Зубные штифты. Стекловолоконные и титановые.

Где используются

Применяются такие соединения для передачи в основном только очень небольших нагрузок. Иногда штифты используют для взаимной фиксации деталей. Существуют также особые срезаемые элементы этого типа, применяемые в качестве предохранителей. Помимо узлов с валами, такие изделия очень часто используются для соединения крышек и корпусов.

Еще одно назначение штифтовых соединений — протезирование в стоматологии. С использованием таких элементов производится крепление искусственных зубов.

Разновидности штифтов

При сборке разного рода узлов используют два основных типа подобных изделий:

• цилиндрические;
• конические.

Цилиндрические штифты, в свою очередь, могут быть:

• пружинными разрезными;
• просечными (с канавками).

Дополнительными элементами конструкции штифтов могут быть резьбовые отверстия или выступы. Применяются они для выемки изделий из глухих отверстий.

По выполняемым в узле функциям различают три группы штифтов:

• установочные;
• направляющие;
• крепежные.

Штифты

Штифт – крепёжное изделие в виде цилиндрического или конического стержня, предназначенное для неподвижного соединения деталей, а также для передачи относительно небольших нагрузок.

По форме простейшие и самые популярные штифты можно разделить на цилиндрические и конические DIN 1.

Штифт цилиндрический Штифт конический

Конусность штифтов составляет 1:50. Цилиндрические штифты при этом могут быть незакалёнными DIN 7 и закаленными DIN 6325; твёрдость последних составляет 60±2 HRC.

Концы штифта могут быть следующими:

плоский с фаской со сферой

Следует обратить внимание на то, что по ГОСТ длина штифта включает в себя концы, а по DIN – не включает.

Штифты являются деталями повышенной точности: поле допуска в основном назначается m6, иногда h8 или h11.

Штифты более сложных форм – штифты с резьбами внешними и внутренними: DIN 258, DIN 7977, DIN 7978 и DIN 7979.

Еще одна группа штифтов предполагает наличие продольного разреза или надреза вдоль оси. Они могут быть полными или частичными. Наиболее распространенные – две позиции:

Штифт пружинный цилиндрический с прорезью, легкое или тяжелое исполнение (в ЦКИ – только тяжелое) DIN 1481;

Штифт насеченный цилиндрический с тремя насечками по все длине и фаской DIN 1471.

Другие варианты штифтов представлены на рисунке ниже.

Штифтовое соединение: ГОСТ

В большинстве случаев при сборке узлов используются стандартные штифты, изготовленные с соблюдением нормативов ГОСТ. Для каждого конкретного вида изделий они свои. Так, изготовление штифтов простой формы регулируется ГОСТ 3128-70 (цилиндрические) и ГОСТ 3129-70 (конические). Делают такие детали обычно из стали марки 45. Но ГОСТ допускает применять для этой цели и материал марок А12, 10 кп, 20 кп и пр. Просечные изделия изготавливают из пружинной стали. Иногда штифты разных видов делают и из цветных металлов.

Разумеется, регулируются стандартами и номинальные размеры этих элементов. Также ГОСТ предусматривает и допустимые отклонения последних. Это позволяет назначать типовые посадки штифтов в отверстия втулок, валов, крышек и корпусов.

Условное обозначение этих изделий включает в себя:

• слово «штифт»;
• тип изделия;
• его размеры;
• обозначение стандарта.

Тип при этом указывается только в том случае, если он однозначно определяется стандартом. В поле «размеры» отмечаются диаметр изделия и его длина. Иногда здесь же проставляются поля допуска.

Что собой представляет

Относятся соединения этой разновидности к типу разъемных. При их создании сначала производится сверление деталей узла. Причем оно обязательно должно быть совместным. То есть предварительно детали складываются друг с другом таким образом, как они будут располагаться в узле в дальнейшем при его работе. После этого производится собственно сверление.

В полученные отверстия на следующем этапе вставляются сами штифты. Цилиндрические элементы этого типа устанавливаются очень плотно. То есть штифт всегда имеет несколько больший диаметр, чем подготовленное под него отверстие.

