Расчет посадок с зазором с натягом и переходных посадок

Типовыми посадками с зазором являются гидродинамические подшипники скольжения. Нормальные условия работы таких соединений создаются при обязательном наличии слоя смазки между сопрягаемыми поверхностями, гарантирующими жидкостное трение. При жидкостном трении происходит замена трения между металлическими поверхностями сопряженных деталей на внутреннее трение в смазочной жидкости. Жидкостное трение достигается за счет гидравлического давления, создаваемого смазочной жидкостью при вращении вала в подшипниковой втулке.

При повороте вала в подшипнике смазочная жидкость, находящаяся в зазоре между валом и втулкой, увлекается валом в сужающуюся клиновую зону и создает гидравлическое давление жидкости на вал. Когда созданное таким образом гидравлическое давление превысит нагрузку на опору, происходит подъем и смещение вала относительно втулки, которые в последующем стабилизируются, образуя гарантированный зазор - смазочный слой h_min.

Для образования гарантированного зазора A_min несущая способность неразрывного смазочного слоя в подшипнике должна превышать нагрузку на опору.

Посадки с натягом в основном применяют для неподвижных неразборных в процессе эксплуатации сопряженных деталей бея дополнительных крепежных средств.

Прочность соединения в таких неподвижных посадках достигается за счет упругой деформации сопряженных деталей, возникают щей при технологических процессах сборки. Наиболее распространены при этом процессы запрессовки одной детали в другую поя усилием пресса или предварительного нагрева детали с охватывающей поверхностью и ее охлаждения после сборки до нормальной температуры. Соответственно таким технологическим процессам в старых стандартах посадки называли "прессовая" и "горячая".

Примерами применения посадок с натягом являются соединение осей и бандажей со ступицами колес железнодорожного транспорта, венцов со ступицами червячных колес, вкладышей подшипников с корпусными деталями.

Основные задачи расчета посадок с натягом сводятся к определению:
— расчетного натяга и соответственно стандартной посадки конкретного соединения;
— величины усилия запрессовки или температуры нагрева де ли с охватывающей сопрягаемой поверхностью для выбора пресса и нагревательного оборудования;
— расчетной прочности сопряжения из условия обеспечения неподвижности в процессе эксплуатации;
— напряжений, возникающих после сборки в материалах сопрягаемых деталей.

Весьма ответственным при расчете посадок с натягом являете обеспечение прочности сопрягаемых деталей, определяемое те' что напряжение в материалах деталей, появляющееся в результат запрессовки, не должно превышать допускаемых напряжений, касается максимальных напряжений, действующих на внутренне поверхности втулки и внутренней поверхности (в центре).

Расчет переходных посадок выполняют реже, по сравнению с расчетом посадок с зазорами и натягами, и в основном как поверочный. Такие расчеты состоят из расчета вероятности зазоров и натягов в сопряжении, расчета наибольшего зазора по предельно допустимому эксцентриситету, расчета прочности только для тонкостенных деталей, а также усилия сборки при наибольшем натяге посадки. Основными расчетами в переходных посадках являются расчеты вероятности получения натягов и зазоров. В таких расчетах исходят из нормального закона распределения размеров деталей, а вероятности получения натягов и зазоров определяют с помощью нормированной функции Лапласа.

Применение посадок.

Посадки с зазором. Большой опыт применения посадок накоплен в конструкторских подразделениях всех отраслей машиностроения. Наиболее ярко выделяется опыт обобщения эксплуатационных и технологических свойств качества изделий машиностроения в наименованиях посадок. Этот опыт в должной мере способствовал непрерывному повышению качества посадок, приближая их к оптимальным показателям. На производстве иногда используют устаревшие наименования посадок с зазором (по системе ОСТ, которая в 1977 г. была заменена ЕСДП): скольжения, движения, ходовые, легкоходовые, широкоходовые и тепловые ходовые. Посадки скольжения - минимальный зазор равен нулю, широко используются для подвижных и неподвижных соединений, основные отклонения H и h; посадки движения характеризуются малыми зазорами, используются для подвижных соединений, основные отклонения H- g, G-h; посадки ходовые наиболее распространены для умеренных скоростей вращения (50...2000 мин^-1), основные отклонения H- f F-h; посадки легкоходовые используются при скоростях вращения 2...25 тыс. мин^-1 или при больших длинах соединений, основные отклонения H- е, E-h посадки широкоходовые используются при очень больших скоростях вращения (25...50 тыс. мин^-1), основные отклонения H-d, D-h; посадки тепловые ходовые характеризуются большими зазорами для компенсации тепловых деформаций, основные отклонения Н-а, b, с, ABC-h. В приведенных ниже примерах представлены посадки, как правило, предпочтительного применения, встречающиеся в подвижных соединениях автомобилей и дорожно-строительных машин.

В неподвижных соединениях посадки используются при невысоких требованиях к соосности при небольших и спокойных нагрузках; для неподвижных осей и пальцев в опорах; для центрируемых частей машин, используемых в качестве подшипников; для соединения деталей, которые должны легко передвигаться при настройках и регулировках с последующим креплением и др. Такие посадки используются для сменных шестерен в металлорежущих станках, сельскохозяйственных машинах, для предохранительных муфт на валу скребкового конвейера, посадок болтов в головках шатунов и др.

В подвижных соединениях указанные посадки применяются при невысоких требованиях к точности, например ползуны на призматических шпонках включающих механизмов; соединительные муфты на валах; поршни и поршневые золотники в цилиндрах; шпиндели клапанов в направляющих некоторых двигателей внутреннего сгорания; шатуны между буртами вкладышей шатунных головок компрессора; шестерни, зубчатые торцовые муфты и тому подобные детали на валах при медленных или периодических поступательных и вращательных движениях и др. Применяются для подвижных соединений, в которых требуется обеспечить плавность перемещений, ограничить зазор во избежание нарушения соосности, возникновения ударов при реверсивных движениях или для сохранения герметичности, например клапанные коромысла на осях в механизме распределения двигателей; клапанные шпиндели в направляющих втулках; передвижные шестерни на валах коробки передач; головка шатуна с шейкой коленчатого вала трактора.

Посадки с натягом. В системе ОСТ посадки с натягом называются горячими, прессовыми и легкопрессовыми, что давало технологическую характеристику образования этих посадок. Для горячих посадок характерны большая величина натяга, технологически осуществляемая путем разогрева втулки или охлаждения вала до нужной температуры для выполнения сборки сопрягаемых деталей последующим охлаждением втулки или размораживанием вала. Например, горячие посадки применялись в производстве стволов артиллерийских орудий.