Что значит стяжное соединение

Основные соотношения стяжных соединений

Основные соотношения стяжных соединений.

Условие правильной работы стяжных соединений заключается в том, чтобы при максимуме рабочей силы P_paб на стыке оставалось давление (Р_сж > 0), предупреждающее периодическое раскрывание стыка, потерю герметичности, нарушение жесткости системы, а в стыках «металл по металлу» — контактную коррозию, наклеп и разбивание стыковых поверхностей. Поэтому при определении силы затяжки Р_зат целесообразно исходить непосредственно из минимальной силы сжатия стыка Р_сж, приняв ее пропорциональной рабочей силе:

В безразмерных обозначениях (P_pаб = 1) сила сжатия стыка

Согласно формуле (71) сила затяжки

Сила растяжения болтов

Размах пульсации силы растяжения болтов

Размах пульсации силы сжатия корпуса

Коэффициенты асимметрии циклов, определяющие циклическую прочность:

Величина r₂, определяющая циклическую прочность корпусов и надежность стыка, столь же важна, как и величина r₁. Поэтому при проектировании стяжных соединении целесообразно добиваться достаточно высоких и по возможности равных значений r₁ и r₂.

Из формул (81) и (83) следует, что минимальная сила сжатия стыка Р_сж и максимальная сила растяжения болтов Р_раст не зависят от λ₁/λ₂ и определяются только величиной ϑ. Фактор λ₁/λ₂ влияет на ритмах пульсаций Δ_раст и Δ_сж коэффициенты асимметрии r₁ и r₂, напряжения в болтах σ₁ и в корпусе σ₂.

С уменьшением λ₁/λ₂ (податливые болты, жесткие корпуса) уменьшаются Δ_раст, r₂, σ₂ и возрастают Δ_сж, r₁, σ₁ и P_зат (рис. 452, а).

С увеличением λ₁/λ₂ (жесткие болты, податливые корпуса) уменьшаются Δ_сж, r₁, σ₁ и Р_зат и возрастают Δ_раст, r₂ и σ₂ (рис. 452, б).

При λ₁/λ₂ = 0 (абсолютно податливые болты или абсолютно жесткие корпуса) Δ_0раст = 0 и Δ_0сж = 1, т. е. нагрузка на болты статическая, а пульсация нагрузки на корпуса максимальная (Δ_сж = Р_раб). При λ₁/λ₂ = ∞ (абсолютно жесткие болты или абсолютно податливые корпуса) Δ_0сж = 0 и Δ_0раст = 1, т. е. нагрузка на корпуса статическая, а пульсация нагрузки на болты максимальная (Δ_раст = Р_раб).

Одинаковые параметры соединения можно получить при различных значениях λ₁ и λ₂, если отношение последних одинаково. Уменьшить жесткость исходной конструкции 1 (рис. 453) можно как снижением λ₁ (уменьшение диаметра болтов 2; увеличение шага их расположения 3), так и повышением λ₂ (увеличение площади сечения корпуса 4).

Увеличить жесткость можно как повышением λ₁ (увеличение диаметра болтов 5; уменьшение шага их расположения 6), так и снижением λ₂ (уменьшение площади сечения корпуса 7).

Однако есть существенная разница между способами регулирования жесткости. Снижение жесткости системы уменьшением λ₂ повышает напряжение в болтах. Целесообразнее способ увеличения λ₂, при котором напряжения в болтах не меняются, а напряжения в корпусе уменьшаются.

Для повышения жесткости системы целесообразно увеличивать λ₁, так как напряжения в болтах при этом снижаются, а напряжения в корпусе не меняются. При уменьшении λ₂ напряжения в болтах остаются постоянными, а напряжения в корпусе возрастают.

На рис. 454 показаны в функции λ₁/λ₂ безразмерные (Р_раб = 1) параметры соединений для случая ϑ = 1 (принято Е₁ = Е₂ = 1).

Максимальное напряжение в болтах (рис. 454, а)

резко возрастает с уменьшением λ₁/λ₂ (уменьшение λ₁, при λ₂ = const).

Напряжение σ₁ можно привести к допускаемому за счет увеличения площади сечения F₁ болтов. Однако это вызывает увеличение площади сечения F₂ корпуса, связанной с F₁ соотношением

Таким образом, снижение λ₁/λ₂ лимитируется увеличением площади F2, в основном определяющей размеры и массу соединения.