В том случае если узел в процессе эксплуатации будет подвергаться неоднократной сборке/разборке, для него предусматриваются не цилиндрические, а конические штифты. Это позволяет продлить срок службы конструкции. Поскольку цилиндрические штифты вставляются в отверстия деталей очень плотно, после разборки и сборки узел может потерять присущие ему изначально эксплуатационное качества. То есть соединение может стать попросту не слишком прочным.

Работают штифты в процессе эксплуатации:

• на срез (по поверхности стыка);
• на смятие.

Именно по этим признакам производятся расчеты на их пригодность при использовании в том или ином узле. Смятию могут подвергаться рабочие поверхности как штифтов, так и соединяемых деталей.

Штифтовые соединения

Штифты применяются для фиксации взаимного расположения соединяемых деталей, а таже для передачи сил и моментов.

Штифты цилиндрические

Штифты изготавливают под различные посадки. Для предотвращения выпадания штифтов с засверленными концами (см. табл. 6.1.2) после постановки в сквозное отверстие их расклепывают. С этой же целью применяют насечные штифты (см. табл. 6.1.3), которые удерживаются от выпадания пластическим деформированием металла, выдавленного при насечке канавок.

Размеры цилиндрических штифтов с внутренней резьбой, предназначенных для установки в глухие отверстия даны в табл. 6.1.4. Лыска на боковой поверхности служит для выхода воздуха из глухого отверстия, а резьбовое отверстие — для демонтажа штифта.

Штифты конические

Параметры штифтов, устанавливаемых в сквозные отверстия, которые обеспечивают демонтаж такиех штифтов при разборке соединения приведены в табл. 6.2.1. Для удобства демонтажа конических штифтов из глухих отверстий применяют штифты с резьбовой цапфой (см. табл. 6.2.2) или с внутренней резьбой (см. табл. 6.2.3). В обеих конструкциях предусмотрена защита резьбы от повреждения при забивании (фаска на резьбовом отверстии или цилиндрический хвостовик на цапфе).

Примеры штифтовых соединений

На рисунок 6.3.1 приведены примеры использования штифтов при соединении деталей с плоскими поверхностями контакта. Обычный вариант установки штифта показан на рисунок 6.3.1, а. Если штифт устанавливают в глухое отверстие, то применяют штифт с резьбой для демонтажа и лыскои для выхода сжатого воздуха при установке штифта (рисунок 6.3.1, б). Вариант установки штифта, когда подход инструмента в направлении, перпендикулярном плоскости стыка, затруднен, показан на рисунок 6.3.1, е. В подобных случаях таже применяют штифты, расположенные в плоскости разъема (как правило, четыре штифта по одному на каждой стороне). Более точная фиксация деталей обеспечивается при попарном расположении штифтов в противоположных углах (рисунок 6.3.1, г). При передаче незначительных окружных и осевых сил применяют соединения, показанные на рисунок 6.3.2 (а-д). Они более технологичны по сравнению со шпоночными и шлицевыми и исключают люфты, что особенно важно при реверсивном движении. Поэтому такие соединения широко применяют в приборных устройствах. На рисунок 6.3.3 приведены примеры использования специальных штифтов. Полый разрезной штифт (рисунок 6.3.3, а) обеспечивает удовлетворительное центрирование деталей и относительную простоту монтажа без использования специального инструмента благодаря высокой его податливости в радиальном направлении. Преимуществом соединения с помощью разводного штифта (рисунок 6.3.3, б) является простота его конструкции и монтажа, однако возможно снижение натяга штифта в процессе эксплуатации. Последнее исключено в соединении, где плотная посадка штифта обеспечивается затяжкой гайки (рисунок 6.3.3, в). При действии значительных нагрузок в плоскости стыка применяют соединения, в которых сдвигающая нагрузка передается как втулкой (штифтом), так и силами трения на стыке, обусловленными затяжкой резьбового соединения (рисунок 6.3.3, г — е).

