Сборка соединений с гарантированным натягом.
Прочность и относительная неподвижность таких соединений обеспечивается силами трения, которые зависят от удельного напряжения (давления)- натяга (см. рис.7.32, 7.33).
Сборка соединений с натягом может быть продольной (рис. 7.32) , сборкой с помощью молотка, под прессом; поперечной, с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали, гидрораздачей, посредством механического вальцевания и др. (см. §5.5). Сборка может быть комбинированной: гидропрессовая + осевое усилие.
В таких соединениях, при нормальных условиях, диаметр do охватывающих деталей (втулок) несколько меньше диаметра d1 охватываемой детали (в зависимости от посадки).
При продольной сборке одна из деталей одевается на другую или с помощью пресса, или ударами молотка, или молота. Здесь необходимо центрирование деталей. На валу должна быть заходная фаска с углом около 10°.
Рис. 7.32. Схема продольной сборки.
Скорость запрессовки составляет 2… 5 мм/сек.
Во время поперечной сборки, осуществляемой нагревом охватывающей детали, температура нагрева должна быть
T°= (d+ Di)/(kad)± T0°, (7-16)
где Di = 0,01d1/2 мм – термический зазор; ka - коэффициент линейного расширения материала; d - геометрический натяг; T0- температура окружающей среды.
Нагрев осуществляется в масляных ваннах, электропечах, индукционным способом, пламенем.
Наиболее совершенный способ - индукционный.
Сборка может выполняться и при охлаждении, в основном в случае установки мелких деталей. Производят охлаждение в холодильной камере, с помощью сухого льда, жидким азотом, жидким воздухом. Однако последний опасен из-за возможности взрыва.
В таблице 7.2 приведены нормы расхода хладоносителей на 1 кг металла
Таблица 8.2
Хладоноситель | T°C | Al | Латунь | Бронза | Сталь | Медь | Чугун |
Жидкий азот | -195,8 | 0,86 | 0,4 | 0,41 | 0,41 | 0,36 | 0,48 |
Сухой лед | - 78,5 | 0,12 | 0,06 | 0,06 | 0,06 | 0,05 | 0,07 |
Большое значение имеет контактное давление (напряжение) между сопрягаемыми поверхностями. Его величину при соединении вала с втулкой можно определить с помощью выражения
Pkmax= dmaxd-1(C1E1-1+ C2E2-1)-1 , (7-17)
где С1= (d12+ d2)/(d12- d2)- m1; C2= (d22+ d21 )/(d22- d21 ) + m2; m1, m2- коэффициенты Пуассона сопрягаемых деталей; dmax - максимальный натяг.
Диаметральная разница номинальных размеров составляет
D= d + 2k(Rz1+ Rz2),
где k= 0,5… 0,7 – для продольной сборки; k= 0,3… 0,5 – для поперечной сборки.
При этом внутренний диаметр отверстия уменьшается на величину
D0 = 2P d21d/[E1(d2- d21), (7-18)
а наружный диаметр увеличивается на величину
Db = 2P d21d2 /[E2(d22 - d21). (7-19)
Чем меньше d1, d0, тем должно быть выше качество обработки, меньше Rz.
Для повышения коэффициента трения в зону сопряжения вводят специальные промежуточные среды. Обычно это происходит при поперечной сборке.
Если преобладает усталостная прочность, то используют полимерные и гальванические покрытия.
Контроль прочности холодной запрессовки Рз осуществляется по усилию распрессовки Рр - должно быть Рр/Рз= 1,2…1,5. (Этот метод относится к разрушающим методам контроля). В ряде случаев контроль осуществляют по усилию запрессовки. В ответственных случаях записывают диаграмму в координатах длина запрессовки - усилие, а качество полученного изделия оценивают как по величине усилия запрессовки, так и по форме диаграммы.
Если же рассматривать соединение трубы с трубной доской или решеткой в теплообменном аппарате, то здесь необходимо обеспечивать также и герметичность узла крепления. В таких узлах, труба прижимается к стенке отверстия с контактным давлением, экспериментально определяемым для каждого металла, а степень прижатия регламентируется увеличением внутреннего диаметра трубы – раздачей (степенью развальцовки) (см. подробнее §5.5).
В промышленности широко применяется продольно-поперечная сборка, на конусах и затяжкой гайкой (рис.7.33). Здесь давление на коническую поверхность образуется в результате затяжки гайки. Применяется конусность К= 1/10, а также стандартные конусы Морзе №№ 0…6.
Рис. 7.33 Соединение с посадкой на конус и затяжкой гайкой.
Таким способом соединяют шпиндели в сверлильных, фрезерных станках с режущим инструментом.
В промышленности, бурении скважин широко применяется соединение на конусах, показанное на рис. 7.34. Здесь на вале выполнена плоская лапка. Она облегчает сборку и разборку. Разборка производится ударами молотка с помощью клина, вводимого в паз и создающего через лапку осевое выталкиваюее усилие.
Рис. 7.34 Соединение на конус.
На прочность соединений с натягом сильно влияет качество поверхности (Ra, волнистость и т.п.). Так при изготовлении соединительных конусов проверка совпадения поверхностей производится по пятну контакта (д.б. не менее 70%).
Использование при сборке грубых поверхностей из-за среза и смятия микронеровностей при запрессовке не обеспечивает качества соединения.
Если соединяемые поверхности подвергнуть накатке, то это снижает прочность соединения из-за волнистости поверхности. Ликвидируется такой дефект дополнительным протачиванием или шлифованием накатанной поверхности на небольшую глубину.
Оборудование для запрессовки выбирают исходя из расчетного усилия запрессовки с коэффициентом запаса 1,5- 2 и габаритных размеров собираемого изделия. Винтовые ручные прессы дают усилие 5- 7 кН; эксцентриковые используются при малой длине запрессовки Р= 40- 50 кН; пневматические прессы развивают усилия 100- 150 кН; гидравлические прессы- 200- 1500 кН.
Разборка производится на стационарных прессах, либо съемником различных конструкций. Часто при распрессовке (из-за задиров, порывов) портятся детали. Распрессовку могут делать гидравлическим способом, вводя масло в зону сопряжения. При разборке с нагревом нужно создать опережающий нагрев охватывающей детали и учитывать коэффициенты расширения
dp= d(ka2T2- ka1T1).
Этот способ сохраняет поверхности.
Дата добавления: 2015-02-19; просмотров: 3111;