Общие сведения о соединениях деталей

На рисунке 208 показано одно из древнейших соединений, состоящее из колеса, оси повозки и чеки, которая не дает колесу соскочить с оси.

Рис. 208. Простейшее соединение колеса и оси повозки

С развитием техники простейшие соединения деталей совершенствовались. Теперь они используются во многих механизмах.

Соединения, многократно встречающиеся в механизмах различных машин, называют типовыми. Ими пользуются при создании станков, автоматических линий и др.

Применение типовых соединений значительно облегчает работу по конструированию и изготовлению машин. В черчении часто приходится встречаться с изображениями типовых соединений деталей. Некоторые из них показаны на рисунке 209.

Рис. 209. Различные соединения деталей

30.1. Виды соединении деталей. Соединения деталей разделяются на разъемные инеразъемные.

К разъемным соединениям относят такие, которые можно разобрать, не разрушая деталей, их составляющих. Неразъемные соединения нельзя разобрать без разрушения деталей.

В технике применяют следующие основные соединения деталей (см. рис. 209): болтовое, шпилечное, шпоночное, заклепочное, штифтовое, сварное, винтовое. Внимательно рассмотрите изображения на рисунке 209. Выпишите в один столбец названия неразъемных соединений, в другой — разъемных. За названиями соединений проставьте в скобках буквы, которыми они отмечены на стрелках-указателях.

Если вы правильно определите, какие соединения разъемные, а какие — неразъемные, то из букв, стоящих в скобках после названий разъемных соединений, можно будет составить слово «верно».

30.2. Стандартные детали. Выбор размеров и форм ряда деталей и соединений ограничен. Различные типы изделий сведены к определенному числу образцов-стандартов.

Конструкции изделий или отдельных конструктивных элементов общемашиностроительного назначения (крепежных деталей, сверл, резцов и др.) определены стандартом. Это дает возможность изготовлять их на специализированных предприятиях. В результате повышается производительность труда и понижается стоимость изделий.

Составление и чтение чертежей стандартизованных деталей и соединений облегчаются тем, что соответствующие стандарты определяют правила их изображения. Эти правила предусматривают ряд упрощений.

30.3. Взаимозаменяемость. Стандартизация создает возможность взаимозаменяемости деталей. Государственные стандарты содержат таблицы, пользуясь которыми определяют наибольший и наименьший предельные размеры. Между этими размерами может колебаться заданный размер. Поэтому детали, соответствующие стандартам, могут заменять одна другую. На этом основана организация массового и крупносерийного производства.

Испорчена, например, автомашина: пришли в негодность несколько винтов и гаек, сработались клапаны. Беда невелика. Эти детали стандартизованы. Их можно приобрести в магазине. Они полностью могут заменить детали, вышедшие из строя.

Польза взаимозаменяемости была продемонстрирована еще в 1826 г. на Тульском оружейном заводе. Со склада взяли без выбора 30 ружей, разобрали их и детали перемешали. Затем ружья снова собрали. Они действовали безотказно.

В наше время в условиях автоматизации производства и использования ЭВМ точность изделий, необходимая для их взаимозаменяемости, достигла очень высокого уровня.

§ 31. Изображение и обозначение резьбы

31.1. Изображение резьбы. Многие детали имеют резьбу, которая служит для их соединения. С помощью резьбы осуществляют также передачу движения. Наиболее распространена метрическая резьба, имеющая треугольный профиль с углом 60° при вершине.

Резьба на чертежах изображается условно. Это значит, что ее не рисуют такой, как мы ее видим (рис. 210, а), а вычерчивают упрощенно по правилам, установленным государственными стандартами (рис. 210, б).

Рис. 210. Изображение резьбы на стержне: а — наглядное (d — наружный диаметр, Р - шаг); б условное

На рисунке 211 приведен пример изображения резьбы на стержне (шпильке).