Рассказать друзьям:

← Заклепочные соединения

Далее: Шлицевые и профильные соединения →

Преимущества и недостатки

При изготовлении разного рода узлов могут использоваться, помимо штифтовых, и клиновые соединения, шпоночные, шлицевые. Все они относятся к типу разъемных. Очень часто применяются также резьбовые соединения этой разновидности с применением винтов, шпилек и болтов, профильные, клеммовые. Каждый из этих типов имеет как свои достоинства, так и недостатки.

К плюсам штифтовых соединений относят в первую очередь:

• простоту конструкции;
• простоту сборки/разборки;
• точное центрирование соединяемых деталей.

Недостаток такие соединения имеют в основном только один. Просверленное под штифт отверстие в любом случае в дальнейшем будет ослаблять деталь. Клеммовые соединения, к примеру, такого минуса лишены.

При этом и обрабатываться гнезда под штифты должны очень тщательно. В противном случае изделие в последующем может погнуться. Необходимость же точной обработки отверстия удорожает изготовление детали узла.

Особенности использования цилиндрических штифтов

Сборка штифтовых соединений при скреплении деталей машин выполняется обычно с применением гладких изделий. Таким же образом обычно производится обычная фиксация элементов конструкции машины в процессе ее эксплуатации. В этом случае чаще всего применяются два гладких штифта.

Для фиксации положения деталей могут использоваться и просечные изделия этого типа. Их основным преимуществом, в сравнении с гладкими, является то, что они не требуют развертки отверстий. При отсутствии дополнительных креплений такие элементы к тому же более надежны в плане выпадения. Как и при использовании конических, при применении просечных цилиндрических штифтов сборку/разборку соединения можно в последующем в процессе эксплуатации проводить неоднократно.

В статичные соединения цилиндрические изделия устанавливают с натягом. В движущихся же их монтируют с обязательным расклепом концов. Пружинные цилиндрические штифты монтируются обычно в малонагруженных соединениях. Натяг при их использовании создается за счет уменьшения диаметра отверстия. Установочные типы штифтов в соединениях по посадке устанавливаются с натягом с одной из деталей. С другой их монтируют с посадкой H7/h6 или же H7/js6.

Конические изделия

Штифты этой разновидности изготавливаются с конусностью 1:50. Это обеспечивает в последующем их самооторжение в узлах. Используются такие изделия для передачи крутящего момента и для соединения крышек с корпусами почти так же часто, как и цилиндрические.

Простые конические штифты устанавливают обычно в сквозные отверстия. В этом случае при монтаже их просто вбивают с противоположной стороны соединения. Если отверстие не сквозное, в него устанавливается конический штифт с резьбой для вытаскивания.

Разводные изделия этого типа используют в таких соединения, которые в процессе работы механизма могут подвергаться толчкам и ударным нагрузкам. Помимо этого, их устанавливают в тех узлах, в которых детали движутся с очень большой скоростью. Концы таких штифтов по окончании монтажа обычно разводят.

Цилиндрический штифт-шпонка

Диаметральное сечение штифта проверяется на срез, боковая поверхность – на смятие (рис. 3).

Рис. 3. Схема сил, действующих на цилиндрический штифт-шпонку

Площадь смятия:

окружное усилие:

прочность штифта на смятие:

площадь среза:

прочность штифта на срез:

момент, передаваемый соединением:

Допускаемые напряжения в зависимости от прочности материалов вала и ступицы и от режима работы выбирают в пределах [σсм] = 60…150 МПа (меньшие значения выбирают для чугунных ступиц и при неравномерной и ударной нагрузке, а большие – для стальных ступиц).

Особенности установки в узле

Просверливают детали для соединения штифтом, как уже упоминалось, в сборе. В некоторых случаях эти элементы, во избежание выпадения, дополнительно фиксируют. Так поступают, к примеру, при монтаже разборных соединений. Дополнительную фиксацию в этом случае обеспечивают кольцом из проволоки 0.5-0.8 мм.

В неразборных соединения штифты обычно кернят. Но в некоторых случаях могут применяться и изделия с засверленными концами. После сборки такие штифты развальцовываются.

