Соединение деталей с гарантированным натягом
14. Соединение деталей с гарантированным натягом. Общие сведения, применение. ___Усилия запрессовки и распрессовки.
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.
Натягом N называют положительную разность диаметров вала.
После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр d посадочных поверхностей становится общим. При этом на поверхности посадки возникают удельное давление р и соответствующие ему силы трения. Силы трения обеспечивают неподвижность соединения и позволяют воспринимать как крутящие, так и осевые нагрузки.
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.
Сборку любого 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.
Шабровка поверхностей контакта устраняется полностью при сборке по методу нагревания втулки (до 200...4000С) или охлаждения вала (твердая углекислота — 790С, жидкий воздух — 19б0С). Недостатком метода нагревания является возможность изменения структуры металла, появление окалины и коробления. Метод охлаждения свободен от этих недостатков.
Из рассмотренного следует, что прессовое соединение относится к группе неразъемных и предварительно напряженных.
Рекомендуемые материалы
Однако в зависимости от натяга и технологии сборки могут быть получены соединения, сохраняющие свою работоспособность при повторных сборках.
Оснозное положительное свойство прессового соединения — его простота и технологичность. Это обеспечивает сравнительно низкую стоимость соединения и возможность его применения в массовом производстве. Хорошая центровка деталей и распределение нагрузки по всей посадочной поверхности позволяют использовать прессовое соединение для скрепления деталей современных высокоскоростных машин.
С помощью прессовых посадок с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, роторы электродвигателей, диски турбин и т. п. Прессовые посадки используют при изготовлении составных коленчатых валов, червячных колес. На практике часто применяют комбинацию прессовою соединения со шпоночным.
Сила запрессовки увеличивается пропорционально взаимному перемещению деталей в связи с ростом площади контакта.
Расчет прочности и деформации деталей в соединениях с гарантированным натягом.
Расчет прочности и деформации деталей в соединениях с гарантированным натягом выполняют по формулам для толстостенных цилиндров. Давление р при расчете прочности деталей определяют по максимальному натягу:
, N – расчетный натяг, u – поправка на срезание и сглаживание шероховатостей.
Приведенная зависимость справедлива только в пределах упругих деформаций. Условие, при котором в деталях не будет пластических деформаций (по теории наибольших касательных напряжений)
где σ1 – максимальное, а σ 3 – минимальное нормальные напряжения, считая растяжение положительным; σ Т – предел текучести материала.
Люди также интересуются этой лекцией: 8 Формы работы по реализации профилактических мероприятий.
Нетрудно установить, что наибольшие эквивалентные напряжения σЭК имеют место в точках внутренних поверхностей втулки и вала. При этом для втулки σ1 = σt2; σ3 = – σr = – р и условия отсутствия пластических деформаций.
, где σТ2 – предел текучести материала втулки.
Появление пластических деформаций не является во всех случаях
недопустимым. Опыт применения прессовых посадок свидетельствует о том, что надежные соединения могут быть получены и при
наличии некоторой кольцевой пластической зоны вблизи внутренней
поверхности втулки. Давление на поверхности контакта при наличии
пластических деформаций можно определять по приближенным формулам:
при N ≤ 1,5 NТ р = р (2NТ – N)/NТ,
при N > 1,5 NТ р = 0,5 рТ,
где NТ и рТ – расчетный натяг и давление, соответствующие пределу текучести.