Назначение и виды штифтовых соединений

Автор статьи: pkmetiz.ru

При монтаже сложных конструкций большое значение имеет точное позиционирование, надежное и прочное крепление деталей. В том числе обеспечить соединение и фиксацию между собой подвижных элементов механизмов позволяют такие крепежные элементы, как штифты. Это один из первых видов метизов, которые применяются с глубокой древности.

Что такое штифты

Штифт — крепежный элемент, изготавливаемый в виде короткого цилиндрического или конического элемента из сплава повышенной твердости и прочности. Он устанавливается перпендикулярно плоскости и предотвращает смещение элементов конструкции или механизма в результате усилий, которые возникают при его эксплуатации. Основное назначение штифтовых соединений в машиностроении — фиксация деталей на вращающихся валах, а также для закрепления других подвижных элементов, при сборке механизмов.

Помимо машиностроения, штифты получили применение и в других сферах. В том числе их используют в строительстве и при сборке металлоконструкций, в столярном деле и т. д. Также они применяются в ряде направлений медицины, включая стоматологию и травматологию для крепления имплантатов.

Для производства штифтов применяют углеродистые и легированные стали, которые проходят термическую обработку по особой технологии, что придает им повышенную прочность. Штифтовые элементы цилиндрической формы могут иметь продольные борозды, которые обеспечивают отведение воздуха. Устройство штифтового соединения деталей определяется характеристиками материала, параметрами собираемого механизма, и выполняется в соответствии с положениями ГОСТ.

Отверстия для штифтов

Для монтажа штифтов обычно выполняют глухие отверстия. Чтобы разобрать такой узел, необходимо вначале разъединить детали, а потом изъять штифт. Если узел механизма требует периодической сборки-разборки, выполняется глухое отверстие. Демонтаж штифта в таком соединении выполняют методом выбивания специальным молотком с бойком цилиндрической формы, приближенной к форме штифтового элемента.

Для демонтажа штифтов используют метод, который напоминает метод извлечения гвоздей. Используют клин, который заводится под широкую часть. С его помощью удаляют фиксатор и извлекают штифт.

Штифтовые соединения

По назначению штифтовые соединения разделяют на крепежные, установочные и направляющие.

Крепежные соединения, как видно из названия, служат для жесткой фиксации частей (поэтому иногда используемые в таких узлах штифты называют соединительными). Дополнительно они имеют функцию передачи сил в случае наличия осевых сил и крутящего момента. Такое встречается в приборостроении и станкостроении.
Установочные соединения обеспечиваются штифтами, к которым в комплекте идут винты или их аналоги. Основная задача таких соединений — сохранение расположения частей при демонтаже и повторной сборке. В таких случаях используются только цилиндрические детали, при установке которых конструктивно подразумевается легкий разъем составных частей механизма.

Направляющие соединения предполагают возможность движения одной или нескольких частей конструкции (обычно имеется в виду поступательное движение одного элемента относительно другого).
Штифтовые соединения деталей различаются в зависимости от геометрии каждой детали, а также вида и назначения самой конструкции. Обычно такие узлы располагаются вблизи других крепежных элементов, например, шпилек или болтов. Если другие крепежи отсутствуют, обычно ставят два штифта, так как в большем количестве нет смысла, кроме случаев, если составляющие конструкции подвергаются сильным боковым нагрузкам. Чтобы обеспечить максимальную надежность, соединения располагают на максимальном расстоянии друг от друга, а также от геометрической оси детали.

Плюсы и минусы штифтовых соединений

Любой вид крепежа имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим основные достоинства и недостатки штифтовых соединений.

Широкое применение штифтов в машиностроении и многих других отраслях обеспечивается благодаря ряду достоинств. Основными из них можно назвать такие преимущества:

• Простая, надежная конструкция соединительного узла. Это объясняется минимальным количеством сборочных элементов. Для сопряжения деталей нужен только штифт, который монтируется в установочное отверстие. В результате повышается надежность соединения.
• Простой монтаж-демонтаж узла сопряжения. Конструкция штифтового соединения предусматривает его легкую сборку и разборку. При этом почти отсутствует риск повреждения деталей при разборке соединения. В первую очередь это относится к штифтам цилиндрической формы.
• Высокая степень точности центрирования сопрягаемых деталей. Это одно из главных преимуществ. Использование штифтового соединения при правильной сборке позволяет предотвратить появление люфтов при эксплуатации механизма, что повышает его надежность и общую долговечность.

Применение штифтовых соединений ограничивает главный минус — необходимость сверления отверстия в сопрягаемых элементах механизма. Любое отверстие ослабляет деталь, уменьшает ее способность сопротивляться нагрузкам, а значит, срок службы. Кроме этого, выполнение отверстия под штифт требует максимальной точности исполнения. Достаточно немного ошибиться в наметке места под отверстие, чтобы полностью изменить механические характеристики детали. Это может привести к ее разрушению или деформации при работе. При каждой такой ошибке деталь приходится отбраковывать, поскольку исправить ошибку уже не получится. Результатом становится повышение стоимости элементов механизмов с отверстиями под штифты.

Дополнительная проблема с отверстиями в том, что они становятся зоной накопления износа. Их края постепенно стачиваются, покрываются трещинами. Если обнаружены подобные дефекты, необходимо выполнить ремонт, чтобы исключить разрушение соединения во время эксплуатации механизма.