Болтовое и шпилечное соединения

Болтовое соединение состоит из болта, гайки, шайбы и соединяемых деталей. В соединяемых деталях просверливают сквозное отверстие диаметром d₁ = 1,1d, где d – диаметр резьбы болта. В отверстие вставляют болт. На выступающий резьбовой конец болта надевают шайбу, затем навинчивают гайку, которая прижимает соединяемые детали друг к другу. Чертеж выполняют в трех изображениях: фронтальный разрез, профильный разрез (или вид слева) и вид сверху (рис. 6.15).

Болт, гайку и шайбу в продольных разрезах изображают нерассеченными; скрепляемые детали штрихуют с наклоном в разные стороны. Наклон линий штриховки для одной и той же детали должен быть в одну и ту же сторону на всех разрезах. При выполнении этого соединения головку болта, гайку и шайбу вычерчивают упрощенно (без фасок).

Так, на рис. 6.15 показана простановка размеров элементов болтового соединения: d₁ – диаметр отверстия в деталях; Н – высота гайки; D – диаметр описанной окружности головки болта и гайки; K – длина свободного конца болта; D_ш – диаметр шайбы; t_ш – толщина шайбы, h – высота головки болта.

Рис. 6.15. Изображение болтового соединения

На учебных чертежах допускают определять размеры элементов болтовых соединений не из ГОСТов, а из следующих соотношений: d₁ = 1,1d, Н = 0,8d, K = 0,3d, D_ш = 2,2d, t_ш = 0,15d, h = 0,7d.

Длину болта l для данного соединения следует определять расчетом по формуле:

L = А + Б + t_ш + H + K,

где А и Б – толщины соединяемых деталей.

Высота головки болта в длину болта не включается. Полученное приближенное числовое значение сравнивается со стандартным рядом, из которого выбирают ближайшее большее стандартное значение.

Шпилечное соединение состоит из шпильки, гайки, шайбы и соединяемых деталей. Соединение деталей шпилькой применяется в том случае, когда одна из соединяемых деталей имеет значительную толщину, которая не позволяет просверлить сквозное отверстие (рис. 6.16).

Рис. 6.16. Элементы шпилечного соединения

Порядок выполнения резьбового отверстия следующий: сверлят цилиндрическое отверстие диаметром d₁ = 0,85d и глубиной l₂ = l₁ + 0,5d, где l ₁ – длина ввинчиваемого конца (рис. 6.16, а); снимают фаску под углом 45°, величина которой принимается равной 0,15d или величине шага резьбы; нарезают метрическую резьбу диаметром d, равным диаметру шпильки, на глубину l₃ = l₁ + +2Р, где Р – шаг резьбы (рис. 5.16, б).

Шпильку завинчивают резьбовым ввинчиваемым концом в глухое резьбовое отверстие одной из соединяемых деталей (рис. 6.16, в, г). На выступающий гаечный конец надевают соединяемую деталь с гладким отверстием диаметром 1,1d (рис. 6.16, д), затем шайбу и навинчивают гайку до упора.

Поскольку шпилька ввинчивается в деталь на всю длину резьбы, на чертеже шпилечного соединения линия раздела соединяемых деталей должна совпадать с границей резьбы ввинчиваемого резьбового конца (рис. 6.17).

Рис. 6.17. Изображение шпилечного соединения

Чертеж шпилечного соединения выполняют в двух изображениях: фронтальный разрез и вид сверху с указанием тех же размеров, что и на чертеже болтового соединения.

Длину шпильки определяют аналогично расчету длины болта по формуле:

l = Б+ t_ш + H + K.

Полученное приближенное числовое значение сравнивают со стандартным рядом, из которого выбирают ближайшее большее стандартное значение.

Трубное соединение

Трубы соединяют между собой специальными деталями – «фитингами». В зависимости от характера соединения, фитинги могут иметь различную форму (рис. 5.18). Все необходимые размеры для вычерчивания деталей трубного соединения приведены в соответствующих таблицах ГОСТов. На трубах и фитингах, как правило, выполняется трубная цилиндрическая резьба.

