Выбор посадок с натягом

Неподвижность посадки с натягом достигается за счет напряжений, возникающих в материале, вследствие деформации контактных поверхностей и сил трения при относительном смещении деталей.

При сопряжении двух деталей, когда диаметр отверстия меньше диаметра вала D < d, величина натяга I складывается из деформации сжатия вала Δ_d и деформации растяжения втулки Δ_D, т.е.

i = Δ_d + Δ_D

Возникающие деформации должны быть в пределах упругости материала. Очень большие натяги могут вызвать наряду с областью упругих деформаций, зону пластических деформаций, или такое состояние, когда весь материал пластически деформируется. Предельные значения натягов должны быть такими, чтобы при наименьшем натяге не было относительного поворота деталей от действия внешнего крутящего момента или осевого усилия или совместного их действия. А при наибольшем - обеспечивалась прочность сопрягаемых деталей, т.е. наибольшие напряжения, возникающие в материалах деталей не должны превышать допустимого значения.

Для обеспечения взаимной неподвижности деталей в осевом направлении необходимо выдержать условие:

P_ос ≤ F_тр

где F_тр = πdlp_minf – сила трения

p_min – удельное контактное давление на поверхностях деталей соединения, вызванное наличием сил упругости;

f –коэффициент трения, для стальных деталей, вдавливаемых при сборке одна в другую f ≈ 0,08; если при сборке не требуется f ≈ 0,14.

Условие отсутствия проворота под действием крутящего момента М_кр имеет следующий вид:

М_кр ≤ .

На выбор посадки с натягом влияет множество различных факторов, среди которых физико – механические свойства материала, геометрические и конструктивные параметры, технология формирования соединения, условия эксплуатации и т.д.

 

Методы сборки соединений с натягом

Существует два основных метода:

1 Сбора под прессом, при нормальной температуре. При этом происходит вдавливание одной детали в другую – продольная запрессовка;

2 Сборка с предварительным разогревом втулки при охлаждении вала.

Первый метод прост и применяется при небольших (≤ 0,001d) натягах. Недостатком метода является возможность повреждения тонкостенных деталей, потребность в мощных прессах и высокие требования к шероховатости поверхностей.

Второй метод дает более высокое качество сборки. Охватывающая деталь может нагреваться в воде, маслянной ванне, при температуре 110…130⁰ С, в печах и установках ТВЧ. Максимальная температура ≈ 400⁰С. Для охлаждения охватываемой детали можно использовать сухой лед (≈ -79⁰С), жидкий воздух, азот (≈ - 196⁰ С). Нагрев одной детали и охлаждение другой применяют при больших натягах.

Примеры применения посадок с натягом: бандажи колесных пар железнодорожного транспорта, направляющие втулки в штампах листовой штамповки, втулки в головках шатунов, поршневой палец в поршне.

Посадки с натягом нашли весьма широкое применение в технике, т.к. они позволяют резко упростить конструкцию. Однако эти соединения имеют ряд недостатков, которые конструктор должен учитывать при их применениии. В частности, необходимость изготовления деталей с высокой степенью точности (не грубее 8 квалитета), а также резкое снижение усталостной прочности в месте соединения.