Установочные (цилиндрические, конические, «лежачие») штифты

Штифты и штифтовые соединения состоят из деталей, соединяемых с применением штифтов.

Штифтовые соединения применяют для фиксации взаимного положения деталей (рис. 1; а, б, в, г), при передаче сравнительно небольших вращающих моментов (рис. 1; д, е). В качестве распространенного примера можно привести фиксацию двумя коническими штифтами взаимного положения корпуса и крышки редуктора (рис. 1, б), чем обеспечивается сохранение их взаимного положения при совместной механической обработке, сборке и разборке редуктора.

Рис. 1. Штифтовые соединения

Достоинства штифтовых соединений: их простота, технологичность и низкая стоимость. Недостаток некоторых штифтовых соединений – ослабление сечения вала отверстием и связанная с этим концентрация напряжений.

Основные типы стандартных штифтов представлены на рис. 1.

Кроме приведенных конструкций имеется много других штифтов, которые находят применение в машиностроении. К ним относятся: конический и цилиндрический с насечкой на наружной поверхности, пружинный, штифты цилиндрические и конические с внутренней резьбой (резьба на штифтах служит либо для их закрепления, либо для извлечения из отверстия при разборке); штифты конические разводные, штифты цилиндрические закаленные и штифты цилиндрические заклепочные (эти штифты с канавками, и их применяют вместо гвоздей или шурупов и др.).

Цилиндрические штифты обычно ставят на рабочее место с гарантированным натягом K7/m6 или по переходной посадке Н7/m6, а в движущихся соединениях – с расклепыванием концов (рис. 1, д).

Твердость незакаленных штифтов – не менее 145 НВ и закаленных – 58…62 HRC.

Конические штифты выполняют с конусностью 1:50, обеспечивающей их самоторможение. Обыкновенные конические штифты (рис. 1, б) ставят при сквозных отверстиях, когда их можно выбивать с противоположной стороны. При глухих отверстиях ставят конические штифты с резьбой для вытаскивания (рис. 1, в). Конические с резьбой на конце (рис. 1, г) и разводные штифты ставят в соединениях, испытывающих динамические нагрузки, толчки и удары, а также в соединениях, движущихся с большой скоростью. После установки разводных штифтов на рабочее место концы их слегка разводят.

Штифты изготовляют из стали Ст4, Ст5, Сталь 35, 40 и 45. Просечные штифты рекомендуется изготовлять из пружинной стали (сталь 65Г). При необходимости применяют штифты с термообработкой 45..65 HRC. Шероховатость посадочной поверхности Ra = 0,8…0,4 мкм. Для соединения пластмассовых деталей применяют штифты из пластмасс.

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.

Шплинты

Шплинт — упругое изделие из металла, представляет собой проволочный стержень полукруглого сечения, согнутый пополам и ушком, образованным в месте сгиба. Длина такого изделия измеряется от короткого конца стержня до точки образования ушка.

Шплинт DIN 94 Длина шплинта

Применяются шплинты в основном с корончатыми гайками, болтами и штифтами с отверстиями (пальцами) при необходимости соединения и фиксации слабо нагруженных деталей, а также для защиты от отвинчивания. Чтобы установить шплинт — необходимо вставить его в предназначенное сквозное ответствия и загнуть ушки.

Другие виды шплинтов:

Пружинный DIN 11024 (игольчатый) в двух исполнениях: D с двойной петлей и E с одинарной.

Исполнение D Исполнение E

На рисунке ниже показана схема установки пружинного шплинта в отверстие на валу:

В ассортименте ЦКИ есть также шплинт кольцевой и шплинт с кольцом (чека) DIN 11023.

Шплинт кольцевой Шплинт с кольцом

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.

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.

Противопоказания

В ряде случаев штифтовая конструкция противопоказана. Возможность установки штифтов при зубном протезировании определяет врач после изучения анамнеза, проведения исследования поврежденного зуба и оценки состояния ротовой полости.

В большинстве случаев препятствием поставить штифт незамедлительно становятся воспалительные процессы в ротовой полости. В таком случае штифтовые конструкции устанавливаются после проведения лечения.

Прямыми противопоказаниями к установке штифтов являются:

• отсутствие коронки зуба во фронтальной части;
• узость корневых каналов: ширина менее двух миллиметров;
• невозможность придания цилиндрической формы корневому каналу;
• недостаточная высота корня;
• наличие кист и гранулем в ротовой полости;
• нарушение свертываемости крови, в том числе во время менструации у женщин;
• беременность;
• психические нарушения;
• любые стоматологические заболевания воспалительного характера в острой стадии;
• полное разрушение коронки зуба.

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.

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

5.1. Контроль внешнего вида штифтов проводят осмотром без применения увеличительных приборов, в помещении с освещенностью не менее 300 лк.

Допускается использовать лупу с увеличением 2,5 — 3´.

5.2. Диаметр описанной окружности насеченных штифтов проверяют калибрами-кольцами.

5.3. Резьбу проверяют предельными калибрами по ГОСТ 24997.

5.4. Остальные размеры штифтов проверяют универсальными методами и средствами.

5.5. Контроль твердости — по ГОСТ 2999.

5.6. Шероховатость рабочих поверхностей штифтов проверяют органолептическим методом путем сравнения с образцами шероховатости по ГОСТ 9378 или приборами.

5.7. Контроль качества покрытий — по ГОСТ 9.302.

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.