Рис. 6.18. Виды фитингов

Основным параметром для труб и соединительных частей является условный проход D_y, который приблизительно равен размеру внутреннего номинального диаметра трубы. Условные проходы стандартизированы.

При соединении труб с помощью муфты и контргайки порядок вычерчивания трубного соединения следующий (рис. 6.19): вычерчивают трубу с резьбой (рис. 6.19, а); затем навернутую на нее на всю длину резьбы трубы муфту (рис. 6.19, б); вторую трубу и навернутую на нее контргайку (рис. 6.19, г).

Длина резьбы на второй трубе должна быть больше, чем на первой,

на две высоты контргайки (рис. 6.19, в).

Рис. 6.19. Изображение трубного соединения

Нерезьбовые соединения

Соединение шпонкой

Шпоночное соединение предназначено для передачи крутящего момента от одной из двух соприкасающихся деталей к другой, чаще от вала к расположенным на нем деталям, например шкивам, зубчатым колесам. Эти соединения применяются в тех случаях, когда к точности центрирования соединяемых деталей не предъявляется особых требований. Шпоночное соединение может быть неподвижное и подвижное вдоль продольной оси

соединяемых деталей.

По форме шпонки подразделяют на призматические, клиновые, сегментные и тангенциальные. Форма и размеры сечений шпонок и пазов стандартизированы и выбираются в зависимости от размеров вала. Все необходимые размеры для вычерчивания шпоночного соединения приведены в соответствующих таблицах ГОСТов.

В шпоночном соединении на плоскости проекций, параллельной оси вала, наружную деталь (ступицу колеса) показывают в разрезе, вал изображают с местным разрезом так, чтобы выявить конструкцию шпонки. Шпонку показывают нерассеченной. Поперечную форму шпонки и пазов под нее показывают в сечении или разрезе плоскостью, перпендикулярной оси. На этом разрезе указывают характерные размеры шпоночного соединения.

Соединение призматическими шпонками. На рисунке 6.20, а изображена призматическая шпонка, концы которой образованы цилиндрическими поверхностями. При соединении двух деталей призматической шпонкой рабочими гранями шпонки являются боковые. В таком состоянии шпонка частично входит в паз вала на высоту t, что составляет половину ее высоты h, а наполовину в паз зубчатого колеса t₁ (рис. 6.20, б). Между пазом втулки и верхней гранью шпонки имеется небольшой радиальный зазор (от 0,1…0,5 мм).

Рис. 6.20. Соединение призматической шпонкой

Соединение сегментными шпонками. На рис. 6.21, а изображена сегментная шпонка, которая так же, как и призматическая, работает боковыми гранями. Применяется при передаче небольших вращающих моментов. Сегментные шпонки и пазы для них просты в изготовлении, удобны при монтаже и демонтаже. Соединение сегментной шпонкой аналогично призматической (рис. 6.21, б).

Рис. 6.21. Соединение сегментной шпонкой

Соединение шлицами

Шлицевое (зубчатое) соединение представляет собой соединение вала и втулки и осуществляется с помощью зубьев (шлицев) и впадин (пазов), выполненных на валу и в отверстии втулки. Зубчатое соединение обладает большей прочностью по сравнению со шпоночным, передает большие крутящие моменты, обеспечивает хорошее центрирование и легкость в перемещении деталей вдоль вала.

Наибольшее применение получили зубчатые соединения с прямобочными, эвольвентными и треугольными профилями зубьев. Чаще используется первое соединение. Основные его параметры: внутренний диаметр вала d, наружный D, число зубьев z, ширина зуба b (рис. 6.22). Поверхности зубьев вала и втулки могут соприкасаться (центрироваться) или по внешнему диаметру D с образованием зазора по внутреннему диаметру d (рис. 6.23, а), или по внутреннему диаметру d с образованием зазора по наружному диаметру D (рис. 6.23, б).

