Общетехнические соединения с натягом.
Соединение 2-х деталей (рис. 4.26) можно осуществить посредством натяга, когда сопрягаемые поверхности деталей с некоторым усилием прижимаются друг к другу. Таким способом могут соединяться вал и шестерня, вал с кольцом подшипника, вал со шпинделем фрезерного станка и т.п.
Рис. 4.26.
Посадка с натягом
К подобным общетехническим соединениям предъявляются в основном требования по прочности.
Сборка узла может быть продольной и поперечной.
Продольная сборка.
Сопрягаемые поверхности вала и втулки выполняются таким образом, что в свободном состоянии при нормальных условиях их невозможно соединить. В этом случае диаметр вала может быть несколько больше диаметра посадочного отверстия втулки.
Сборка производится посредством силового «одевания» деталей в осевом направлении с помощью пресса, кувалды, молотка. При этом микронеровности посадочных поверхностей сминаются и частично срезаются. Такой метод может привести к неравномерной деформации (короблению) деталей, повреждению их торцев. Кроме того, в процессе продольной сборки возможны задиры сопрягаемых поверхностей.
Этот метод позволяет обеспечить требуемые показатели прочности соединения, однако из-за возможных задиров и деформации деталей герметичность будет невысока. Применяется для сборки редукторов и т.п.
Поперечная сборка.
1. Сопрягаемые поверхности вала и втулки выполняются таким образом, что в свободном состоянии при нормальных условиях их невозможно соединить. Поэтому для выполнения сборки одну деталь, охватываемую, охлаждают, а другую, охватывающую,- нагревают.
Охлаждение может осуществляться твердой углекислотой (Т= =- 79°С), жидким воздухом (Т= - 196°С), иногда снегом.
Нагрев может производиться в печах, индукционным способом, горелкой и т.п.
Так как при этом размеры деталей изменяются (от нагрева увеличиваются, а от охлаждения – уменьшаются), то после выравнивания температур между деталями образуется натяг. Разность температур должна соответствовать выражению
DТ= (Nmax+ S0)/(ad),
где Nmax - наибольший натяг посадки; S0 - минимально необходимый зазор; a- температурный коэффициент линейного расширения (для стали и чугуна a= 10-51/град.); d - номинальный диаметр посадки.
2. Для изготовления узла крепления деталь, размещенная внутри, каким-либо способом раздается, т.е. увеличиваются ее внутренний и наружный диаметры. Это можно осуществить с помощью конуса, клина. Однако следует помнить, что подобная деформация, как и при продольной сборке, может привести к задирам поверхностей контакта.
Условия прочности соединений с натягом:
при осевой нагрузке
KFa£ m pp dl, (4-52)
при крутящем моменте
KM£ mppd2l/2, (4-53)
при совместном действии осевой и крутильной нагрузок
K[F2a+ (2M кр/d)2]1/2£ m pp dl, (4-54)
при изгибающей нагрузке (не должно раскрыться соединение)
Mu £ 0,2p dl2, (4-55)
где К= 1,5…2- коэффициент запаса; p= H/[d(C1E-11+ C2E-12)]- контактное давление (напряжение); C1= (d2+ d21)/( d2- d21)- c1; C2= (d22 + +d2)/( d22 - d2)+ c2; E1,E2,c1, c2- модули упругости и коэффициенты Пуассона вала и втулки; m= 0,08..0,15- коэффициент трения между стальными или чугунными деталями (надо учитывать, что при длительном стоянии величина этого коэффициента может существенно до m=1 возрасти.)
Натяг H, входящий в выражение для определения контактного напряжения р в соединениях вала и втулок, выполняемых продольным способом, определяют по минимальному табличному или вероятностному натягу с поправкой на срезание и сглаживание шероховатости
H= Hmin- u= Hmin – 1,2(Rz1+ Rz2) (4-56)
или с помощью выражения
H= Hmin+ 2k(Rz1+ Rz2), (4-57)
где Rz1, Rz2 - шероховатости деталей; k= 0,5…0,7 – в случае продольной сборки; k= 0,3…0,5 – в случае поперечной сбрки; Hmin=½dвт Es - dвei½.
В случае изгибающей нагрузки условие прочности для втулки записывается в форме
2рd22/(d22- d2)£ sm2- предел текучести втулки;
для вала
2рd2/(d2- d21 )£ sm1- предел текучести вала.
В соединениях с натягом, когда пластически деформируется только тонкая поверхность контакта, а напряжения в теле детали не превышают предела пропорциональности, внутренний диаметр отверстия вала уменьшается
Dо= 2p d12d/[E1(d2- d21)], (4-58)
а наружный диаметр втулки увеличивается
Dв= 2p d2d2 /[E2(d2 2- d21)], (4-59)
Такие соединения достаточно просты и технологичны, однако их нагрузочная способность зависит от многих факторов, трудно поддающихся учету.
Соединения посадкой на конус (рис.4.27).
В таком способе имеет место одновременно продольная и поперечная сборка.
Подобные соединения применяют для закрепления деталей на концах валов. Давление на конической поверхности образуется с помощью затяжки гайкой. Это соединение легко демонтируется и монтируется. Для передачи заданного крутящего момента должно выполняться условие
Fзатm0,5dc p /(sin a+ mcos a)³ KT. (4-60)
Рис.4.27
Посадка на конус.
Часто принимают стандартную конусность Кк =1/10. При этом коэффициент запаса К= 1,2…1,5; коэффициент трения m = 0,11…0,13; a = 2°51’40”. За расчетный момент принимают его максимальное значение; усилие затяжки рассчитывают с помощью соотношения
Fзат= 2 Mзат/ { d2 [(Dc p/d2)m+ tg(y+ j)]}, (4-61)
где d2 - диаметр резьбы вала; Dc p - средний диаметр опорного торца гайки; m- коэффициент трения на торце гайки; y - угол подъема резьбы гайки; j - угол трения в резьбе; Мзат= (150…200)15d2 [Hмм].
Если условие (4-60) не соблюдается, то соединение усиливают шпонкой. Расчет шпоночного соединения выполняют по полному моменту нагрузки. Влияние посадки учитывают, как в прессовых посадках при выборе допускаемого напряжения.
В таких соединениях могут применяться также стандартные конусы Морзе № 1,2….
При изготовлении конических соединений должен соблюдаться принцип совпадения сопрягаемых поверхностей.
Дата добавления: 2015-02-23; просмотров: 1189;