Расчёт и выбор неподвижной посадки

длина сопряжения, l =160 мм; крутящий момент M= 4000 Нм; материал вала и втулки – сталь 35.

  Расчет посадки с натягом

Схема неподвижного соединения «вал – втулка» представлены на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1– Схема неподвижного соединения

Удельное давление в поверхности сопряжения деталей, необходимое для передачи соответствующего крутящего момента р, Па [2]:

,                                                      ( 4.1)

где n – коэффициент запаса прочности соединения, n=1,1[2];  f – коэффициент трения, f=0,3[2].

.

Наименьший расчетный натяг соединения толстостенных цилиндрических изделий  , м [2]

                                 ,                                           (4.2)

где [] – значение наименьшего функционального давления в поверхности сопряжения «вал-втулка», необходимого для передачи соответствующего крутящего момента, []==3736730 Па; ,  – модули упругости материалов втулки и вала, для стали  [2]; ,  – коэффициенты для втулки и вала.

;                                            (4.3)

;                                              (4.4)

где  , – коэффициенты  Пуассона для материалов втулки и вала, для стали [2].

;

;

м.

Наименьший функциональный натяг , м [ 2] :

,                                      (4.5)

где  – поправка, учитывающая смятие неровностей поверхности деталей при сборке;  – поправка, учитывающая влияние изменения линейных размеров материалов деталей за счет разницы температур работы и сборки,  м [2];  – поправка за счет ослабления натяга из-за центробежных сил, м [2];  – поправка, вносимая повторной запрессовкой, м [3].

                               (4.6) где  – шероховатость поверхности отверстия по квалитету точности IT7, м [3]; – шероховатость поверхности вала по квалитету точности IT7, м [2].

м;

м.

Предельно допустимые давления в поверхностях отверстия и вала    и , Па :

,                                               (4.7)

,                                                 (4.8)

где , – пределы текучести материалов втулки и вала, [2].

,

.

Наибольшее функциональное давление  принято равным меньшему из двух значений рассчитанных по формулам (4.7), (4.8) значений давлений [2]:

.

Наибольший допустимый (функциональный) натяг неподвижной посадки , м:

,                                               (4.9)

где   – наибольший расчетный натяг, м;   – поправка, учитывающая увеличение натяга на торцах охватывающей поверхности, м [2];  – поправка, учитывающая изменение натяга при рабочей температуре,м [2];  – поправка, учитывающая смятие неровностей поверхностей отверстия и вала, м [2].  

 ,                                                (4.10)

м.

м.

Допуск рассчитываемой посадки с натягом [TПN], м:

[TПN]=[N_max]-[N_min]                                            (4.11)

м.

По функциональным предельным значениям натягов выбрана  непредпочтительная стандартная неподвижная посадка в системе отверстия, , которая удовлетворяет условиям:

60% [TПN] TПN_{ст ,}                                                                 (4.12)

,                                                (4.13)

,                                               (4.14)

где  и – предельные значения натягов стандартной (выбранной ) посадки.

Поскольку после выбора посадки сопрягаемые детали оказались в иных квалитетах, то назначаем шероховатость поверхности  по IT8:

м ,м  и определены значения наибольшего и наименьшего  функциональных натягов.

Расчётом по формуле (4.6) при м,м получено .

Расчётом по формуле (4.5) при м и  получено м.

Расчётом по формуле (4.9) при м и  получено м.

Расчётом по формуле (4.11) при м и м получено м.

Проверено соответствие выбранной посадки условию (4.12) при м:

м;

м.

Также условиям (4.13) и (4.14) при м и м

м;

м.

           Основные характеристики неподвижной посадки с натягом

Определены основные характеристики посадки . Посадка с натягом в системе отверстия (непредпочтительная), допуск отверстия , допуск вала , натяги: , , мм, допуск посадки с натягом .

Запасы прочности при эксплуатации Б, м [3] :

 ,                                                     (4.15)

м.

Запасы прочности при сборки Г, м [3]:

,                                                     (4.16)

м.

а – рассчитанной; б – выбранной стандартной

Рисунок 4.2 –  Схемы полей допусков посадок с натягом

Проведена проверка выбора посадки с натягом на не разрушаемость деталей при сборке. Для этого определено наибольшее удельное давление , возникающее в поверхности сопряжения при наибольшем натяге выбранной стандартной посадки, Па [2]:

,                                     (4.17)

где   - коэффициент величины смятия шероховатости при запрессовке, :

,

Наибольшие значения напряжений в поверхностях отверстия и вала после сборки деталей  и , Па [2]:

,                                            (4.18)

,                                                (4.19)

,

,

При сборке деталь не разрушается, так как соблюдаются условия:

                                                     (4.20)

                                                      (4.21)

где  - пределы текучести материалов втулки и вала, МПа.

Усилие запрессовки деталей , кН [2]:

,                                              (4.22)

 - коэффициент трения при повторной запрессовке,

,                                             (4.23)

Выбор средств измерения

Выбор средств измерения произведён в соответствии с ГОСТ