Рис. 211. Изображение резьбы на шпильке

По наружному диаметру ее изображают сплошными толстыми линиями как на виде спереди, так и на виде слева, а по внутреннему — сплошной тонкой линией. При этом на виде слева по внутреннему диаметру резьбы проводят тонкой линией дугу, приблизительно равную 3/4 окружности. Эта дуга может быть разомкнута в любом месте, но не на центровых линиях. Заметьте, что фаску при этом не показывают.

Внутренний диаметр резьбы при вычерчивании условно принимают равным 0,85 от наружного (d).

Обратите также внимание, что сплошная тонкая линия на виде спереди пересекла линию границы фаски.

Рис. 212. Изображение резьбы в отверстии (без разреза)

Резьба, показанная как невидимая, изображается штриховыми линиями и по наружному и по внутреннему диаметру (рис. 212). Резьбу в отверстии на разрезе (рис. 213) показывают сплошными тонкими линиями по наружному и сплошными толстыми — по внутреннему диаметру. Штриховку на разрезе всегда доводят до сплошной толстой линии. Границу видимой резьбы проводят до линии наружного ее диаметра и изображают сплошной толстой основной линией (см. рис. 210, б).

Рис. 213. Изображение резьбы в отверстии (в paзрезe)

31.2. Обозначение резьбы. По условному изображению нельзя определить, какая резьба должна быть нарезана на детали. Как же это установить?

Тип резьбы и основные размеры — наружный диаметр и шаг Р (см. рис. 210, а) — указывают на чертежах надписью. Эту надпись называют обозначением резьбы. Например, надпись М50х1,5 обозначает: резьба метрическая, наружный диаметр 50 мм, шаг 1,5 мм (мелкий шаг в обозначении приводят, а крупный нет).

Резьбу подразделяют на правую и левую. В случае левой резьбы после ее обозначения добавляют надпись LH, например M24X2LH.

Запомните, что выносные линии при обозначении резьбы нужно проводить от наружного, т. е. большего, диаметра.

На каком из приведенных чертежей (рис. 214, а, б, в) правильно проведены выносные линии для обозначения резьбы?

Рис. 214. Задание для упражнений

31.3. Как работать со справочным материалом. Основные данные о стандартизованных деталях приведены в стандартах и справочниках. Как ими пользоваться?

Пусть, например, требуется выполнить чертеж болта с шестигранной головкой нормальной точности но ГОСТ 7798—74. Наглядное изображение такого болта приведено на рисунке 215. Длина стержня болта (до головки) 60 мм.

Найдя в оглавлении справочника по машиностроительному черчению раздел «Болты», отыскивают в нем ГОСТ 7798—74 «Болты с шестигранной головкой нормальной точности». Таблица 3 содержит выписки из этого стандарта. В ней даны числовые значения соответствующих размеров. В верхней графе таблицы выбирают диаметр резьбы на стержне. Например, d=10 мм. В вертикальной графе под «d10» указаны (в мм) числовые значения размеров других элементов болта. Эти размеры наносят на чертеж вместо буквенных обозначений:

шаг резьбы Р= 1,5 мм;
размер под ключ S=I7 мм;
диаметр описанной окружности D=18,7 мм;
высота головки h = 7 мм.

Таблица 3. Основные размеры болтов с шестигранной головкой (в мм)

Рис. 215. Болт с шестигранной головкой

Длину l стержня болта выбирают в пределах от 14 до 200 мм в зависимости от толщины соединяемых деталей. В нашем случае она равна 60 мм. Длину l₀ - часть болта с резьбой и высоту фаски на стержне — берут из таблицы стандартов (которые здесь не приведены). Для резьбы М10 эта длина равна 26 мм, а высота фаски — 1,6 мм По этим размерам, когда это необходимо, вычерчивают болт.

1. Какие соединения относят к разъемным? Приведите примеры.
2. Какие преимущества создает стандартизация изделий?
3. Что такое взаимозаменяемость?
4. Как обозначают метрическую резьбу с крупным шагом? с мелким шагом?

Пользуясь таблицей 3 и рисунком 215, выполните эскиз болта с шестигранной головкой и нанесите размеры: диаметр d резьбы 20 мм, длина l стержня болта 100 мм, длина l₀нарезанной части 46 мм, высота с фаски 2,5 мм.

