Прессовые соединения

Является простейшим видом соединения, которое основано на использовании упругих или «пружинящих» свойств материала. Прессовые соединения часто применяют при сборке цилиндрических деталей. Примером может служить сборочный узел, состоящий из втулки и вала, который показан на рис. 1. Но возможно и соединение деталей другой геометрический формы. В прессовых соединениях используется посадка с нятягом двух деталей относительно друг друга. Напряжение и деформации, вызванные посадкой с натягом цилиндрических деталей, равномерно распределяются в зоне контакта соединяемых поверхностей.

Рис. 1. Втулка крепится на вал с помощью прессового соединения

На металлических или пластмассовых валах с помощью прессового соединения легко закрепляются шестерни, шкивы, подшипники и другие круглые детали. Оно применяется для деталей, отлитых без поднутрений, и не требует дополнительного использования винтов или шпонок. При расчете соединения необходимо учитывать релаксационные свойства материала, считаться с возможностью возникновения в этих условиях трещин или волосяного растрескивания.

Сборку с использование прессового соединения можно применять для деталей из любого реактопласта или термопластма, но на практике этот способ целесообразно использовать для деталей из более эластичных пластмасс.

Преимущества:

1. Возможность использования деталей из пластических масс, изготовленных литьем под давлением или прессованием, без дополнительной механической обработки.

2. Простата и надежность конструкции.

При конструировании и выполнении соединений деталей из пластических масс прессовой посадкой необходимо учитывать физико-механические свойства материала (модуль упругости, чувствительность к концентрации напряжений, термические коэффициенты линейного расширения, ползучесть полимерной фазы).

Чтобы исключить перенапряжение деталей, нужно избегать местных ослаблений сечения и резких переходов по толщине, создавать равномерный натяг по всей поверхности соединяемых участков.

При конструировании прессового соединения наиболее важным является правильный выбор натяга. Наиболее целесообразно принимать натяг 1,5 - 2,0 % или 3 – 4 % от диаметра сопряжения.

Существуют следующие способы соединения:

1. Продольно прессовое соединении.

Охватываемая деталь механически запрессовывается в охватывающую в продольном направлении.

2. Поперечно-прессовое соединение.

Сближение сопрягаемых поверхностей происходит в радиальном направлении. При этом предварительно нагревают охватывающие детали или охлаждают охватываемые.

В большинстве случаев наружные размеры втулки и диаметр вала выбираются в соответствии с эксплуатационными требованиями.

Иногда, чтобы упростить размещение втулки на валу, прессовое соединение втулок осуществляется с валами уменьшенного диаметра.

Рис. 2. Использование вала с поднутрением позволит точно установить вал в осевом направлении

Внутренний диаметр вала и диаметр вала в том месте, где сделано поднутрение, должны быть рассчитаны с учетом значений натяга. Величина натяга должна быть значительно выше, когда втулка в процессе сборки запрессовывается на вал через участок с большим диаметром за короткое время.

Когда втулка в процессе сборки запрессовывается на вал через участок с большим диаметром, значения напряжения могут превышать значение предела текучести при растяжении приблизительно на 40-60 %.

Валы, использующиеся в изделиях, сборка которых осуществляется с помощью прессового соединения, могут быть гладкими, текстурированными или даже с накаткой (рис. 3). У валов с гладкими поверхностями прочность при кручении может уменьшаться со временем из-за релаксации напряжения. Прочность при кручении для текстурироваппых или рельефных валов увеличивается за счет возникновения своего рода механического зацепления.

Рис. 3. Валы с гладкими, текстурированными поверхностями или даже с накаткой

Валы с гладкими поверхностями рекомендуется использовать для жестких аморфных термопластов, а валы с более грубыми поверхностями рекомендуется использовать в узлах с более податливыми частично кристаллизующимися термопластами, поскольку они менее чувствительны к концентрации напряжений. Применение шпонок и изменения геометрической формы вала увеличивают прочность при кру­чении соединения типа втулка-вал, но их использование противоречит принципу упрощения сборки.