Пресове з’єднання 1

З'єднання деталей з гарантованим натягом (пресові з'єднання)

З'єднання деталей може здійснюватися за рахунок посадки однієї деталі на іншу.

У посадках забезпечується зазор у з'єднанні. У цьому випадку деталі легко переміщуються відносно один одного.

У посадках з натягом в з'єднанні забезпечується натяг. Такі посадки можуть забезпечувати передачу крутного моменту без застосування шпонок, клинів, болтів і т. П.

Основним завданням розрахунку з'єднання з гарантованим натягом являє-ся вибір посадки, що забезпечує передачу заданого крутного моменту.

З'єднання деталей з натягом - це напружені з'єднання, в яких натяг створюється необхідної різницею посадочних розмірів вала і втулки. Для закріплення деталей використовують сили пружності попередньо деформованих деталей. Зазвичай з'єднання деталей здійснюється по циліндричним або (рідше) конічним поверхням, при цьому одна деталь охоплює іншу, спеціальні сполучні деталі відсутні.

У машинобудуванні застосовують перехідні посадки, при яких мож-ли отримання як зазору, так і натягу.

З'єднання деталей з гарантованим натягом відноситься до соеди-неніям, передає робочі навантаження за рахунок сил тертя між валом і від-отвором.

До основних переваг циліндричних з'єднань з гарантованим натягом відносяться: простота конструкції, гарне центрування деталей, що з'єднуються, можливість передачі великих навантажень як статичних, так і динамічних (ударних). Зазвичай з'єднання з гарантованим натягом відносять до нерознімним з'єднанням, однак циліндричні з'єднання допускають розбирання (розпресування) і збірку (запрессовку) деталей.

До основних недоліків циліндричних з'єднань з гарантованим натягом відносяться: складність збирання та розбирання з'єднань, можливість зменшення величини розрахункового натягу деталей, що з'єднуються і пошкодження їх посадочних поверхонь при складанні (запрессовке), вимога зниженою шорсткості посадочних поверхонь і високі вимоги до точності їх виготовлення, підвищена концентрація напружень , велике розсіювання сил зчеплення в зв'язку з розсіюванням дійсних посадкових розмірів в межах допусків і коефіцієнт ів тертя.

Характерними прикладами пресове з'єднання можуть служити кривошипи, пальці кривошипів, деталі складових колінчастих валів двигунів автомобілів, вінці зубчастих і черв'ячних коліс, маточин коліс з валом і т. П.

Натягом називають позитивну різницю розміру вала dB і отвер-сті do до збірки:

При розрахунку посадок з гарантованим натягом тиск р на опору-Гаєм поверхні повинно бути таким, щоб сили тертя виявилися більшими зовнішніх навантажень і забезпечили нерухомість деталей, що з'єднуються після прикладення зовнішніх зусиль.

Нерухомість з'єднання при навантаженні з'єднання осьовою силою і обертовим моментом забезпечується за рахунок сил треніяFf за умови, що

де f - коефіцієнт зчеплення; Т - крутний мо-мент, Нм; d- діаметр посадочної поверхні, мм; Fa- осьова сила, Н.

Так як в швидкообертаючих з'єднаннях тиск на посадочної поверхні деталей може бути ослаблене відцентровими силами, що діють на деталі, то для oбеспеченія надійності цих з'єднань тиск на контактної поверхні збільшують з урахуванням діючих відцентрових сил.

При розрахунках з'єднань сталевих і чавунних деталей коефіцієнт зчеплення приймають: при складанні з запрессовкой f = 0,08 і при складанні з нагріванням, що охоплює деталі, f = 0,14. Якщо одна з деталей, що з'єднуються сталева або чавунна, а інша - латунна або бронзова, то рекомендується приймати f = 0,05.

Розрахунковий натяг циліндричного з'єднання N пов'язаний з посадковим тиском р наступною залежністю, яка витікає з формули Ляме, висновок якої наведено в курсі опору матеріалів:

Тут d - посадковий діаметр; d1- діаметр отвору охоплюється деталі (для вала суцільного перерізу d1 = 0); d2- зовнішній діаметр деталі, що охоплює; Е1 і Е1 модулі пружності матеріалів охоплюється і охоплює деталей; и- коефіцієнти Пуассона матеріалів охоплюється і охоплює деталей (для стали, для чавуну, для бронзи).

