Расчет и выбор посадок с натягом.
Посадка, при которой образуется
гарантированный натяг в соединении,
называется посадкой с натягом. В этом
случае наименьший предельный размер
вала
больше наибольшего предельного размера
отверстия
или равен ему (ГОСТ 25346-89).
Посадки с натягом предназначены, в основном, для получения неподвижных неразъемных соединений без дополнительного крепления деталей. Иногда, для повышения надежности соединения, дополнительно используют шпонки, штифты и другие средства крепления. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами сцепления (трения), возникающими на контактирующих поверхностях, вследствии их деформации, создаваемой натягом при сборке.
Различают два основных способа сборки сопряженных деталей:
-продольная (механическая) запрессовка. Сборка производится под прессом при нормальной температуре, tН =20оС.
-поперечная запрессовка. Осуществляется нагревом охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала), а также их комбинацией.
Выбор посадки зависит от целого ряда факторов: величины и направления действующих нагрузок, материалов деталей, геометрии соединения, формы и шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа сборки, условий эксплуатации, числа сборок-разборок соединения при ремонте.
Расчетный метод подбора посадки.
Величина натяга складывается из деформации растяжения отверстия и деформации сжатия вала N=NA+NB (рис.1).
Рис.1 Натяг в соединении вал-втулка.
Расчеты предельных натягов подразумевают определение минимального расчетного натяга Nmin из условия обеспечения неподвижности и отсутствия смещения сопрягаемых деталей и максимального расчетного натяга Nmax из условия прочности сопрягаемых деталей.
Порядок расчета.
1. Вычисляется требуемое эксплуатационное минимальное удельное контактное давление для обеспечения неподвижности соединения:
- при действии только осевой силы P
;
(1)
-при действии только крутящего момента Mкр
;
(2)
-при совместном действии P
и
Mкр
,
(3)
где P –осевая сила[Н];
-крутящий
момент,[Нм];
-номинальный
диаметр соединения,[м];
-длина
соединения,[м]; f1-коэффициент
трения при продольном смещении деталей,
f2- при относительном
вращении деталей, f – при
смещении в комбинированном направлении,
(табл. 1,2).
Таблица 1.
Значения коэффициентов трения для расчета по формулам (1) и (2)
-
метод запрессовки
материал деталей
смазка
коэффициенты трения
охватываемой
охватывающей
f1
f2
механичес-
кая
запрессовка
сталь 30-50
сталь 30-50
машинное масло
0.2
0.08
чугун СЧ28-48
машинное масло
0,17
0,09
магниево-алюминиевые сплавы
без смазки
0,09
0,03
латунь
без смазки
0,1
0,04
бронза
без смазки
0,07
-
нагрев или охлаждение
деталей
сталь 30-50
сталь30-50
нагрев
без смазки
0,40
0.35
охлаждение
0.40
0.16
чугун СЧ28-48
0.18
0.13
магниево-алюминиевые сплавы
0.15
0.1
латунь
0.25
0.17
Бр.ОЦС6-6-3
чугун СЧ15-32
0.06-0.07
-
Бр.АЖ-9-4
Бр.АЖН-11-6-6
сталь45
0.07
-
Таблица 2.
Значения коэффициента трения для расчета по формуле (3)
-
материал сопрягаемых деталей
коэффициент трения f
сталь - сталь
0,06-0,13
сталь - чугун
0,07-0,12
сталь – магниево-алюминиевые сплавы
0,03-0,05
сталь - латунь
0,05-0,1
сталь - пластмассы
0,15-0,25
В практических расчетах для деталей, выполненных из стали, приближенно принимается f =0,08 при продольной и f =0,14 при поперечной запрессовке.