціна, складна технологія виробництва.

Зварювальне. Невисока вартість робіт, з'єднання виходить герметичним і щільним, застосування автоматизованих процесів, можливість роботи з товстим профілем. Недоліки: при ручному зварюванні якість безпосередньо залежить від кваліфікації працівника, деформація поверхні деталей при нагріванні, низька надійність при вібрації і ударних навантаженнях.

Пайка. Немає деформації поверхонь деталей, висока точність, можливість розпаювання. Недоліки: складний процес підготовки підстав, повинен забезпечуватися мінімальний зазор.

Клейове. Невисока вартість, не відбувається ослаблення робочого перерізу, можливість комбінованого використання з іншими видами кріплень, герметичність стику, підвищує антикорозійні властивості шва, стійкість до впливу води, хімії, температурних перепадів, простата технології нанесення. Недоліки: ретельна підготовка підстави, при неправильному підборі складу можуть знижуватися міцнісні характеристики.

Клепочное. Можливість застосування до матеріалів, які не піддаються зварюванні, надійність, перешкоджає появі втомних тріщин. Недоліки: трудомісткість, матеріалоємність, при процесі з'являється деформація поверхонь деталей з-за механічного впливу.

З'єднання з натягом. Конструкція досить проста, гарне розташування деталей відносно один одного, витримує великі навантаження. Недоліки: непроста збірка, міцність розсіюється під дією вібрацій і коливань.

Як видно, кожен вид має свої переваги і недоліки. Враховуючи ці фактори, підбирають оптимальні види кріплення в кожному конкретному випадку. Розглянемо, де застосовуються різні сполуки.

Види з'єднань. Приклади застосування

Різьбове, клейове, зварне з'єднання зустрічаються повсюдно в будь-якій галузі. Наприклад, будівельної, меблевої, важкій промисловості і так далі. Шпонкові та шліцьові фіксації широко використовується в електроінструментах, устаткування, машинобудуванні. З'єднання з натягом встановлюються на вали зубчастих кілець, черв'ячні колеса. Пайка часто застосовується в роботі з електронними системами, де потрібна максимальна точність. Клепочное застосовується для зшивання аркушів тонкого металу. Однак, як показано на останньому фото, за допомогою заклепок можна скріпити досить великі швелера. Це лише незначний перелік застосування окремих варіантів кріплення. Можна сказати, що з технічним прогресом технологія зчеплення бурхливо розвивається, а це значить, що будуть з'являтися нові види з'єднань деталей. Сучасний світ наповнений агрегатами, машинами і механізмами. Від того, наскільки міцно закріплені деталі, залежать якість і термін служби вузлів. Також важливо, щоб з'єднання не спотворювало форму виробу і не вносило додаткових змін в конструкцію. Тому воно повинно відповідати технологічним нормам. Якщо їх дотримуватися, то кількість аварійних ситуацій на підприємствах скоротиться в рази, а самі агрегати прослужать дуже довго. Отже, ми з'ясували, які існують види з'єднання деталей.