Соединение деталей с натягом; расчет на прочность

Лекция 18

 Соединение деталей с натягом; расчет на прочность.

Натяг – соединение деталей вал + втулка, в котором диаметр вала больше диаметра втулки.

Натяг  

Достоинства:

·  не  требуется крепёжных элементов;

·  хорошее центрирование;

·  высокая надёжность при ударных нагрузках;

Недостатки:

*  сложность выполнения точного натяга, и соответственно силы в соединении;

*  сложность демонтажа и повторной сборки.

Применяют крепление на валу колец подшипника, венца червячных колёс, колёса на железной дороге.

Способы соединения:

продольная - запрессовкой осевой силой, приводит к упругому и пластическому деформированию - шабрению.

Поперечная за счёт нагрева втулки или охлаждения вала (жидкий воздух -196⁰С)

Комбинированная.

Расчёт прессовых соединений.

где: коэффициент трения для стальных и чугунных деталей при осевой сборке (прессованием) f = 0,08 .. 0,1 , при поперечной (нагрев/охлаждение) f = 0,12 .. 0,14

R - равнодействующая осевой и тангенциальной сил

если известна требуемая нагрузка можно оценить требуемое давление

в зависимости от ответственности соединения допустимое давление увеличивают коэффициентом запаса

Максимально допустимый изгибающий момент на валу

расчётный натяг определяется по формуле лямэ

где: E, µ - модули упругости первого рода и коэффициенты Пуассона, для стали E= 21..22 х 10 ⁴ Мпа; m=0,3, для чугуна E= 12..14 х 10 ⁴  m=0,25,  

для бронзы E= 10..11 х 10 ⁴ m=0,33, требуемый натяг с учётом смятия неровностей

где :  поправка учитывающая деформацию шероховатости при прессовании по величине требуемого натяга

требуемая разность температур при поперечной (термической) сборке

где : N_max - максимальный натяг;

z_c - зазор для сборки;

a - коэффициент линейного расширения материала.

Расчёт прочности и деформации прессового соединения для втулки :

для вала

6

где: s_T1, s_T2  - пределы текучести для вала и втулки соответственно.

Проверку прочности производят с учётом контактного давления, соответствующего наибольшему натягу выбранной посадки.

Предельный наибольший натяг можно определить из условия прочности втулки

где:  - допускаемое напряжения для втулки

 - допускаемый коэффициент запаса прочности;

Е - модуль упругости первого рода.