Расчет посадки с натягом
Для неподвижного соединения рассчитать и подобрать посадку ручным способом (без ЭВМ) и с применением ЭВМ, обеспечив наибольший запас прочности соединения ∆э (запас надежности), ∆сб (запас сборки) по заданным параметрам (табл. 9). Исходные данные берутся с выданного задания, по указанному варианту.
Таблица 9 Обозначения заданных параметров и нагрузок
На рис. 2.7 даны пояснения к определению геометрических параметров деталей прессового соединения.
Рис. 2.7. Схема соединения с натягом По заданным данным (табл. 10) находят значение коэффициента трения ƒ= 0,15, модулей упругости материалов вала и втулки Ed= ED = 2,1×1011 Па, коэффициентов Пуассона материалов вала и втулки = = 0,3, пределов текучести материалов вала и втулки = 36×107 Па. Таблица 10 Значения коэффициента трения ƒ
Таблица 11 Значения модуля упругости Е и коэффициента Пуассона μ для различных материалов
Если в задании не указаны значения d и d , они определяются конструктивно по чертежу задания. При расчете посадки с натягом определяются предельные (N и N ) величины натягов в соединении в миллиметрах и переводятся в микрометры. 2.2.1. Минимальный функциональный натяг определяют из условия обеспечения прочности соединения: а) при нагружении крутящим моментом , м, (2.2.1) где T – крутящий момент на валу соединения, Н·м; d Н – номинальный диаметр соединения, м; L – длина сопряжения, м; f – коэффициент трения; С D, С d – коэффициенты жесткости, соответственно ступицы и вала, формулы для определения коэффициентов жесткости выбираются в соответствии для сопрягаемой поверхности (рис. 2.8, 2.9, 2.10, 2.11); ED, Ed – модули продольной упругости, соответственно охватывающей и охватываемой поверхностей деталей; б) при осевом нагружении , м, (2.2.2) где Fa – осевая сила, действующая на соединение. в) при одновременном нагружении крутящим моментом и сдвигающей силой ,м. (2.2.3) Коэффициенты жесткости конструкции CD, Cd определяется в зависимости от схемы соединения вала и отверстия: а) коэффициенты жесткости конструкции ступицы и вала (рис. 2.8): Рис. 2.8. Схема соединения отверстия с валом с натягом, вал полый
; ,
где m D, m d– коэффициенты Пуассона, соответственно материала ступицы и вала (табл. 11); б) коэффициенты жесткости конструкции ступицы и вала (рис. 2.9): Рис. 2.9. Схема соединения отверстия с валом с натягом, вал цельный и d2>d н в 5 или более раз ; ;
в) коэффициенты жесткости конструкции ступицы и вала (рис.2.10): Рис. 2.10. Схема соединения отверстия с валом с натягом, вал полый и d2>d н в 5 или более раз ; ; г) коэффициенты жесткости конструкции ступицы и вала (рис. 2.11): Рис. 2.11. Схема соединения отверстия с валом с натягом, вал цельный ; . 2.2.2. Максимальный функциональный натяг, определяют из условия обеспечения прочности сопрягаемых деталей: , м, (2.2.4) где ρ д – наибольшее допускаемое давление на контактной поверхности, при котором отсутствуют пластические деформации, определяется по формулам: а) для отверстия , Па (2.2.5) б) для вала , Па, (2.2.6) где s т D, s т d – пределы текучести соответственно материалов ступицы и вала при растяжении (табл. 12). рассчитывать по наименьшему значению ρ д. Таблица 12 Значения предела текучести для различных материалов
В рассматриваемом примере сопряжение нагружено T Nmin ф определяется по формуле (2.2.3). Nmin ф мкм. Вычислим для отверстия и для вала по формулам (2.2.5 и 2.2.6): Па, Па. Меньшее из используем в расчете по формуле (2.2.4) Nmax ф мкм. Из функционального ряда допуска посадки определяют конструкторский допуск посадки, по которому устанавливаем квалитеты вала и отверстия: TNф= TNК+ ТЭ. Функциональный допуск посадки TN = Nmax ф – Nmin ф = 79,6 – 10,09 =69,51 мкм. Конструкторский допуск посадки TN = ITD + ITd, где ITD – табличный допуск отверстия; ITd – табличный допуск вала. Эксплуатационный допуск посадки TЭ= ∆Э+∆сб, где ∆Э – запас на эксплуатацию; ∆сб – запас на сборку. Конструкторский допуск посадки TN определяется на основании экономически приемлемой точности изготовления деталей соединения и рекомендаций по точности посадок с натягом (не точнее I Т6 и не грубее I Т8). Эксплуатационный допуск посадки Т должен быть не менее 20% Т N . Определение квалитетов отверстия и вала. Из ГОСТ 25346-82 или приложения 3 найдем допуски IT6 – IT8 для d =40мм: I Т6 = 16 мкм, IT7 = 25 мкм, I Т8 = 39 мкм. Возможно несколько вариантов