Детали машин и конструкций

В данной статье представлены описания основных деталей машин и конструкций, используемых в различных областях промышленности. Для каждой описываемой здесь детали или сборочной единицы, на нашем сайте есть подробная статья. Ознакомиться со статьями можно перейдя по советующим ссылкам.

Крепежные изделия (детали)

Болт

Болт — это крепежное изделие, представляющий собой цилиндрическое металлоизделие, с одной стороны, имеющее резьбовую нарезку, а с другой шестигранную головку.

Предназначением данного изделия является прочное соединение различных деталей посредством навинчивания на него гайки, или же ввинчивания его, в отверстие на одной из деталей.

Сфера его применения обширна — это машиностроение, строительство, нефтегазовая отрасль, мебельное производство и т.д. То есть везде где необходимо создать прочное соединение, но которое в последствии можно будет разобрать.

Классификация по области применения и материалу

  • Черный болт — делается способом штамповки из высокоуглеродистой стали. Используется для соединений не подвергающимся большим нагрузкам;
  • Получистый — вначале происходит штамповка, а затем мехобработка рабочей части. Изготавливается из среднеуглеродистой стали и применяется практически для всех соединений;
  • Чистый — производится из легированной или низкоуглеродистой стали, а так же из цветных металлов. Полностью подвергается мехобработке и используется в местах, где важен внешний вид изделия.

Заклепка

Заклепка представляет собой заготовку для крепежа, ее назначением является надежное соединение листового металлопроката. Визуально, данная деталь выглядит как небольшой стержень или трубка с закладной головкой, с одной стороны. В процессе склепывания, с другой стороны создается высадная головка.

Разновидности

В настоящее время существует три основных вида таких изделий:

  • Простая. Традиционный вариант, отличительной чертой таких изделий является повышенная прочность создаваемых соединений;
  • Вытяжная. Применяется в случае если доступ к сшиваемым листам металла возможен только, с одной стороны;
  • Резьбовая. Наиболее прогрессивный вариант, так при необходимости можно осуществить разборку детали.

Следует отметить, что материал для изготовления заклепок должен отличаться повышенной пластичностью и вязкостью. Поэтому для их производства используют низкоуглеродистую сталь и сплавы меди, и алюминия.

Сейчас достаточно много и других способов крепежа, но такой метод соединения листового металлопроката до сих пор остается актуальным, и наверняка будет использоваться и в ближайшем будущем.

Передаточные детали

Шпонка

Шпонка – это конструктивный элемент продолговатой формы, предназначенный для передачи вращения от вала к шкиву (звездочке, ступице и т. д.) или в обратном порядке. Для соединения на ведущей и ведомой поверхностях прорезается паз. Существует несколько видов подобных деталей:

  • цилиндрическая;
  • призматическая;
  • сегментная;
  • клиновидная;
  • тангенциальная.

Цилиндрическая форма пригодна для установки на концевых участках вала, место под нее высверливается в уже совмещенных элементах, такой способ требует однородности материалов вала и ступицы, для массового производства эта форма не подходит из-за проблем со взаимозаменяемостью.

Призматическая бывает неподвижной или скользящей, при скользящем варианте, ступица с закрепленной в ней шпонкой скользит по валу. Главный минус этой формы – необходимость подгонки для каждого соединения, еще одним недостатком является возможное опрокидывание при сильном износе.

Сегментная форма лишена недостатков призматической, но так как для ее установки требуется значительная глубина паза, ее применение возможно только для больших диаметров.

Клиновидный тип обеспечивает надежную работу при неравномерных нагрузках и не допускает осевого смещения без дополнительного крепежа. Но использование клина приводит к дисбалансу между центром ступицы и осью вала. Тангенциальный вид – вариант клиновидного, он состоит из двух частей, такие детали используются парами, опорные поверхности разделяет угол 120–180°.

В качестве исходного материала для этих изделий применяют среднеуглеродистую сталь из специального сортамента, чаще всего это Ст6, Ст45 и Ст50.

Вал

Валом называют деталь механизма, передающая крутящий момент вдоль своей оси. Не следует путать его с осью. Они могут быть схожи конструктивно, но отличаются характером производимых действий. На осях крепятся вращающиеся элементы, но само вращение она не передает. Потому, испытывают лишь изгибающие силы — поперечные и вращательные к ним не прилагаются.

Особенности конструкции

По своему предназначению валы разделяют на:

  • Передаточные. Несущие на себе дополнительные детали передач – шестерни, муфты, шкивы.
  • Коренные. Дополнительно оснащенные основным рабочим органом агрегата – гребным винтом, ротором, коленвалом, шпинделем.

По геометрии бывают:

  • Прямые – одинаковые по всей длине или ступенчатые.
  • Коленчатые и кривошипные – для преобразования возвратно-поступательных движений во вращательное или наоборот.
  • Торсионные – передают вращения с изменяющейся осевой геометрией.
  • Карданные – для передачи крутящего момента между двумя валами, со свободой их в угловом перемещении.

Применяемые металлы

Надежность и долговечность работы любой детали зависит от качества материала, взятого для ее изготовления. Несущий основную нагрузку вал, в зависимости от условий эксплуатации, изготавливается из углеродистых сталей Сталь 20 – Сталь 50 или легированных, вроде 40ХН. Применяемые в особо сложных условиях делают из титановых сплавов ВТ3 – ВТ9.