Максимальное напряжение в корпусе

резко возрастает с увеличением λ₁/λ₂ (уменьшение λ₂ при λ₁ = const).

Величины r₁ и r₂ (рис. 454, б), определяющие циклическую прочность болтов и корпусов, колеблются во всем диапазоне λ₁/λ₂ = 0,1—10 незначительно (0,55—0,95).

Как видно из приведенной на рис. 455 типичной диаграммы Смита для стали (область растяжения), такие колебания не отражаются на пределах выносливости σ_D которые при r₁ > 0,5—0,6 практически постоянны и равны пределу текучести σ_0,2. Это справедливо и для сжатия.

Значения r₁ и r₂ > 0,6 практически полностью устраняют влияние пульсаций на сопротивление усталости. Повышение r₁ и r₂ более 0,7—0,8 не имеет смысла, так как не отражается на сопротивлении усталости.

Источник

Мебельные стяжки: виды, назначение

Отправим материал на почту

Мебельная стяжка – крепеж, который используют при сборке предметов интерьера. Соединительные детали облегчают и ускоряют процесс создания конструкции. Ассортимент креплений очень широкий, поэтому разберемся в особенностях и функциях элементов.

Зачем нужны

Мебель собирают поэтапно, объединяя разные части в единый предмет интерьера. Обычные крепежи для таких целей не подходят. Стяжки позволяют соединить детали между собой под нужным углом, сохраняя прочность связи и всей конструкции.

Специальные мебельные крепежи давно заменили традиционные саморезы и шурупы с гайками. Среди преимуществ использования выделяют 3 причины:

Если при сборке используют гвозди, то детали могут треснуть, отсоединиться. При монтаже саморезами части мебели расслаиваются или лопаются. При увеличении нагрузки на предмет интерьера крепеж выходил из него с «мясом».

Из-за конструктивных особенностей обычные крепления не подходят для соединения между собой нескольких шкафов или антресолей. Стяжка помогает скрутить детали под углом любой сложности, при этом не снижает прочности изделия. Предмет интерьера не теряет устойчивости даже при частой разборке и переносе.

Популярные виды

Тип мебельного крепежа зависит от задачи соединения. Модели различают по форме, по материалу изготовления и по способу использования. Рассмотрим 8 основных стяжек для предметов интерьера.

Минификс

Эксцентриковый крепеж – самый распространенный вид мебельных деталей. Устройство применяют при соединении Г- и Т-образных конструкций. В итоге получают крепкое совмещение, полностью скрытое от посторонних глаз. Традиционные минификсы состоят из 3 частей:

Иногда в комплекте с крепежом идет пластиковая или стальная втулка. Удобными считаются виды с готовой резьбой под ДСП. Если нужно соединить детали под углом, то применяют шарнирные модели. Для сложных конструкций уместны метизы двусторонние.

При использовании эксцентриковой стяжки не нужно высверливать отверстия на лицевой части предметов интерьера. Все дыры выполняют на фабрике, при производстве деталей. При самостоятельных работах лучше пользоваться сверлом Форстнера. Глубина паза – не более 12 мм. Несквозные элементы позволяют многократно разбирать мебель, не опасаясь повреждения конструкции.

Видео описание

Шкант

Мебельная стяжка визуально напоминает обрезок карандаша. Крепеж делают из натуральной древесины, реже – из пластика и стали. Распространенная длина детали – 3 см, диаметр – 0,8 см. На поверхности элемента есть рифленая зарубка. Насечка увеличивает прочность соединения.

Шкант редко используют в качестве самостоятельного крепления. Деталь часто дополняет минификс, придавая соединению большую жесткость и надежность. Отверстия заливают мебельным клеем, после чего вставляют крепежи. Единственный недостаток стяжки – недолговечность. Древесина и уплотняющий элемент через несколько лет рассохнуться, что станет причиной шатания конструкции.

Конфирмат

Мебельный евровинт делают из стального сплава, сверху покрывают оцинковкой. В итоге получают красивый, блестящий крепеж, устойчивый к коррозии. Визуально модель напоминает компактный саморез с плоской шляпкой и ножкой. На верхней части есть шлицы для шестигранника или крестовой отвертки.

На стержне конфирмата расположили резьбу. Кольца спирали идут более свободно, чем у шурупа. У детали тупой конец, поэтому для установки крепления в мебели просверливают отверстие. Одинаковый размер гладкой и волнистой частей обеспечивает плотное прилегание.

Конфирмат – универсальная деталь, которую используют при сборке всех типов предметов интерьера. Крепеж легко вкручивать как в промышленных, так и в домашних условиях. Чтобы собрать мебель, не нужно профессиональное оборудование.

Для соединения частей проделывают отверстия под насечку спирали и под шляпку. Шуруповерт может деформировать дыру, поэтому закручивают крепления вручную. Готовая конструкция с метизом выдержит многократные циклы нагрузки.

При установке конфирмата на поверхности предмета интерьера видна металлическая шляпка. Элемент можно скрыть под специальными заглушками в тон каркаса. Мебельная стяжка этого вида не выдерживает частые выкручивания и сборку.

Винтовая

Крепеж используют при соединении двух толстых деталей. Метиз состоит из металлического или пластикового цилиндра, поперек которого идет отверстие. В верхней части – штифт со шляпкой. Резьба выточена по всей длине, что обеспечивает надежное прикручивание. У конструкции высокая устойчивость к поперечным нагрузкам.

При монтаже в поверхности торцов деталей просверливают 2 отверстия. В первое вставляют цилиндр, совмещая дыры на всех элементах. Шуруп продевают сквозь паз на другой панели. При расшатывании конструкции крепеж можно легко подтянуть. Шляпка видна, поэтому прикрывают заглушками.

Винтовая стяжка идеально подходит для соединения деталей стульев. Метод позволяет многократно разбирать и собирать предметы интерьера, не повреждая компонентов. Единственный недостаток технологии – монтаж проводят профессионалы специальным оборудованием. Без навыка человеку сложно точно сопоставить дыры для крепежей. При ошибке цилиндр трудно вытянуть из паза.

Угловая

Метизы состоят из стальной пластины, согнутой под прямым углом. В комплекте идут два резьбовых фитинга (футорка), обеспечивающих плавный переход креплений с разным диаметром. Стяжки делают из пластика или металла, устанавливают при помощи саморезов. В модели есть отверстие. В дырку продевают стержень, к которому прикручивают винт.

Метод соединения не очень надежный, поэтому применяют для конструкций с небольшой нагрузкой. Угловые крепежи используют для сборки декоративных деталей и полок. При помощи стяжки прикручивают между собой боковушки предметов интерьера. Крепления удобны для монтажа ножек кровати, стола или стула.

Коническая

Крепеж – усовершенствованная модель винтового вида. Вместо шляпки у метиза есть шток, который вворачивают в плоскую часть конструкции. Одно отверстие в стяжке нужно для винта, второе – для низа. Элемент применяют для прикручивания двух толстых панелей, рамочных фасадов.

Из-за небольшого хода крепежа конический метод не обеспечивает прочное и долговечное соединение. Утягивающие детали создают из силумина. Сплав кремния с алюминием не такой крепкий как сталь или железо, поэтому метиз выдерживает ограниченное количество циклов сборки.

Межсекционная

Стяжку используют для соединения между собой отдельных модулей. Крепеж состоит из цилиндрической гайки с винтом на резьбе. Для надежности на шурупе есть шлицы. Элементы создают из хромированной стали, поэтому не ржавеют во влажных условиях.

Межсекционные стяжки монтируют при помощи зажимов. Струбцины обеспечивают плотное соединение между собой параллельных перегородок. Обе детали крепежа вставляют в готовое отверстие. Гайку дополнительно обездвиживают крестовой отверткой. Торчащие над поверхностью шляпки скрывают под колпачками.

Если мебель стоит у кривой стены или на неровном покрытии, межсекционные стяжки помогают получить ровное, плотное соединение. Верхние детали монтируют только с лицевой стороны. У нижних элементов первые два крепления идут с лица, последний – с задней части. После навешивания дверей створки не нужно корректировать.

Видео описание

Сборка мебели. Стяжка межсекционная мебельная.

Для столешницы

Если предмет интерьера состоит из нескольких частей, тогда необходима стяжка для столешницы. Крепеж используют для жесткого крепления. Деталь состыковывает конструкцию таким образом, что отдельные компоненты не разъезжаются по горизонтали. Модель идеально подходит для кухонной мебели. По типу стягивания различают 3 типа:

Парные крепежи монтируют в готовые отверстия. Дыры делают при помощи сверла Форстнера, создают стамеской паз. Соединительную деталь кладут в свободные участки, аккуратно прикручивают гайки ключом.

Как правильно выбрать

Крепежные элементы не должны ухудшать функциональность или портить внешний вид предметов интерьера. Производители часто в инструкции указывают вид мебельной стяжки, который стоит использовать. При сборке запрещено нарушать технологию.

В корпусных моделях хранят вещи. Чтобы обеспечить прочное, надежное соединение, нужен конфирмат. Универсальное крепление совместит части конструкцию под необходимым наклоном. Метизы вставляют в уже готовые отверстия, которые заранее просверливают.

Некрасивые шляпки прячут под накладками. Если нужно скрыть мебельную стяжку в фасаде, тогда берут минификсы. Межсекционные виды уместны для соединения нескольких конструкций. Для шкафов со множеством полок профессионалы советуют брать уголки или шканты с эксцентриками.

Заключение

Мебельные детали нельзя соединять обычными саморезами или гвоздями. Стяжка помогает надежно прикрутить отдельные части предметов интерьера. Легкие, универсальные крепления просты в использовании, обеспечивают несколько циклов сборки и делают конструкцию устойчивой.

Источник

Стяжные ненагруженные соединения

В ненагруженных стяжных соединениях (стыки крышек, ненесущих частей корпусов и др.) сила затяжки болтов (или шпилек) определяется условием плотного соединения стыков и нерасхождения их при возможных деформациях системы и ослаблении затяжки в результате происходящего с течением времени сминания витков резьбы и опорных поверхностей гайки и головки болта. Такие соединения в большинстве случаев не рассчитывают. Материал, диаметр и шаг болтов выбирают на основе существующей практики, а силу затяжки устанавливают такой, чтобы создать в болте напряжения, равные (0,5—0,6)σ_0,2.

В механизированных сборочных цехах для затяжки используют гайковерты и болтоверты электрического или пневматического действия с регулируемым и автоматически выдерживаемым моментом затяжки.

Момент затяжки, затрачиваемый на создание силы растягивающей болт (рис. 447):

на преодоление трения по опорной поверхности гайки

на преодоление трения в резьбе

где d_ср — средний диаметр резьбы, мм; D — средний диаметр опорной поверхности, мм; f — коэффициент трения на опорной поверхности; f₁ — приведенный коэффициент трения в резьбе (f₁ = f/cos α), где α — половица профильного угла у вершины витка; ϕ — угол наклона витков по среднему диаметру резьбы (tg ϕ = s/πd_ср, где s — шаг резьбы, мм).

Полный момент затяжки (Н м)

где d — номинальный диаметр резьбы, мм.

Доля момента, затрачиваемая на создание осевой силы,

Средний диаметр резьбы d_ср = d – h, где h — рабочая высота профиля резьбы, равная

где R_б, и R_г — радиусы галтелей в резьбе соответственно болта и гайки.

Для метрических резьб (α = 30°; R_б = 0,144s; R_г = 0,072s) h = 0,54s и

Величина D/d для крепежных гаек равна 1,3—1,5, для кольцевых гаек 1,2—1,3.

Величины f и f₁ зависят от состояния поверхностей, а величина f₁, кроме того, от посадки в резьбе. При посадке с небольшим натягом можно принимать f₁ = 1,5f.

Подставляя в формулу (42) значение d_ср/d из выражения (44) и принимая среднее значение D/d = 1,3 и f/f₁ = 1,5, получаем

Подсчитанные по формуле (45) значения β в процентах приведены на рис. 448, а в функции s/d для f = 0,05—0,30.

