Призначення посадок із натягом
Посадки з натягом призначені для нерухомих нероз'ємних (або розбираються лише в окремих випадках при ремонті) деталей, як правило, без додаткового кріплення гвинтами, штифтами, шпонками і т. п. Відносна нерухомість деталей при цих посадках досягається за рахунок напруг, що виникають у матеріалі деталей, що сполучаються внаслідок дії деформацій їх контактних поверхонь. За інших рівних умов напруги пропорційні натягу. У більшості випадків посадки з натягом викликають пружні деформації контактних поверхонь, але в ряді посадок з натягом, особливо при відносно великих натягах або з'єднаннях деталей, виготовлених з легких сплавів і пластмас, виникають пружнопластичні деформації (пластичні деформації в одній або обох деталях поширюються всю товщину матеріалу) або пластичні деформації, що розповсюджуються на всю товщину матеріалу. Застосування таких посадок у багатьох випадках можливе та доцільне.
На відміну від інших способів забезпечення нерухомості деталей у з'єднанні при передачі навантажень посадки з натягом дозволяють спростити конструкцію та складання деталей та забезпечують високий рівень їх центрування. У порівняно рідкісних випадках, при передачі дуже великих моментів, що крутять, або при наявності дуже великих зсувних сил, в з'єднаннях з натягом додатково застосовуються кріпильні деталі.
При одному і тому ж натягу міцність з'єднання залежить від матеріалу і розмірів деталей, шорсткості поверхонь, що сполучаються, способу з'єднання деталей, форми і розмірів центруючих фасок, мастила і швидкості запресування, умов нагрівання або охолодження і т.д. Зважаючи на таке різноманіття вихідних факторів, вибір посадки слід проводити не тільки за аналогією з відомими сполуками, але йна основі попередніх розрахунків натягів і напруг, що виникають, особливо при застосуванні посадок з відносно великими натягами. Для виробів серійного та масового виробництва рекомендується провести попередню дослідну перевірку вибраних посадок із натягом.
Розрізняють такі основні способи збирання деталей при посадках з натягом:
1) Складання під пресом за рахунок осьового зусилля при нормальній температурі, так зване поздовжнє запресування;
2) Складання з попереднім розігрівом охоплюючої деталі (отвори) або охолодженням охоплюваної деталі (валу) до певної температури (спосіб термічних деформацій, або поперечне запресування).
У кожному конкретному випадку вибір способу складання визначається конструктивними міркуваннями (форма і розміри деталей, що сполучаються, значення натягів, наявність відповідного обладнання для складання тощо).
Складання під пресом - найбільш відомий і нескладний процес, що застосовується переважно при відносно невеликих натягах (до 0,001 dн.с.). Однак до його недоліків слід віднести: нерівномірність деформації тонкостінних деталей, можливість пошкодження деталей, що сполучаються, потреба в потужних пресах, більш високі вимоги до шорсткості поверхонь, що сполучаються.
Складання способом термічних деформацій застосовується як при відносно великих, так і при невеликих натягах і дає більш високу якість з'єднання за рахунок менших пошкоджень деталей, що сполучаються, і зменшення впливу шорсткості поверхні.
1.2 Розрахунок посадки з натягом.
Розрахунок посадок з натягом виконується для забезпечення міцність з'єднання, тобто. відсутність зсувів деталей, що сполучаються під дією зовнішніх навантажень, і міцність деталей, що сполучаються. Виходячи з першої умови,визначається мінімальний допустимий натяг [Nmin], мкм, необхідний сприйняття і передачі зовнішніх навантажень. Виходячи з другої умови визначається максимальний допустимий натяг [Nmax], мкм, при якому, як правило, відсутні пластичні деформації. У деяких випадках пресові з'єднання можуть надійно працювати за наявності пластичних деформацій в найбільш напруженій зоні.
Малюнок 1. Схема реалізації посадки з натягом
1.2.1 Мінімальний питомий тиск на поверхні контакту валу та втулки [pmin], Н/м 2 , що виникає під впливом натягу, визначаємо за формулою:
[pmin] = ,
| (1) |
| (1) |
Мкр. - крутний момент, Н · м;
- номінальний діаметр з'єднання, м;
l-довжина контакту, м;
f-коефіцієнт тертя при відносному обертанні деталей.
[pmin] = Н/м2.
1.2.2 Найменший розрахунковий натяг, мкм визначаємо за формулою:
[pmin] · dn
де Е1 - модуль пружності матеріалу валу, Па;
Е2 - модуль пружності матеріалу втулки, Па;
Коефіцієнти Ляме обчислюємо за такими формулами:
де d1 та d2 – діаметри відповідно валу та втулки, м;
μ1 та μ2 – коефіцієнти Пуассона відповідно для матеріалу валу та матеріалу втулки.
мкм.
1.2.3 Величину мінімального натягу, що допускається , мкм визначаємо за формулою:
,
Ut - поправка, що враховує різні температури середовища при складанні та робочих температур деталей;
UЦ - поправка, що враховує ослаблення натягу під дією відцентрових сил;
UП - поправка, що враховує ослаблення натягу при повторних запресування;
UR, визначаємо наступним чином:
де RzD, Rzd – шорсткості поверхні втулки та валу відповідно, мкм;
мкм;
де α1, α2 - температурні коефіцієнти лінійного розширення матеріалу валу та втулки, про С -1 ;
T1 і T2 - робочі температури валу та втулки, про С;
Тср. – температура середовища при складанні з'єднання, про С
мкм;
мкм.
1.2.4 Максимальний допустимий питомий тиск [pmax], Н/м 2 визначаємо за формулою:
р1 = 0,58 · σТ · ,
р2 = 0,58 · σТ · ,
де σТ і σТ - межа плинності матеріалу валу та втулки при розтягуванні, Па.
р2 = 0,58 · 280 · 10 6 · = 28,43 · 10 6 Н / м 2;
Беремо найменше із двох значень: [pmax]= 28,43·10 6 Н/м 2 ;
1.2.5 Найбільший розрахунковий натяг мкм, при якому виникає [pmax], мкм визначаємо за формулою:
;
=
= 28,43 · 10 6 · 0,198 · = 7,54 мкм.
1.2.6 Максимальний розрахунковий натяг, мкм, з урахуванням знайдених раніше поправок визначаємо за формулою:
де - поправка, що враховує збільшення питомого тиску у торців деталі, що охоплює, мкм.
=1,44 мкм;
=0 мкм;
= 1 мкм.
мкм.
1.2.7 Задавшись системою отвору та відповідним квалітетом (7 або 8), вибираємо стандартну посадку за ГОСТ 25347-89.
Умови підбору посадки:
 |
Приймаємо посадку Ø32.