При складанні з'єднання нерівності контактних поверхонь деталей зрізаються і згладжуються; для компенсації цього дійсний натяг з'єднання Na повинен бути більше розрахункового натягу N, що обчислюється за формулою (23). Залежність між Nd і Np визначається формулою

,

де и- висоти нерівностей профілів по десяти точках поверхонь, що сполучаються, що приймаються згідно з 2789-73.

За величиною N д підбирають відповідну стандартну посадку, у якій для надійності з'єднання найменший натяг Nmin має дорівнювати N д або дуже близький до нього.

Пресове з'єднання (пресові з'єднання) можуть бути отримані трьома способами:

- запрессовкой, найпростіший і високопродуктивний спосіб, що забезпечує зручного контролю вимірювання сили запрессовки, але пов'язаний з небезпекою пошкодження поверхонь і утрудняє застосування покриттів;

- нагріванням деталі, що охоплює до температури нижче температури відпустки - спосіб, що забезпечує підвищення міцності зчеплення більш ніж в 1,5 рази в порівнянні з запрессовкой, так як при запресовуванні нерівності на контактних поверхнях деталей частково зрізаються і згладжуються, що призводить до ослаблення міцності з'єднання. Даний метод особливо ефективний при великих довжинах деталей, що з'єднуються;

- охолодженням охоплюється деталі - спосіб, переважно застосовується для невеликих деталей, наприклад втулок, в масивні корпусу деталей, при цьому забезпечується найбільша міцність зчеплення.

Розрахунок з'єднання включає визначення необхідного натягу для забезпечення міцності зчеплення і перевірку міцності деталей, що з'єднуються.

При складанні циліндричного з'єднання з нагріванням охоплює або охолодженням охоплюється деталі необхідна різниця температур деталей, що з'єднуються визначається за формулою

,

де Nmax - найбільший натяг обраної для з'єднання посадки;

S - зазор, необхідний для складання з'єднання, що приймається зазвичай рівним найменшому зазору посадки руху;

- коефіцієнт лінійного розширення нагрівається або охолоджується деталі, що приймається для стали, для чавуну, для олов'яних бронз, для латуні, для алюмінієвих сплавів;

d- номінальний посадковий діаметр.

Нагрівання деталі, що охоплює проводиться в залежності від необхідної температури гарячим маслом, в електричної або газової печі. Охолодження охоплюється деталі роблять рідким повітрям або сухим льодом.

Перевірка міцності деталей циліндричного з'єднання з натягом

Надійність з'єднання деталей з гарантованим натягом в першу чергу залежить від міцності маточини. При недостатній міцності сту-піци можливе порушення посадки внаслідок деформації охоплюють-щей деталі або її розриву при здійсненні посадки.

Перевірку міцності деталей циліндричного з'єднання виконують за найбільшою можливого натягу обраної посадки і відповідного йому найбільшого розрахункового натягу, що визначається за формулою

,

а також можливого максимального тиску на контактної поверхні деталей, що з'єднуються, що визначається за формулою

.

Для деталі, що охоплює, як відомо з курсу опору матеріалів, небезпечними є точки її внутрішньої поверхні. Для цих точок радіальне і окружне (кільцевий) нормальні напруги визначають за формулами

,

.

У цих точках виникає плоский напружений стан, при цьому головні напруження; і. Умова міцності для деталі, що охоплює з пластичного матеріалу за гіпотезою найбільших дотичних напружень (третьої теорії міцності):

.

Для охоплюється деталі кільцевого поперечного перерізу небезпечні також точки внутрішньої поверхні. У цих точках виникає одновісний, при цьому

.

Штрихи вказують, що напруги відносяться до охоплюється деталі.

Умова міцності для охоплюється деталі, складене як і для деталі, що охоплює по третій теорії міцності, має вигляд

.

Якщо охоплювана деталь являє собою суцільний вал, то в будь-який його точці виникає двовісне стиснення; головні напруження іодінакови, а = 0:

.

Умова міцності в цьому випадку

.

На підставі практичних даних встановлено, що циліндричні з'єднання з гарантованим натягом можуть бути цілком надійними навіть при наявності на внутрішній поверхні деталі, що охоплює пластичних деформацій. Ця обставина дозволяє приймати при розрахунках вищі, ніж зазвичай, допустимі напруження.