Соединение деталей с гарантированным натягом

Соединение деталей с гарантированным натягом.

1. Общие сведения.

Посадкой с натягом называют соединение, в котором для скрепления деталей используют силы трения, предварительно деформированных деталей. В зависимости от величины натяга, соединение может быть как разъемным, так и неразъемным.

До сборки:

N= d₀-D₀ > 0 – величина измеренного натяга.

                               d₀                                            D₀

После сборки:

Рекомендуемые материалы

 d- диаметр сопряжения

d < d₀

d > D₀

p  - контактные давления.

  

                                           60°                             p

                                                                          d               d

                            d

                                          p    

Под действием контактных давлений в сопряжении возникают силы трения, которые позволяют соединению воспринимать внешние нагрузки. Например: осевую нагрузку и крутящий момент.

Достоинства:

1. Большая нагрузочная способность в условиях как статических, так и динамических нагрузок.

2. Простота изготовления, не требуется специальных крепежных деталей.

3. Хорошая соосность сопряженных деталей.

Недостатки:

1. Зависимость нагрузочной способности от ряда случайных факторов трудно поддающихся учету:

- значение натяга в пределах допуска;

- влияние нагрева;

- рассеяние коэффициента трения в широком диапазоне (зависит от способа сборки);

- релаксация контактных давлений (ослабление с течением времени).

2. Сложность разборки, в отдельных случаях ее невозможность.

3. Невозможность проконтролировать качество соединения.

4. Концентрация напряжений.

Примеры посадок с натягом: H7/p6, H7/r6, H7/s6, H7/u7.

                                        вал

                      N_min                                           N_max

 

                 отв

  d

Способы сборки соединений с натягом.

Существует 2 способа сборки:

1. Механический

2. Тепловой.

При механическом способе сборки, запрессовка деталей производится с помощью прессов или ручным методом (молоток, кувалда).

Недостатки:

Возможно повреждение детали, срезание микронеровностей.

В последнее время наибольшее распространение среди механических способов сборки получил метод гидрозапрессовки.

масло под

давлением

Преимущество:

Уменьшается повреждение деталей и микронеровностей. Резко снижается усилие запрессовки.

 Наиболее распространенным современным способом запрессовки является тепловой способ.

Его можно осуществить двумя способами:

- нагрев втулки;

- охлаждение вала.

При нагреве втулки возможны изменения структуры металла, появление окалины, коробления металла.

Охлаждение вала производят в следующих средах:

· сжиженный СО₂  -78°С;

· жидкий азот         - 196°С;

· жидкий гелий       - 270°С.

Температуру нагрева втулки или охлаждения вала рассчитывают по формуле , где

   N_max – максимальный натяг для данной посадки;

   h- зазор, обеспечивающий свободную сборку;

   a - температурный коэффициент температурного расширения [град^-1];

Для стали a=12*10^-6

Для бронзы  a=17*10^-6

Для чугуна a=10.5*10^-6

Æ100 H7¤s6

                                         93

                                               56

                                        71

          +35мкм

      Æ100   

                                                 -89

                                                                  -196°-жидкое азотохлаждение

                                               -111

Наибольший коэффициент трения в соединении с натягом, при прочих равных условиях, получен при сборке методом охлаждения вала.

Наименьший – при запрессовке.

2.Критерии работоспособности и расчет соединений с натягом.

Соединение с натягом должно обеспечить прочность соединения под действием внешних нагрузок, а также прочность самих деталей (вала, втулки). Прочность соединения зависит от min значения натяга для выбранной посадки, а прочность детали – max значения натяга для выбранной посадки.

Прочность соединения.

Прочность соединения определяется силами трения в сопряжении вал-втулка.

     1.                     l

                                                                        

                                                                                       

   A                        d

                                          P_min    

A<F_тр

S*A=F_тр (S=[1.5¸2] - коэффициент запаса по сцеплению)

   2. Т  Q              l

                                                                       

                                                                                        

                            d

                                          P_min    

            Ä

Т<Т_тр

f- коэффициент трения

 

 3.    Т  Q              l

                                                                       

                                                               A                       

   A                       d

                                                                R

                                          P_min                                F_t=2T¤d

            Ä

 

Номинальный (расчетный) натяг связан с контактными давлениями Р по формуле Ляме

         

                   

                                                                       

                                                                                        

                  d₁       d                          d₂

                                          P_min

E₁,E₂ – модули упругости;

m₁, m₂ – коэффициент Пуассона.

Формула Ляме справедлива для абсолютно гладких тел

Вместе с этой лекцией читают "Творческая история комедии Горе от ума".

Реальные детали имеют шероховатые поверхности, поэтому размеры деталей измеряют по вершинам микронеровностей (измеренная величина натяга). После запрессовки микронеровности частично срезаются (при тепловой сборке внедряются друг в друга). Т.о. после сборки расчетная величина натяга становится равной

  , где

N- измеренная величина натяга (определяется допусками при изготовлении)

 - поправка на шероховатость;

  - поправка на температуру.