Цель задания

Изучение методики определения допустимых значений минимального и максимального натяга, исходя из конструктивных особенностей и условий эксплуатации соединения, расчет и выбор стандартной посадки с натягом.

1 Описание соединения. В данной конструкции с натягом соединяются втулка 1 (рисунок 2.1), выполненная из термообработанной стали 40Х (на сборочном чертеже – позиция 14) и шестерня 2 (на сборочном чертеже – позиция 16), выполненная из бронзы БрАж9-4. Соединение передает крутящий момент от вала на шестерню М_кр = 28 Нм. Основная цель применения соединения с натягом – это установка втулки из более прочного материала для повышения надежности шпоночного соединения. Соединение с натягом собирается поперечным методом с предварительным охлаждением охватываемой детали.

Рисунок 2.1 – Эскиз соединения с натягом

 

2 Выбор физико–механических свойств охватываемой (1) и охватывающей (2) деталей по таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Физико–механические свойства материалов (только свои строки!)

Марка материала	Коэффициент линейного расширения α, 0С-1	Модуль упругости Е, Па	Коэффициент Пуассона µ	Предел текучести σт, МПа
Сталь 45	11,65×10-6	2,04×1011	0,3
Сталь 40Х	12,0×10-6	2,0×1011	0,3
Чугун СЧ15	11,0×10-6	1,23×1011	0,25
Чугун СЧ18	11,0×10-6	1,23×1011	0,25
Чугун СЧ28	11,0×10-6	1,23×1011	0,25
Бронза БрА9Ж4	16,2×10-6	1,16×1011	0,35
Бронза БрО10Ф1	17,0×10-6	1,0×1011	0,35

 

В данном случае:

µ₁ = 0,35;

µ₂ = 0,3;

Е₁ = 1×10¹¹ Па;

Е₂ = 2,0×10¹¹ Па;

= 250 Мпа;

= 786 Мпа.

3 Определяем значения минимального контактного давления Р_min в соединении из условия его неподвижности при действии крутящего момента [1, 2].

В данном варианте:

Коэффициент трения сцепления f_кр в данном соединении с натягом при поперечной сборке с охлаждением вала равен 0,1.

4 Определим значения максимально допустимого контактного давления в соединении Р_max из условия отсутствия пластической деформации охватываемой и охватывающей деталей.

Р_max= 108,75 МПа.

6 Определим минимальный и максимальный натяги по формуле [1, 2]:

где С₁ и С₂ – коэффициенты, определяемые по формулам:

и

 

6 Определим поправки ∆N_R, учитывающей срез и смятие неровностей, по формуле [1, 2]:

 

∆N_R = 5 .

 

Для деталей, соединяемых поперечным методом, выбираем

= 0,8 мкм; = 1,6 мкм.

∆N_R = 5(0,8 + 1,6) = 12 мкм.

7 Определяем минимальный и максимальный расчетный натяг:

= + ∆N_R = 6,74 + 12 = 18,74 мкм;

= + ∆N_R = + 12 = 69,78 мкм,

где – коэффициент, учитывающий увеличение контактного давления в соединении у торцов охватывающей детали (равен 0,9).

8 Определим средний квалитет посадки:

 

,

где i – единица допуска, выбираемая по таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Значение единицы допуска для интервалов размеров

Интервалы размеров, мм	До 3	Свыше 3 до 6	Свыше 6 до 10	Свыше 10 до 18	Свыше 18 до 30	Свыше 30 до 50	Свыше 50 до 80
i, мкм	0,55	0,73	0,90	1,08	1,31	1,56	1,86
Интервалы размеров, мм	Св. 80 до 120	Св. 120 до 180	Св. 180 до 250	Св. 250 до 315	Св. 315 до 400	Св. 400 до 500
i, мкм	2,17	2,52	2,89	3,22	3,54	3,89

По таблице 2.3 ближайший квалитет в сторону повышения точности – IT9.

 

Таблица 2.3 – Значение среднего квалитета посадки для квалитетов

Квалитет

а

 

В стандарте ГОСТ 25347–82 посадки с натягом в IT9 не предусмотрены, поэтому выбираем IT8.

8 Выбор стандартной посадки в системе отверстия в соответствии с условиями и .

Для посадки Ø 26 = 22 мкм, = 44 мкм, т.е. условия выбора выполняются.

 

9 Схема расположения полей допусков выбранной посадки представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Схема расположения полей допусков посадки с натягом

 

Вывод. Выбранная стандартная посадка обеспечивает запас прочности как по минимальному = 3,26 мкм, так и по максимальному = 25,78 мкм натягам. Посадочные размеры деталей выполняются по 6–му и 5 квалитетам с шероховатостью = 1,6 мкм; = 1,6 мкм, что технологически вполне достижимо.

 

 

2.2 Выбор посадок с зазором и переходных посадок