О.А. Ряховский, А.В. Клыпин - Детали машин (1065792), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Экономически целесообразные предельные отклонения размеров деталей (максимальные и минимальные) определены единой системой допусков н посадок, установленной ГОСТами 25347-89 и 25346-89. Разницу между наибольшим н наименьшим предельными размерами деталей называют допуском (полем допуска). Характер сопряжения (посадки) деталей с цилиндрической посадочной поверхностью зависит от действительных размеров диаметров сопрягаемых поверхностей охватываемой и охватывающей деталей.
Таким образом„характер посадки (натяг, зазор, переходная) определяется сочетанием расположения полей допусков размеров диаметра вала и диаметра отверстия в ступице. Если размер диаметра отверстия ступицы меньше, чем у вала, то после сборки получится соединение с натягом (рис. 12. 3). Существует две системы образования посадок — система отверстия и система вала. Система отверстия более распространена в машиностроении, так как при ее использовании меньше ассортимент инструментов для точной обработки отверстий в ступицах и расходы на изготовление деталей.
В основе системы отверстия лежит неизменность величины поля допуска для данного номинального диаметра отверстия при достижении различных видов посадок, т. е. установленные стандартами предельные отклонения (поле допуска) для некоторого диаметра отверстия одинаковы для всех посадок. Различные посадки при данном номинальном размере создаются путем Рне. 12.3. Полн допусков в снетеме отверстия для деталей соединения с натягом изменения предельных отклонений (поля допуска) размера диаметра вала. Отверстие в этой системе называют основным, его поле допуска обозначают ТП. Нижнее отклонение Е1 размера основного отверстия равно нулю, а поле допуска ТВ основного отверстия располагается выше номинального диаметра посадки, причем верхнее отклонение основного отверстия ЕЯ = ТП (рис. 12.3).
В соответствии с ГОСТом величина допуска ТП увеличивается с ростом диаметра и квалитета (характеристики степени точности размера детали). С ростом квалитета от 0 до 17 снижается степень точности. В общем машиностроении используют квалитеты от б до 11. Для посадок с натягом поля допусков валов Та' располагаются выше поля допуска отверстия ТП (рис. 12.3). Таким образом, в зависимости от действительных размеров, изменяющихся случайным образом в пределах поля допуска, для каждой пары соединяемых деталей имеет место свой случайный натяг.
При данном номинальном диаметре д каждой стандартной посадке с натягом в системе отверстия соответствуют определенные значения минимального И „и максимального Ж„~ах стандартных натягов. Ф, . ее( — ЕЯ;Ф =ез, где ЕЯ и ез — верхнее отклонение соответственно отверстия и вала; ев — нижнее отклонение размера вала. После сборки соединения на посадочной поверхности деталей возникает нормальное к поверхности контакта давление, которое равномерно распределено по поверхности сопряжения и является внешней нагрузкой.
Приблнгкенно детали соединения (валы и ступицы) относят к толстостенным трубам, нагру- 3 женным внешним и внутренним давлением. Торцы труб свободны от нагрузок, поэтому поперечные сечения остаются плоскими. При таких допущениях напряжения в деталях соединений с натягом можно определять по рис. 12.4. 3нюры рнснреде- формулам Ламе (10].
Эпюры раслениянанряженийвдеталях пределения в поперечном сече- соединения с натягом нии деталей соединения нор- 166 мальных окружных напряжений о, и нормальных радиальных напряжений и, согласно решению Ламе имеют вид, показанный на рис. 12.4. Наибольшие напряжения о„действуют на поверхности сопряжения деталей, а наибольшие напряжения о, действуют на внутренней поверхности охватывающей детали (ступицы): сЦ+ вР о =-Р; ов=р— г г в гг дг (12.5) ~~ твх ~олпвх Используя формулу Ламе (12.3), определяют соответствующ ее максимальное давление на поверхности контакта при максимальном натяге К 102 Далее по формулам (12. 6) находят соответствующие максимальные напряжения ххг г+,вг олпвх = Ртвхв о~мах = Ртах г Наибольшие эквивалентные напряжения по теории прочности максимальных касательных напряжений 2р„, ввв твх дг Напряжения а,„, и а, х не должны превышать предел текучести ов материала охватывающей детали.
