Б 25.2 Методы осуществления разъемных соединений при сборке изделий

Подвижные и неподвижные соединения могут быть разъемными ' (разбираемыми) и неразъемными (не разбираемыми).Разъемные соединения- это те, которые могут быть полностью разобраны без повреждения сопрягаемых и соединяемых деталей. Удельный
вес таких соединений в машиностроении составляет 65-Н5% от всех соединений. Некоторая часть неразъемных соединений может также подвергаться разборке, но при этом соединяемые детали (одни или обе) вследствие их неизбежного повреждения оказываются непригодными к последующей сборке.

В качестве примера неподвижных разъемных соединений можно привести резьбовые, пазовые (шпоночные, шлицевые). конические; неподвижных неразъемных - заклепочные,: подвижных разъемных - вал-подшипник скольжение. Одно из ведущих мест в классификации соединений по технологическому признаку занимают резьбовые соединения, которые в конструкциях машин составляют 15 - 25% от общего количества веек соединений. В отдельных отраслях машиностроения, например автомобильной промышленности, они достигают 60%.

Процесс сборки резьбового соединения состоит из подачи деталей (с ориентацией), их установки и предварительного ввертывания (наживления) друг в друга и, наконец, свинчивания гайки с болтом или ввинчивания болта (винта, шпильки) в резьбовое отверстие.

Достоинством резьбовых соединений является их простота и надежность, возможность разборки и повторной сборки соединения без замены деталей, удобство регулирования соединения (затяжка, зазоры).

К резьбовым соединениям предъявляются определенные требования: обеспечение не раскрытия стыка под действием рабочей нагрузки (обеспечение герметичности в случае воздействия на него жидкостей и газов), а также выносливость при знакопеременных нагрузках и исключение возможности произвольного ослабления собранных элементов.

Эти требования могут быть выполнены при условии осуществления соответствующей затяжки резьбовых соединений.

Это можно проиллюстрировать типичным резьбовым соединением - головка блока цилиндров - блок цилиндров. Такого типа соединение подвергается последовательному нагружению под действием некоторых внешних сил, в том числе и усилия затяжки (в конструкциях машин применяются резьбовые соединения без затяжки или с предварительной затяжкой). В первоначальный момент затяжки гайки создается сила затяжки гайки Рзат, которая растянет болт (шпильку, винт) на величину Iб, в то же время сопрягаемые детали сожмутся на величину Iд Так как напряжение при затяжке не превышает предела пропорциональности, диаграмма усилие-деформация изобразится прямыми линиями.

Максимально допустимым значением силы Рmах. обычно считается такое, при котором отсутствует зазор в стыке между деталями. Значение Рmах, как правило, известно из технических условии на сборку, поэтому задача технолога при проектировании технологического процесса – определить потребную силу затяжки.

Особенно следует уделить внимание затяжке соединений, работающих при знакопеременных нагрузках, так ак при тех же условиях ослабление, а тем более раскрытие стыка неизбежно приводит к появлению дополнительных напряжений ударного характера и в конечном итоге к разрушению узла или агрегата.

Иллюстрацией к сказачному служит график, представленный на рис. Для какого-то винтового соединения оптимальное усилие затяжки – явление Рзат, которое позволит нагрузить болт дополнительной внешней рабочей нагрузкой Рн начинает очень быстро расти, достигая какого-то значения Рпн, при котором резко снижается выносливость соединений.

Верхний предел усилия затяжки ограничивается минимально допустимой величиной запаса прочности болта (шпильки), которая на основании опытных данных определяется по зависимости

Sзат~(0,5-0,6)Sт

где Sт - предел текучести материала болта (шпильки).

Усилие затяжки может ограничиваться техническими условиями на сборку, где указываются предельные моменты для затяжки винтов и гаек (например, болтов крышек шатунов быстроходных двигателей внутреннего сгорания, гаек крепления головок блока, карданных валов, пружин муфт сцепления и т.д.).

Напряжение затяжки в шпильке, болте или винте из углеродистых сталей Sт=(0,6-0,7)Sт, из легированных Sт=(0,5-0,6)Sт. Рекомендованные моменты затяжки при сборке устанавливаются в зависимости от номинального диаметра резьбы.

Существуют пять способов обеспечивающих получение расчетной величины силы затяжки: по крутящему моменту, по углу поворота гайки, по вытяжке болта, по деформации тарированной шайбы, по удлинению тарированного штифта.

Сила затяжки по крутящему моменту определяется по величине крутящего момента, приложенного к гайке (динамометрический или предельный ключи). Более точное определение силы затяжки в ответственных соединениях достигается следующими примерами.

Для определения силы затяжки по углу поворота гайки ее завертывают от руки до упора, затем поворачивают ключом на угол, величина которого рассчитывается в зависимости от заданной силы затяжки и коэффициентов податливости (величина, обратная коэффициенту жесткости) болта и детали. Для отсчета угла поворота пользуются градуированным диском, неподвижно укрепленным на детали, и стрелкой, закрепленной на ключе.

Достоинством этого метода является отсутствие в расчетной формуле коэффициентов трения, что упрощает расчеты и делает их более точными, а кроме того, и не требует применения более дорогого инструмента -динамометрических ключей. Недостатком этого способа является трудность определения отсчета угла, при котором начинается вытяжка болта.|

Третий способ основан на измерении деформации болта под действием силы затяжки. Для замера величины удлинения болтов применяются индикаторы, микрометры и другие измерительные приспособления. Этот метод применяют при затяжке ответственных резьбовых соединений. Его недостатком является трудоемкость, так как необходимо производить несколько измерений деталей.

(1/d j 5) и шпилек (1/d j 10) предпочтителен метод затяжки по моменту; для болтов с соотношением 1/d>10 можно рекомендовать любой из рассмотренных способов.

При длительном пребывании резьбовых соединений под нагрузкой может происходить увеличение затяжки вследствие температурных воздействий или, чаще, ослабление затяжки. Для устранения последнего явления применяется стопорение крепежных элементов шплинтами, проволокой, лепестковыми и пружинными шайбами, контргайками и т.д.