При использовании конических изделий в некоторых случаях условие самоотторжения может не выполняться. Происходит так довольно-таки часто, к примеру, в узлах, подвергающихся вибрациям или же функционирующих в условиях, при которых резко меняется температура. В таких соединениях конические штифты положено закреплять дополнительно.

Обзор набора

Модели Unimetric ― это титановые анкерные конические штифты с головками квадратной формы.

По методу установки относятся к пассивным элементам, что означает:

• модель нужна для усиления прочности реконструируемого элемента или для предотвращения растрескивания стенок депульпированной единицы.
• Изделие не снабжено резьбой.
• В полости рта закрепляется специальным цементом или пломбировочным материалом.

В отличие от аналоговых приспособлений других производителей, штифты Unimetric отличаются следующими характеристиками:

1. Отсутствие резьбы. За счет свободной фиксации, не создается давление и внутреннее напряжение.
2. Производятся двух разновидностей: L – удлиненная головка, S – ее укороченная модификация. Каждый вид создается двумя вариантами диаметров: 1 и 0,8 мм.
3. Существует удобная маркировка цветом каждого размерного вида.
4. Высокая прочность при легкости всей конструкции, которую обеспечивает материал изготовления.
5. При необходимости допускается корректировка по длине.
6. Имеются особые круговые ретенционные желобки, улучшающие фиксирование штифта в канале и препятствующие их выпадению.
7. Наличие в верхнем отделе раздвижных губ, что улучшает закрепление пломбировочного материала.
8. Биосовместимы с тканями полости рта, химически пассивны, не подвергаются коррозии.
9. Изделия универсальны в применении.
10. Позволяют выполнить восстановление за один прием.

В комплект включены дрили ― проникающий и калибровочный. Первый обозначен одним цветным кольцом, имеет два слегка выступающих кольца, соответствующих удлиненной и короткой штифтовой головке. Второй дриль обозначен двумя цветными кольцами.

Комплект внутриканальных фиксаторов с большим диаметром содержит в дополнении универсальный (или промежуточный) дриль, которым создается постепенный переход от проникающей разновидности дриля к калибровочной.

Выбор и расчет штифтового соединения

Размеры используемых для передачи крутящего момента изделий зависят в первую очередь от диаметра вала (в пределах d шт.<0.3d). По прочности на срез штифт выбирают с использованием такой формулы:

• t ср=4T/dxd2шт.<.

Здесь T — вращающий момент, — допустимые напряжения среза. Последний параметр смотрят в специальных таблицах. На смятие при тонкой ступице соединение проверяют по формуле:

• Q ср=2T/d(D-d)d шт.<.

Здесь /d(D-d)d шт. — условная площадь смятия, — допустимое напряжение смятия для стали.

Расчет конического штифта на прочность

Диаметр установочного штифта принимают конструктивно. Диаметр крепежного штифта определяют из расчета штифта на срез.

Рис. 2. Схема сил для расчета конического штифта

Средний диаметр штифта dш определяют из условия прочности на срез по двум плоскостям среза (рис. 2):

площадь среза –

окружное усилие –

где Т – вращающий момент.

Диаметр штифта:

При действии на штифт силы F, перпендикулярной его оси, условие прочности на срез:

Допускаемое напряжение на срез для штифта, изготовленного из стали указанных марок, [τср] = 35…75 МПа; меньшие значения – при нагрузке с толчками и ударами.

Ремонт

Помимо смятия или среза, в соединениях этого типа могут возникать также такие дефекты, как износ отверстия и появление трещин в самих деталях. Эксплуатировать узлы далее при появлении любой из четырех проблем не допускается. Ремонт узла должен быть проведен обязательно. Проработает узел с дефектом в любом случае очень недолго.

Собственно сам ремонт штифтовых соединений, конечно же, выполняют с соблюдением определенных нормативов. В большинстве случаев дефектные штифты утилизируются и заменяются на новые. Однако ГОСТ все же допускает, к примеру, расширять изношенные отверстия под другой штифт большего размера. Также разрешается заваривать старые отверстия и просверливать на их месте новые.