Рис. 6.22. Изображение шлицевого соединения

Рис.6.23. Изображение зазора между втулкой и валом

При изображении шлицевых соединений на чертежах используют допускаемую стандартом условность: показывают профиль одного выступа и двух смежных с ним впадин (см. рис. 6.22). Остальные шлицы показывают условно тонкой линией по границе внутреннего диаметра впадин на валу. На плоскости проекций, параллельной оси вала и соединения, наружную деталь в шлицевом соединении показывают в разрезе, вал – нерассеченным с наружным диаметром, равным наружному диаметру выступов (шлицев). По границам внутреннего диаметра впадин проводят две тонкие линии, параллельные наружному контуру, на расстоянии высоты шлица от него.

Размеры шлицевых соединений стандартизированы в зависимости от наружного диаметра вала (см. соответствующие таблицы ГОСТов).

Неразъемные соединения

Наиболее распространенными видами неразъемных соединений являются сварные, паяные и клеевые.

Сварное соединение

Сварным соединением называется совокупность деталей, соединенных с помощью сварки. Сварка – процесс получения неразъемного соединения деталей путем местного нагревания их до расплавленного или пластичного состояния без применения или с применением механических усилий.

Существуют различные способы сварки: газовая Г, электрическая Э, электрошлаковая Ш, ультразвуковая Уз, плазменная П, лазерная Л и др. По степени механизации электросварка разделяется на ручную Р, полуавтоматическую П и автоматическую А.

В зависимости от расположения соединяемых элементов (деталей) различают следующие виды сварных соединений:

– стыковое (С) – соединение двух элементов, расположенных в одной плоскости или на одной поверхности (рис. 6.24, а, б);

– нахлесточное (внахлестку) (Н) – соединение, в котором сварные элементы расположены параллельно и перекрывают друг друга (рис. 6.24, в, г);

– угловое (У) – соединение двух элементов, расположенных под углом (рис. 6.24, д, е);

– тавровое (Т) – соединение, в котором к боковой поверхности одного элемента примыкает под углом и приварен торцом другой элемент (рис.6.24, ж, з);

– торцовое (Тр) соединение (рис. 6.24, и).

Рис. 6.24. Виды сварных соединений

Участок сварного соединения, образовавшийся в результате затвердевания расплавленного материала, называется сварным швом. Сварные швы разделяются на стыковые – швы стыковых соединений, и угловые – швы угловых, нахлесточных и тавровых соединений.

По характеру выполнения сварные швы могут быть односторонние и двусторонние (см. рис. 6.24, б, г). По протяженности сварные швы могут быть непрерывными по замкнутому контуру и прерывистыми. Прерывистые швы могут быть с цепным и шахматным расположением.

Кромки свариваемых деталей могут быть подготовлены: с отбортовкой (см. рис. 6.24, а), без откосов (см. рис. 6.24, в, г, д, ж), со скосом одной кромки (рис. 6.24, е), со скосом обеих кромок (рис. 6.24, б), с двумя симметричными скосами одной кромки (см. рис. 6.24, з), с криволинейными скосами и т.д. Форма подготовки кромок зависит от толщины свариваемых деталей, положения шва в пространстве и других данных.

Обозначение сварных швов

На чертежах сварных соединений должны быть указаны места расположения сварных швов, их размеры и другие данные. Обозначение, размеры шва, форма подготовки кромок, условные знаки и другие данные приведены в соответствующих таблицах ГОСТов.

Видимый шов обозначают сплошной основной линией. Невидимый шов – штриховой линией. От изображения шва проводят тонкую линию-выноску с односторонней стрелкой и полкой для нанесения обозначения шва сварного соединения. Наклон линии-выноски к линии шва рекомендуется делать под углом 30…60°, а стрелку располагать в сторону большего угла.

Условные обозначения наносят над полкой линии-выноски для шва с лицевой (видимой) стороны и под полкой – для шва с оборотной (невидимой) стороны. Данные, входящие в обозначение, размещают, как показано на рис. 6.25.

Рис. 6.25. Условные обозначения параметров

1 – обозначение вспомогательных знаков; 2 – номер стандарта на данный сварной шов; 3 – буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту; 4 – обозначение способа сварки; 5 – знак и размер катета шва; 6 – длина прерывистого участка, знак расположения швов и размер шага; 7 – шов по незамкнутой линии, поясненной на чертеже; 8 – указания о контроле шва

На рис. 6.26 приведен пример условного обозначения швов таврового и нахлесточного соединений.

