Санкт-Петербург: 8-812-402-70-55
Москва: 8-495-125-70-55

info@reductory.ru
Название организации:
Имя:
Номер телефона:
Email:
Город:
Адрес доставки:
Требуемая продукция:
ОтменаПодтвердить

Глава 7 Соединение деталей посадкой с натягом (прессовые соединения)

Соединение двух деталей по круговой цилиндрической поверхности можно осуществить непосредственно без применения болтов, шпонок и т. д. Для этого достаточно при изготовлении деталей обеспечить натяг посадки, а при сборке запрессовать одну деталь в другую (рис. 7.1) .
Натягом N называют положительную разность диаметров вала и отверстия: Ν=Β — Α. После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр d посадочных поверхностей становится общим. 


i_7_1.jpgПри этом на поверхности посадки перед запрессодкой возникают удельное давление ρ и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки. Защемление вала во втулке позволяет, кроме того, нагружать соединение изгибающим моментом. В инженерной практике такое соединение называют прессовым.



Нагрузочная способность прессового соединения прежде всего зависит от натяга, значение которого устанавливают в соответствии с нагрузкой. Практически расчетный натяг очень невелик, он измеряется микрометрами и не может быть выполнен точно. Неизбежные погрешности производства приводят к рассеиванию натяга, а следовательно, и к рассеиванию нагрузочной способности соединения. Рассеивание натяга регламентируется стандартом допусков и посадок. Изучение допусков и посадок является предметом курса «Основы взаимозаменяемости и технические измерения». В курсе «Детали машин» излагается расчет прочности соединения.
Сборку любою прессового соединения выполняют одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала.
Прессование — распространенный и несложный способ сборки. Однако этому способу свойственны недостатки: смятие и частичное срезание (шабровка) шероховатостей посадочных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждения их торцов. Шабровка и смятие шероховатостей приводят к ослаблению прочности соединения до полутора раз по сравнению со сборкой нагревом или охлаждением. Для облегчения сборки и уменьшения шабровки концу вала и краю отверстия рекомендуют придавать коническую форму (рис. 7.2).
 i_7_2.jpg
Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200...400° С) или охлаждения вала (твердая углекислота — 79° С, жидкий воздух—196° С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла, появление окалины и коробления. Метод охлаждения свободен от этих недостатков.

Необходимую разность температур t нагрева втулки или охлаждения вала, обеспечивающую свободную сборку, подсчитывают по формуле
7_1.jpg  (7-1)
где Nmax — наибольший натяг посадки; Z0 — минимально необходимый зазор, обеспечивающий свободную сборку (рекомендуется принимать равным минимальному зазору посадки Hl/g6); α — температурный коэффициент линейного расширения (для стали и чугуна a%10xl0"6oC-1); d—номинальный диаметр посадки.

Как было указано, стандартную посадку выбирают по условиям неподвижности соединения при заданной нагрузке без каких-либо дополнительных скреплений. Однако возможны случаи, когда намеченная посадка недопустима по условиям прочности сопрягаемых деталей, так как ее натяг вызывает их разрушение или чрезмерные деформации. Поэтому при расчете необходимо рассматривать как условия прочности {неподвижности) соединения, так и условия прочности его деталей. Расчет прочности деталей является проверкой возможности применения намеченной посадки.
i_7_3.jpg












Расчет прочности соединения. На рис. 7.3 приведена расчетнаясхема прессового соединения.

Условие прочности соединения при нагружении осевой силой

7_2.jpg
  (7.2)где ρ—давление на поверхность контакта; АГ^ 1,5...2 — коэффициент запаса.


Условие соединения при нагружении крутящим моментом

7_3.jpg
  При совместном действии Τ и Fa прочности



7_4.jpg
где Ft = 2T/d—окружная сила.



По теории расчета толстостенных цилиндров, изучаемой в курсе «Сопротивление материалов», удельное давление на поверхности контакта связано с натягом зависимостью

7_5.jpg


где Ν—расчетный натяг; Ci и С2 — коэффициенты:
_d2+dj _d\ + d2 х
Εχ и Ε2, μχ и μ2 — модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки:
для стали £^(21...22) -104 МПа и μ 0,3,
для чугуна £^(12...14)-104 МПа и μ*0,25,
для бронзы £^(10...11) -104 МПа и μ*0,33.
При расчете прочности соединения расчетный натяг N определяют по минимальному табличному или вероятностному натягу [см. формулу (0.1)] с поправкой и на срезание и сглаживание шероховатости поверхности при запрессовке (если сборку выполняют нагреванием или охлажде¬нием, м = 0):
N=Nmin-u, U=\2{RZ1 + RZ2),    (7.6)*
где RZL и RZ2 — высоты шероховатостей посадочных поверх¬ностей.
Наиболее распространенные значения Rz для поверхностей прессовых со¬единений 10...6,3; 3,2...1,6 мкм, что соответствует 6...8-му классам шероховатости.
Экспериментальные исследования показали, что значение коэффициентов трения на контактной поверхности зависит от многих факторов: способа сборки, удельного давления ρ, шероховатости поверхности, рода смазки поверхностей, применяемой при запрессовке деталей, скорости запрессовки и пр. Поэтому точное значение коэффициента трения может быть определено только испытаниями при заданных конкретных условиях . В приближенных расчетах прочности соединения стальных и чугунных деталей принимают: /¾ 0,08...0,1—сборка прессованием; /^0,12...0,14— сборка с нагревом или охлаждением.
Изгибающий момент, которым может быть нагружено соединение, определяют на основе следующих расчетов (рис. 7.4). Действие момента (M = FL) вызывает в соединении такое перераспределение давления, при котором внешняя нагрузка уравновешивается моментом внутренних сил MR = RX.