§ 32. Чертежи болтовых и шпилечных соединений

Среди разъемных соединений наибольшее распространение получили резьбовые. К ним относятся болтовое, шпилечное и винтовое соединения, показанные на рисунке 209. Детали этих соединений — болты, винты, шпильки, гайки и шайбы — имеют установленные стандартом форму, размеры и условные обозначения. Пользуясь этими обозначениями, можно отыскать размеры крепежных деталей в соответствующих таблицах стандартов. Как это делать, было показано на примере выполнения чертежа болта.

С изображением крепежных деталей приходится встречаться в основном на сборочных чертежах. На этих чертежах болтовое, шпилечное и винтовое соединения вычерчивают по относительным размерам. Это значит, что величину отдельных элементов определяют в зависимости от наружного диаметра d резьбы. В результате ускоряется работа по выполнению чертежа.

Размеры крепежных деталей на сборочных чертежах не наносят. Но как же в таком случае определить, какой болт или шпилька входит в соединение?

Необходимые данные записывают в спецификации. С ней мы будем знакомиться позже. А сейчас рассмотрим изображения основных резьбовых соединений.

32.1. Изображение болтовых соединений. Это соединение показано на рисунке 216. В деталях, которые нужно соединить (дет. 1 и дет. 2), просверливают отверстия немного большего диаметра, чем диаметр болта.

Рис. 216. Болтовое соединение

Чертежи крепежных соединений рекомендуется вычерчивать упрощенно (рис. 217, г). Это заключается в следующем. Фаски на шестигранных и квадратных головках болтов и гаек, а также на стержне не изображают. Допускается не показывать зазор между стержнем болта и отверстием в соединяемых деталях.

Чтобы чертеж, представленный на рисунке 217, г, легче было понять, покажем поэтапно образование болтового соединения. Сначала изображен болт и над ним две соединяемые детали (рис. 217, а). Затем болт показан в отверстиях этих деталей, а над ним шайба (рис. 217, б). На рисунке 217, в шайба надета на болт, а над ним показана гайка. Законченный чертеж болтового соединения приведен на рисунке 217, г.

Рис. 217. Упрощенное изображение болтового соединения

Обратите внимание, что соединяемые детали (1 и 2) заштрихованы в разные стороны.

Болты в сборочном чертеже показывают нерассеченными, если секущая плоскость направлена вдоль их оси. Гайки и шайбы изображают также нерассеченными.

В спецификации для болтов указывают диаметр и тип резьбы, длину стержня и номер стандарта. Запись Болт М12х1,25х60 означает: болт с метрической резьбой 0 12 мм, шаг 1,25 мм (мелкий), длина стержня 60 мм.

В учебнике для упрощения записи здесь и далее для других крепежных деталей номер стандарта не приведен.

Для гайки указывают диаметр и тип резьбы. Запись Гайка MI6 означает: гайка с метрической резьбой, имеющая диаметр 16 мм, шаг резьбы крупный. Для шайб указывают диаметр болта. Запись Шайба 12 означает: шайба для болта диаметром 12 мм.

Вы будете вычерчивать элементы болтового соединения по относительным размерам. Их определяют в зависимости от наружного диаметра резьбы по соотношениям, приведенным на рисунке 217. Рассмотрим пример определения относительных размеров для болтового соединения с резьбой М20 (d = 20 мм):

диаметр окружности, описанной вокруг шестиугольника, D = 2d (2х20 = 40 мм);
высота головки болта h = 0.7d(0.7x20= 14 мм);
для нарезной части l₀ = 2d + 6 (2x20+6=46мм);
высота гайки Н = 0.8d(0,8x20 = 16 мм);
диаметр отверстия под болт d = 1,1d/(1,1x20 = 22 мм);
диаметр шайбы Д_ш = 2,2d(2,2X20 = 44 мм);
высота шайбы 5 = 0,15(0,15х20 = 3 мм). По этим размерам можно вычерчивать болтовое соединение.