Условное обозначение шва таврового соединения:

– ГОСТ 5264-80 – шов выполнен электродуговой сваркой;

– ○ – по замкнутому контуру (диаметр знака 3…5 мм);

– Т4 – шов таврового соединения, выполненный без скоса кромок, двусторонний, прерывистый с шахматным расположением;

– РЭ – ручная электродуговая сварка;

– 5 – катет шва равен 5 мм;

– 50Z100 – длина проваренного участка шахматного шва (Z) – 50 мм, шаг 100 мм.

Рис. 6.26. Примеры обозначения швов

Условные знаки в обозначениях сварных швов приведены в табл. 6.1.

При наличии швов, выполненных по одному и тому же стандарту, одним способом сварки, номер стандарта и способ не вводят в обозначение шва, что упрощает обозначение. При наличии одинаковых швов на чертеже наносят обозначение только одного шва, которому присваивают порядковый номер, с указанием количества этих швов у линии-выноски. Все остальные швы этого типа имеют только номер соответственно над полкой или под полкой линии-выноски (рис. 6.27, а).

Одинаковыми называют швы, у которых совпадают типы, размеры и условные изображения. Номера швам можно не присваивать, если все швы на чертеже одинаковые и изображены с одной стороны (лицевой или оборотной). При этом швы, не имеющие обозначений, отмечают линиями-выносками без полок, а на линии-выноске, имеющей полку с нанесенным обозначением, указывают количество одинаковых швов (рис. 6.27, б).

Рис. 6.27. Обозначения сварных соединений

Таблица 6.1. Условные знаки сварных швов

Паяное соединение

Паяным соединением называется совокупность деталей, соединенных пайкой, т. е. получение неразъемных соединений с нагревом ниже температуры их плавления путем заполнения зазора между ними припоем.

Припой – металл или сплав, вводимый в зазор между соединяемыми деталями и имеющий более низкую температуру плавления, чем металл соединяемых деталей.

Швы соединений, получаемых пайкой, изображают условно по ГОСТ 2313-82 на видах и разрезах сплошной линией толщиной в два раза большей, чем толщина сплошной основной линии. Утолщение линии шва выполняется за счет охватывающей детали (рис. 6.28).

Рис. 6.28. Обозначения соединений пайкой

Для обозначения шва паяного соединения к линии шва подводят линию-выноску, которая заканчивается двусторонней стрелкой. На наклонном участке линии-выноски наносят условный знак в виде дуги. Если шов выполняется по замкнутому контуру, то линию-выноску заканчивают окружностью диаметром 3…5 мм (см. рис. 6.28).

Марка припоя указывается в спецификации в разделе «материалы» или на чертеже соединения в технических условиях. Всем швам, выполненным одним и тем же припоем, присваивается один порядковый номер, который наносится на линии-выноске.

Клеевое соединение

Клеевым соединением называется совокупность деталей, соединенных при помощи клея. В клеевых соединениях возможны соединения разнородных материалов. Швы соединений, получаемых склеиванием, изображают так же, как и в соединениях, полученных пайкой.

Для обозначения шва клеевого соединения установлен знак «К», который наносится на наклонном участке линии-выноски сплошной основной линией (рис. 6.29). Марка клея записывается в спецификацию или в технические требования над основной надписью чертежа. На учебных чертежах марку клея допускается не указывать.

Рис. 6.29. Обозначение соединения клеем

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Богданов В.Н. и др. Справочное руководство по черчению. – М.:

Машиностроение, 1989. – 864 с.

2. Боголюбов С.К. Задания по деталированию. – М.: Машиностроение, 1989. – 296 с.

3. Лагерь А.И. Инженерная графика. – М.: Высшая школа, 2003. – 270 с.

4. Левицкий В.С. Машиностроительное черчение. – М.: Высшая школа, 1988. – 351 с.

5. Чекмарев А.А. Инженерная графика. – М.: Высшая школа, 2000. – 365 с.

6. Чекмарев А.А., Осипов В.К. Справочник по машиностроительному черчению. – М.: Высшая школа, 2002. – 493 с.