Реставрация зуба при помощи штифта: показания и противопоказания

Если зуб можно спасти, то за него стоит бороться. С протезами или имплантацией всегда можно успеть, а вот для спасения родного зуба времени бывает в обрез. В этой связи важно своевременно обращаться за стоматологической помощью. Рассмотрим случаи, когда процедура наращивания уместна, а когда нет.

Показания

• Случаи, когда зуб разрушен наполовину и больше, но корень целый. Даже если коронка разрушена, но корень цел, то наращивание на штифт возможно.
• Повреждения, при которых степень поражения дентина не позволяет провести пломбирование. Для реставрационных работ необходима опора в виде штифта для минимизации и распределения жевательной нагрузки.
• Случаи, когда зуб необходимо восстановить для дальнейшего протезирования зубного ряда. В данном случае реставрация проводится с целью использовать зуб в качестве опоры под протез.

Противопоказания

• Корни зубов разрушены. В таком случае для штифта нет стойкой опоры, и устанавливать конструкцию рискованно.
• Воспалительные заболевания полости рта. В частности, речь идет о воспалительных патологиях десен (гингивите, пародонтите).
• Кисты, гранулемы или опухоли в области зуба, подлежащего реставрации.
• Истончение стенок корневых каналов. Если в ходе диагностики видно, что толщина стенок 2 мм и меньше, то штифтовая реставрация не проводится.

Альтернативные варианты

Если наращивание зуба пациенту противопоказано, то это не значит, сто на красивой улыбке можно ставить крест. Стоматология предлагает ряд альтернативных способов, среди которых часто применяются следующие:

• Имплантация – установка имплантата на челюстную кость. Затем на приживленный имплантат устанавливается абатмент и коронка. В Центре Израильской Стоматологии выполняют все виды имплантации – одномоментная, двухэтапная, имплантации All-on-6 и All-on-4.
• Установка зубных вкладок – вариант микропротезирования, часто используемый для восстановления боковых зубов. Часто такие вкладки используются при запущенных стадиях кариеса или травмах. Изготовлением вкладки занимается зубной техник, который делает конструкцию по снятой компьютерной модели зубного ряда пациента.
• Коронки из металлокерамики – металлический зубной протез, покрытый керамикой. Преимущество металлокерамики в прочности, долговечности (до 12 лет) и эстетичности.

Альтернативные варианты восстановления зубов обсуждаются с лечащим врачом. Стоматолог порекомендует оптимальный вариант исходя из медицинских показаний, предпочтений пациента, а также финансовых возможностей.

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.

Виды штифтов в стоматологии

Зубные штифты различаются по материалу изготовления, упругости, способу фиксирования и форме. Подходящую конструкцию врач выбирает после тщательного осмотра, проведения необходимых исследований и опроса пациента. Чтобы убедиться в том, что к установке стержня нет противопоказаний, ширина и глубина каналов достаточны, доктор должен провести рентгенологическое обследование.

По материалу

• Анкерный штифт является самым востребованным в стоматологии. Это обусловлено тем, что с его помощью восстанавливаются зубы с максимальной степенью разрушения коронки. Крайне важно состояние корня зуба: штифт может устанавливаться, только если он цел и здоров. Изготавливается изделие из сплава различных металлов: нержавеющей стали, латуни, палладия, титана и даже золота. Благодаря высокой прочности, легкости и небольшой стоимости чаще других в стоматологии используются титановые штифты. Главным преимуществом анкерного штифта является надежное удержание восстановленной части зуба и возможность дальнейшей установки протезов.
  К недостаткам относят подверженность коррозии, сложности при удалении и заметность. Анкерные штифты могут устанавливаться как пассивным, так и активным способом.
• Стекловолоконный штифт является вторым по популярности. Его отличие заключается в высокой эластичности, гипоаллергенности и легком извлечении. Изготавливается конструкция путем погружения стекловолокна в пластиковую форму таким образом, чтобы создавалась равносильная нагрузка на твердые ткани зуба. Визуально стекловолоконный штифт практически незаметен (смотрите фото), так как его цвет совпадает с пигментом эмали. Недостатком изделия является 15-процентная вероятность разрушения зубных тканей.
• Углеродоволокнистые стоматологические штифты очень эластичны, что обеспечивает снижение нагрузки на корень зуба, предотвращает перелом каналов. Структура материала близка к дентиновому слою натурального зуба, благодаря чему изделие прочно и долговечно.
• Парапульпарные стержни выполняются из металлического сплава, а снаружи покрываются полимером. Применяются преимущественно для армирования пломбировочного материала с полостью зуба. Их вставляют в твердые ткани без проникновения в пульпу. С одной стороны, это исключает возможность проникновения внутрь бактерий и развития воспалений, с другой, ограничивает спектр применения.

По упругости

• Эластичные штифты лучше защищают зуб от переломов и ударов.
• Неэластичные предпочтительнее для поддержки восстанавливающих конструкций, протезов и мостов.

Форма штифтового стержня

При выборе формы стержня врач исходит из индивидуальной формы корневого канала. Разработаны следующие формы стержней:

• коническая;
• цилиндрическая;
• цилиндро-коническая;
• винтовая.

Способы установки

• Активный. Стержень ввинчивается в корень зуба при помощи резьбы и используется как опора под полную коронку.
• Пассивный. Стержень вставляется и закрепляется в корневом канале с помощью специального цемента, его не нужно вкручивать. Прочность конструкции ниже, но такой метод является более щадящим для тканей зуба.

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.

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.

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.

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.