Доля M_зат, используемая для создания осевой силы, при самом большом s/d и малом f не превышает 25% и резко падает с уменьшением s/d и увеличением f. При f = 0,1 и s/d = 0,12 (среднее значение для крепежных болтов) β ≈ 10%, а при s/d = 0,02—0,03 (кольцевые гайки) снижается до 2—3%. Преобладающая часть момента затяжки затрачивается на преодоление трения. Сила растяжения болта согласно формулам (41) и (42)

Значения Р показаны на рис. 448, б в функции s/d для f = 0,05—0,30 (принято М_зат/d = 1). Сила Р при заданном М_зат определяется преимущественно коэффициентом трения f и слабо зависит от s/d, слегка снижаясь при s/d > 0,1. Сила Р вызывает в резьбе напряжение растяжения

где k_э — эффективный коэффициент концентрации напряжения; d_вн — внутренний диаметр резьбы, равный из тригонометрических соотношений

Для метрической резьбы (h = 0,54s; R_б = 0,144s)

Момент в резьбе, равный 0,5Рd_срf, вызывает в стержне болта напряжения кручения

где k’_э — эффективный коэффициент концентрации напряжений; W_кp = 0,2d 3 _вн — полярный момент сопротивления сечения стержня.

Подставляя значения d_сp из формулы (44) и d_вн из формулы (48), находим

Эквивалентное напряжение по 3-й теории прочности

Подставляя значение τ из формулы (51) и σ_р из формулы (49) и принимая k_э =k’_э получаем

На рис. 448, в представлено подсчитанное по этой формуле отношение σ/σ_р в функции s/d для различных коэффициентов трения f₁. Эквивалентное напряжение существенно превышает σ_р только при высоких значениях f₁, слабо возрастая с увеличением s/d. При обычном значении f₁ = 0,15 и при s/d = 0,12 эквивалентное напряжение превышает σ_р только на 20%.

Напряжения кручения возникают только при затяжке и в дальнейшем исчезают в результате упругой отдачи болта. Поэтому при расчете стяжных соединений на длительную прочность напряжения кручения обычно не учитывают, ограничиваясь расчетом болта на растяжение силой Р [формула (46)], за исключением специальных случаев, например, при посадке с натягом, когда при затяжке возникают значительные касательные напряжения.

Скручивание болта можно устранить, если при затяжке придерживать конец болта за специальные элементы (рис. 449, а) или зафиксировать его относительно корпуса (рис. 449, б).

Подставляя и формулу (49) величину Р из формулы (46), получаем

Принимая для крепежных болтов средние значения s/d = 0,12; β = 0,1 (f = 0,1) и полагая k_э = 1,5, находим

Эта формула может служить для ориентировочного определения напряжений растяжения, возникающих в болтах при различных М_зат. Для частных случаев напряжение следует определять по формуле (53).

Момент затяжки, необходимый для создания в болте заданного номинального напряжения растяжения (без учета концентрации напряжений, т. е. при k_э = 1), согласно формуле (54)

Согласно формуле (46) момент затяжки, необходимый для создания заданной силы Р,

Полагая по-прежнему β = 0,1 и s/d = 0,12, находим

Обратная кубическая зависимость напряжения от диаметра болта [формула (54)] обусловливает резкое возрастание напряжений, возникающих при затяжке, с уменьшением диаметра болта. При затяжке вручную можно создать в болтах малого диаметра чрезмерные напряжения, вытянуть и даже разорвать болты.

Ниже приведены подсчитанные по формуле (54) напряжения растяжения при затяжке стандартными ключами (сила, приложенная к ключу, принята 150Н). В рамку заключены напряжения, превосходящие предел текучести конструкционных углеродистых сталей.

При ручной затяжке можно легко разорвать болты диаметром менее M8, а при пониженном трении и болты М10. Разрушение болтов более М12 при пользовании стандартными ключами практически исключено. Если по конструктивным условиям приходится применять мелкие болты, то нужно ограничивать М_зат или выполнять болты из сталей повышенной прочности.

Сопротивление самоотвинчиванию гаек. Самоотвинчивание обусловливается действием осевой силы Р (суммы рабочей силы и силы предварительной затяжки), создающей отвинчивающий момент, равный согласно формуле (37)

Отвинчиванию препятствует тормозящий момент трения на опорной поверхности гайки и в резьбе:

Сопротивление самоотвинчиванию характеризует коэффициент самоторможения γ = М_торм/М_отв. При γ > 1 соединение защищено от самоотвинчивания, а при у 0,08 становится меньше 1, т. е. наступает режим самоотвинчивания. Ввиду приближенности расчетов можно считать предельным значение коэффициента самоторможения γ = 2. Тогда опасными по самоотвинчиванию являются все резьбы с s/d > 0,04.

Источник