Давление на поверхности контакта, соответствующее началу пластических деформаций на внутренней поверхности ступицы ,р лг Р,= Опг д г — предел текучести материала охватывающей детали где тг (ступицы). 167 Если детали изготовлены из одинаковых материалов, обычно более слабым элементом оказывается охватывающая деталь. Ее рассчитывают на прочность. Для стандартной посадки, подобранной по нагрузочной способности соединения, находят Ф„та„. Вводя поправку 1', находят максимальный расчетныйнатяг Рис. 12.6.
Расчетная схема ионусного соединения Рис. 12.5. Конусное соединение д — д К= =2$8а Е 168 Сила, необходимая при сборке эапрессовкой, определяется по зависимости сн > нб)браиннун где р,„— давление, соответствующее возможному максимальному натягу Ф„выбранной посадки; /„— коэффициент трения при прессовании, т. е. при сборке запрессовкой.
Среднее значение / принимают для сочетаний материалов: сталь — сталь / = 0,22, сталь — чугун /, = 0,14, сталь — бронза или латунь /„= 0,1. Температура нагрева, 'С, охватывающей детали при тепловой сборке + Ь 20+ Ф ° д агд 10г температура охлаждения, 'С, охватываемой детали при сборке охлаждением Ф =20— аф ° 10г где Д, — зазор, мкм, необходимый для обеспечения легкости сборки, который принимают равным основному отклонению вала шб (Д, и 5...25 мкм) (ГОСТ 25346-89, 25347-89); аг и аг, 1/'С вЂ” коэффициенты линейного расширения охватываемой и охватывающей детали (в среднем для стали а = 12 ° 10 а, 1/'С, для чугуна а = 10,5 ° 10 з, 1/'С, для брона а = 17 ° 10 е, 1/'С, для алюминиевых сплавов а = 23 ° 10 е, 1/ С).
Температура нагрева для закаленных деталей не должна быть выше температуры отпуска, при которой твердость и прочность детали снижается (например, для цементованных с последующей закалкой сталей зта температура примерно +230 С), Охватываемую деталь охлаждают сухим льдом (углекислотой), у которой температура испарения -79 'С или жидким азотом с температурой испарения -196 'С. 12.3. ((онусные соединения В этих соединениях вал и ступица контактируют по конической поверхности. Обычно такие соединения применяют для закрепления деталей (полумуфты, зубчатые колеса, шкивы и др.) на концевых участках валов. Вращающий момент между валом 1 и ступицей 2 (рис. 12.5) передается трением, возникающим в ре- зультате приложения осевой силы.
При затяяске гайки 3 ступица 2 перемещается вдоль вала 1 и прижимается к валу. 3МЮЯЯ И У б М: Ч РУР Ю вал и ступица не ослабляются шпоночными пазами или шлицами; несущую способность соединения можно изменять в определенных пределах, варьируя силу затяжки; конусные соединения собирают при любом угловом положении ступицы относительно вала. Нар: у У р 1 РУ сокой точности изготовления; с течением времени осевая сила уменьшается из-за обмятия контактирующих поверхностей. Конусные соединения являются соединениями с натягом по коническим поверхностям. Конусностью называют отношение где дт и сбг — большой и малый диаметры усеченного конуса; 1 — длина конуса вдоль оси; а — угол наклона образующей конуса к оси.
Для редко разбираемых соединений применяют К = 1/50...1/30, для часто разбираемых соединений применяют К = 1/20...1/10. С увеличением угла а при действии одинаковой осевой силы снижается давление р на посадочной поверхности и, следовательно, нагруэочная способность, но уменьшается склонность к самозаклиниванию. Расчет проводят в предположении, что на конусной поверхности контакта действует равномерно распределенное давле- (12.6) Отсюда 8Т = яшпз 17/2т где в — запас сцепления; или с учетом выражения (12.6) нне р и поэтому силы трения 1р (/' — коэффициент трения) распределены по поверхности сопряжения также равномерно.
Давление р связано с силой затяжки выражением (рис. 12.6) ийт Ы 1(в)и а + 7сов а) где Г„, — осевая сила (сила напрессовки ступицы на вал); д, + дв с( = — — средний диаметр; 1 — длина соединения (длина конусной посадочной поверхности); а — угол конуса; 1'— коэффициент трения. Вращающий момент Т, которым можно нагрузить соединение, определяют из условия Т ( Т,, где момент трения Т = О,бркдз Ч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
