Расчёт штифтовых соединений

Такие соединения образуются совместным сверлением соединяемых деталей и установкой в отверстие с натягом специальных цилиндрических или конических штифтов [1, 8, 9].

Цилиндрические штифты (табл. 11.15) применяются для закрепления и передачи небольшого вращающего момента и небольших осевых сил между валом и полумуфтой, ступицей колеса или втулкой, а также для других малонагруженных соединений.

Таблица 11.15 Штифты цилиндрические, ГОСТ 3128-46, размеры, мм
Различаются предельными отклонениями диаметра и формой концов
d	f	Длина, l		d	f	Длина, l		d	f	Длина, l
0,6	0,1	4…10			0,7	10…60			2,5	40…280
0,8	0,15	4…14			0,8	10…80			3,5	50…280
	0,2	4…18				12…100				60…280
1,5	0,3	4…28			1,2	16…140				80…280
	0,4	5…35			1,5	20…180				100…280
2,5	0,5	5…40			1,8	26…220
	0,5	6…50				32…260
Нормальный ряд длин l: 4, 5, 6, 8, 10, 12, (14), 15, (16), 18, (20), 22, (24), 26, (28), 30, (32), 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 130, 140, 150, 165, 180, 200, 220, 240, 260, 280 мм. Материал: сталь 45, сталь 15, сталь А12, сталь У8. Допускаются штифты со сферическими концами.

Штифты работают на срез и смятие. Смятие боковых поверхностей наступает раньше, поэтому расчёт на смятие – проектировочный, а на срез – проверочный.

Из условия прочности на смятие находят требуемый диаметр штифта:

а затем по таблице 11.15 выбирается штифт ближайшего большего диаметра.

Затем выбранный штифт проверяют на прочность по касательным напряжениям среза: τ_срез = 8 M_вращ/(π ·d²_вала·d) ≤ [τ]_срез.

Для гладких штифтов можно принять [σ]_смят=100 МПа при спокойной нагрузке, 75 МПа при колебаниях нагрузки и 50 МПа при ударной нагрузке. Допускаемые касательные напряжения среза [τ]_срез ≈ 0,6 [σ]_смят.

При невыполнении условий прочности целесообразнее не увеличивать диаметр штифта, а применять штифты из более прочного материала.

Отверстия в валах под штифты необходимо учитывать, как концентраторы напряжений при проверочном расчёте валов.

Конические штифты (табл. 11.16) применяются для центрирования деталей, соединяемых по плоскостям (как крышка и картер корпуса редуктора), где всю нагрузку воспринимают стяжные болты. Здесь штифты практически не нагружены, служат только для центрирования корпусных деталей и устанавливаются попарно на диаметрально противоположных сторонах фланца корпуса. Такие штифты выбираются по таблице из конструктивных соображений так, чтобы они были соразмерны толщине и ширине соединяемых фланцев.

Таблица 11.16 Штифты конические, ГОСТ 3129-46, размеры, мм
d	f	Длина, l		d	f	Длина, l		d	f	Длина, l
0,6	0,1	4…10			0,7	16…60			2,5	50…280
0,8	0,15	4…14			0,8	20…80			3,5	55…280
	0,2	5…18				24…100				60…280
1,5	0,3	6…28			1,2	28…140				70…280
	0,4	8…35			1,5	32…180				80…280
2,5	0,5	10…40			1,8	35…220
	0,5	12…50				40…260
Нормальный ряд длин l: 4, 5, 6, 8, 10, 12, (14), 15, (16), 18, (20), 22, (24), 26, (28), 30, (32), 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 130, 140, 150, 165, 180, 200, 220, 240, 260, 280 мм. Материал: сталь 45, сталь 15, сталь А12, сталь У8. Допускаются штифты со сферическими концами.

Штифты с канавками и пружинные выполняют из пружинной стали и рассчитывают так же, как гладкие, но допускаемые напряжения материала занижают на 50 %.