значений TNк и Tэ: при TN = I Т D + ITd = I Т7 + I Т6 = 25 + 16 = 41 мкм, T = Т N – TN = 69,51 – 41 = 28,51 мкм, это около 40% Т Nф; при TN = I Т7 + I Т7 = 25 + 25 = 50 мкм, T = 69,51 – 50 = 19,51 мкм, то есть 26,8 % Т Nф; при TN = I Т8 + I Т7 = 39 + 25 = 64 мкм, T = 69,51 – 64 = 5,51 мкм, то есть 6,3% Т Nф. Первые два варианта дают удовлетворительный результат, третий – возможен только с применением селективной сборки. Учитывая предпочтительность посадок по ГОСТ 25347-82, примем для отверстия втулки допуск I Т7, для вала – I Т6 или IT7. Для учета конкретных условий эксплуатации в расчетные придельные натяги необходимо внести поправки: а) поправка U , учитывающая смятие неровностей контактных поверхностей соединяемых деталей: U = 5(RaD+Rad) (2.2.7) где RaD, Rad – среднее арифметическое отклонение профиля соответственно отверстия и вала; б) поправка Ut , учитывающая различия рабочей температуры, температуры сборки и коэффициента линейного расширения, , (2.2.8) где aD и ad – коэффициенты линейного расширения; TpD и tpd – рабочие температуры деталей; t – температура сборки детали (t = 20˚C); d н – номинальный диаметр отверстия; в) поправка U ц, учитывающая деформацию деталей от действия центробежных сил (для диаметров до 500 мм и υ до 30 м/с U ц = 1…4 мкм). В данном примере Ut = 0, так как tp близка к t сборки, U ц= 0, так как скорость вращения деталей невелика. Для поправки U значения RaD и Rad, если они не приведены в задании, определяются по формуле зависимости шероховатости от допуска на размер Ra≈ 0,05IT: RaD= 0,05IT7 = 0,05 × 25 = 1,25 мкм; Rad= 0,05IT6 = 0,05 × 16 = 0,8 мкм – по стандартным значениям R а принимаем Rad = 0,63 мкм, поправка U (формуле 4.4.7), U = 5 (0,63 + 1,25) = 9,4 мкм. Определение функциональных натягов с учетом поправок: N min ф. расч = N min ф + U = 10,09+ 9,4 ≈ 21 мкм; N max ф. расч = N max ф.+ U = 75+9,4 ≈ 89 мкм.
2.2.3 Выбор посадки Для обеспечения работоспособности стандартной посадки необходимо выполнить условия (неравенства): а) Nmaxтабл. ≤ Nmaxрасч; N max ф. расч – Nmaxтабл = ∆сб; б) N minтабл ≥ N mix ф. расч; N minтабл – N min ф. расч= ∆э; в) ∆э > ∆сб. Условия пунктов а) и б) являются обязательными. Условие пункта в) необязательно, если в допусках деталей по IT8 остается Т >> 20% TN . Запас на эксплуатацию ∆э учитывает возможность повторной запрессовки при ремонте, наличие динамических нагрузок при работе и другие условия. Чем больше запас на эксплуатацию, тем выше надежность и долговечность прессового соединения. Запас на сборку ∆сб учитывает перекосы при запрессовке и другие неучтенные в формулах условия сборки. Чем больше ∆сб, тем меньше усилие запрессовки, напряжение в материале деталей, приводящих к их разрушению. При ручном подборе посадок проверяем: 2.2.3.1. Посадки с натягом из числа рекомендуемых ГОСТ 25347-82 в системе отверстия (рис. 2.2 и приложение 2). Рис. 212. Схема расположения полей допусков с натягом в системе отверстия (подбор) Из рассмотренных посадок условиям пунктов а, б, в удовлетворяет только посадка Æ 40 (табл. 13). Таблица 13 Анализ расчетных посадок
2.2.3.2. Посадки комбинированные (внесистемные) из предпочтительных полей допусков (см. приложение 3). Анализ этих посадок показывает, что все посадки работоспособны (рис. 2.13), так как удовлетворяют условиям пунктов а и б. Наибольший запас эксплуатации у посадки Æ , данная посадка удовлетворяет всем условиям, и её указывают на чертеже. Если не удается подобрать оптимальную посадку из стандартных полей допусков, то возможно применение следующих организационно-технических мероприятий. Рис. 2.13. Схема комбинированных полей допусков
2.2.3.3. Селективная сборка.
Например: если провести сортировку на две группы отверстий и валов посадки Æ 40 (рис. 2.14), то получим больший запас на эксплуатацию, чем при Æ .
Рис. 2.14. Схема полей допусков отверстия и вала при селективной сборке
по 1-й группе – = 89 – 75 = 24 мкм; = 54 – 21 = 33 мкм; по 2-й группе – = 89 – 70 = 19 мкм; = 50 – 21 = 29 мкм. Но из-за недостатков селективной сборки нарушения полной взаимозаменяемости останавливают выбор на посадке Æ . 1. Применяют дополнительное крепление. 2. Изменяют конструктивные параметры соединения, технологию сборки или физико-механические свойства материала.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (819)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |