Расчет и выбор посадок с натягом

Обоснование выбора и расчёт посадок

Методы выбора посадок

Выбор посадок для подвижных и неподвижных соединений проводят на основании расчетов, аналогичных данным соединениям которые апробированы на практике, и экспериментальными следованиями в конкретных условиях работы соединения.

В большинстве случаев используют комплексный метод, учитывающий достоинства каждого. Посадки с зазором используют для подвижных и неподвижных соединений. В подвижных соединениях устанавливают гарантированный зазор, обеспечивающий взаимное перемещение сопрягаемых деталей, для размещения слоя смазки с учетом конкретных условий силовых и кинематических параметров работы сопряжения, теплового режима, требований к точности параметров геометрической формы, расположения и шероховатости поверхностей. Для ответственных поверхностей, работающих в условиях жидкостного трения, расчет гарантированных зазоров проводят на основании гидродинамической теории смазки. При работе сопряжения в условиях полужидкостного, полусухого и сухого трения выбор посадок проводят по аналогии с посадками, хорошо оправдавшими себя на практике. Выбор посадки для неподвижного соединения проводят так, чтобы наименьший зазор обеспечивал свободную сборку деталей и учитывал компенсацию допусков формы и расположения. Наибольший зазор в таких посадках рассчитывают из допусков эксцентриситета (е) для цилиндрических деталей или из допусков смещения осей для плоских деталей.

Требуемая неподвижность рассматриваемых посадок с зазором обеспечивается дополнительными крепежными средствами (шпонками, шлицами, болтами, штифтами и др.).

Переходные посадки предназначены для неподвижных, но разъемных соединений. К таким сопряжениям предъявляют высокие требования к центрированию деталей. Переходные посадки характерны тем, что образуют как зазоры, так и натяги.

Для обеспечения неподвижности соединения необходимо применять дополнительные крепежные средства. Натяги в переходных посадках имеют сравнительно небольшую величину и обычно не требуют расчета на прочность, за исключением тонкостенных деталей. Чем больше вероятность получения натягов, тем более прочной является посадка. Поэтому переходные посадки применяют для более точного центрирования деталей при ударных и вибрационных нагрузках, а иногда обходятся без дополнительного крепления. Стандартные поля допусков для переходных посадок находят широкое применение для посадочных поверхностей подшипников качения с посадочными поверхностями валов и корпусов изделия. Переходные посадки в основном используют в относительно точных квалитетах: в сопряжениях валов по 4-7-му и отверстий по 5-6-му. Выбор переходных посадок чаще всего производят по аналогии с хорошо работающими соединениями.

Посадки с натягом, как правило, применяют для неподвижных неразборных в процессе эксплуатации соединений без дополнительных крепежных средств. Неподвижность деталей при этих посадках достигается за счет напряжений, возникающих в поверхностных слоях сопряженных деталей.

В большинстве посадок с натягом действуют упругие деформации контактных поверхностных слоев. В этих посадках даже незначительные колебания величин натягов оказывают большое влияние на прочность соединения, характеризуемое усилием запрессовки или передающим крутящий момент. Поэтому при сборке соединений с натягом часто производят их сортировку на две или три группы по действительным размерам исходя из среднего натяга, который и принят за основную характеристику этих посадок. С этой же целью для неподвижных посадок используют квалитеты высокой точности, так же как и для переходных посадок.

При использовании посадок с натягом необходимо проводить их расчет и опытную проверку. В зависимости от конструктивных особенностей и эксплуатационных требований к сборке соединения деталей по посадке с натягом выполняют следующими способами: механическим - запрессовкой вала во втулку; термическим - разогревом втулки и охлаждением вала в средах с низкой температурой.

Полученные расчетом значения температуры должны быть уточнены с учетом интенсивности охлаждения втулки и повышения температуры вала в начальный момент надвигания втулки на вал.

В некоторых случаях используют комбинированный способ со сниженной температурой разогрева втулки, компенсируемой в виде дополнительной подпрессовки.

В нашем случае подходит посадка с натягом, т. к. способ сборки детали: сборка с предварительным разогревом охватывающей детали (отверстия) до определенной температуры (способ термических деформаций или поперечная запрессовка).

Расчет и выбор посадок с натягом

При наименьшем натяге должна обеспечиваться прочность соединения, т.е. не должно быть относительного поворота деталей от действия внешнего крутящего момента или осевого усилия, или совместного действия. Это условия выполняется, если , где - наибольший прикладываемый к одной детали момент кручения; -момент трения зависящий от натяга, размеров соединяемых деталей, шероховатости поверхностей и других факторов.

При наибольшем натяге должна обеспечиваться прочность соединяемых деталей, т.е. наибольшее напряжение, возникающее в материалах деталей, не должно превышать допустимого значения. /7, стр. 32 - 40/

Рис. 1. Запрессовка труб

Исходные данные

d - Номинальный размер соединений - 65 мм - 0,065 м

d1 - Номинальный размер отверстия вала - 0 мм - 0 м

d2 - Номинальный размер наружный поверхности втулки - 160 мм - 0,16 м

l - Номинальный размер соединения - 65 мм - 0,065 м

М - момент кручения - 180Н*м

Материал вала - Сталь 45

Материал Втулки - Сталь 40Х

Метод сборки соединения - механическая без смазки

Параметр шероховатости Rz, мкм - 3,2

Определения наименьшего предельного натяга

, - Модули упругости материалов соединяемых деталей.

µВ= 0,3, µА=0,3 - коэффициенты Пуассона для материалов охватываемой и охватывающей детали.

Св, Са - геометрические параметры.

 - удельное эксплуатационное давление по поверхности контакта

n=1,5 ~2 - коэффициент запаса прочности соединения на возможные перегрузки и воздействия вибрации

f = 0.15 - коэффициент трения (сцепления)

Определения наибольшего расчетного натяга

условный предел текучести или предел прочности мопрягаемых отверстий вала.

- коэффициент, зависящий от отношения и выбираемой по графику

Расчет компенсации влияния на микронеровностей на прочность соединений.

Выбираем стандартную посадку по ГОСТ 25347-82, при этом должны быть выполнены условия

Стандартная посадка - - рекомендуется на соединение оси (4) со втулкой (11).