1. В зависимости от какой величины определяют относительные размеры болтового соединения?
2. При выполнении разреза на сборочном чертеже секущая плоскость прошла вдоль оси болта, гайки и шайбы. Нужно ли их штриховать?
3. Можно ли на рисунке 217, г не показывать зазор между стержнем болта (дет. 5) и отверстиями в соединяемых деталях 1 и 2?
4. Расшифруйте обозначение: «Болт MI6х70» и «Гайка М20».
5. Изображением чего является большая окружность на виде сверху (рис. 217, г)?
6. Назовите номер детали, показанной на виде сверху шестиугольником (рис. 217, г).

Выполните эскиз болтового соединения, руководствуясь примером на рисунке 217, г. Диаметр резьбы d равен 10 мм. Толщина каждой из соединяемых деталей 15 мм. Длина l стержня болта 45 мм.

32.2. Изображение шпилечных соединений. Шпилька представляет собой стержень, имеющий резьбу на обоих концах. Одним концом шпилька на всю длину резьбы ввинчивается в глухое (несквозное) отверстие с резьбой в детали 1 (рис. 218). На другой конец навинчивают гайку, под которую подкладывают шайбу. Таким образом прижимают друг к другу скрепляемые детали (дет. 1 и 2). Отверстие в детали 2 имеет немного больший диаметр, чем шпилька (рис. 218).

Рис. 218. Шпилечное соединение

Покажем поэтапно образование шпилечного соединения, приведенного на рисунке 219, ж.

Сначала в детали показано отверстие под резьбу и над ним сверло (рис. 219, а), а затем отверстие с резьбой и сверху метчик, с помощью которого нарезана резьба (рис. 219, б). Над отверстием (рис. 219, в) показана шпилька, которая ввернута в отверстие (рис. 219, г), а сверху изображена соединяемая деталь. На рисунке 219, е шайба надета на шпильку, выше изображена гайка. И наконец (рис. 219, ж), показан чертеж шпилечного соединения.

Рис. 219. Упрощенное изображение шпилечного соединения

Гайку и шайбу, как и в болтовом соединении, изображают упрощенно, т. е. без фасок. На шпильке фаски тоже не показывают.

Линию, определяющую границу резьбы на нижнем конце шпильки, всегда проводят на уровне поверхности детали, в которую ввернута шпилька (дет. 1).

Посмотрите внимательно, как изображают стержень с резьбой, ввернутый в отверстие. Резьбу в отверстии показывают только там, где она не закрыта концом стержня (рис. 220, а). Нижнюю часть глухого отверстия показывают незаполненной стержнем. Для наглядности она выделена красным цветом.

Рис. 220. Изображение шпильки, ввинченной в отверстие с резьбой: а - правильно: б - неправильно

На конце отверстия показывают коническое углубление, полученное от сверла (см. рис. 220, а). Его вычерчивают с углом 120° при вершине, но размер этого угла не наносят. Не допускайте ошибки, показанной на рисунке 220, б, где диаметр углубления оказался больше диаметра отверстия, чего не может быть.

Штриховку доводят до сплошной толстой линии (рис. 221, а), а не до тонкой, как показано на рисунке 221, б.

Рис 221. Штриховка на изображении отверстия с резьбой: а — правильно; б - неправильно

Относительные размеры для вычерчивания шпилечного соединения вы будете подсчитывать в зависимости от диаметра резьбы по соотношениям, приведенным на рисунке 219.

Обозначение Шпилька М10х6О следует понимать так: шпилька имеет метрическую резьбу, диаметр ее 10 мм, длина 60 мм (до ввинчиваемого конца).

Ответьте на вопросы к чертежу (рис. 219, ж):

1. Сколько деталей содержит соединение?
2. Почему штриховка на разрезе нанесена в разные стороны?
3. Как называются детали 4 и 5?
4. До какой линии наносят штриховку на разрезе отверстия с резьбой?
5. Как определяют относительные размеры для вычерчивания шпилечного соединения?