Прессовое соединение – Прочность — прессовое соединение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

2.3. Соединение с натягом (прессовое соединение)

Существуют соединения с натягом при помощи механической запрессовки или тепловой или термической сборки. При этом способе сборки нагревается охватывающая деталь или охлаждается охватываемая деталь. Соединения с натягом, собранные при помощи тепловой сборки обладают большей несущей способностью в 1.5…2 раза, чем соединения, собранные механической запрессовкой.

Рис.2.16. Соединения с натягом

Преимущества соединений с натягом: возможность выполнения очень больших нагрузок и хорошее восприятие ударных нагрузок; хорошее центрирование вала; простота изготовления и отсутствие дополнительных соединительных деталей.

Недостатки: сложность сборки и разборки, возможность повреждения посадочных поверхностей при разборке; большое рассеивание прочности сцепления.

Под прессовыми соединениями имеются в виду соединения с натягом, сборка которых осуществляется:

•Под прессом;

•Нагревом охватывающей детали;

•Охлаждением охватываемой детали;

•Комбинацией всех трех способов.

Если прессовое соединение должно передавать внешние нагрузки без относительного сдвига деталей, то необходимо создать в соединении удельные давления, определяемые по формулам

или., (2.47)

где P—удельное давление на поверхности соприкосновения деталей, кг/мм2

N —продольная сила, кг,Mкр—крутящий момент, стремящийся повернуть одну деталь относительно другой, кгмм,l—длина контакта сопрягаемых деталей, мм,d—номинальный диаметр соединения, мм,f

—коэффициент трения (f= 0,08—при сборке под прессом,f=0,14—при сборке нагревом, охлаждением).

По полученным значениям pопределяется необходимая величина натяга в соединении по формуле (в пределах упругих деформаций)

(2.48)

где d—расчетный натяг соединения, мк,E1, E2—модули упругости охватываемой и охватывающей деталей, кг/мм2С1, С2—коэффициенты, определяемые по формулам,, гдеm1,2—коэффициенты Пуассона для охватываемой и охватывающей деталей.

Учитывая сглаживание гребешков при запрессовке, следует назначить несколько больший набег, определяемый по формуле

Ñmin=d+1,2(a1hck1+a2hck2)—наименьший необходимый натяг посадки, мк,

hck1,2—значения среднеквадратичной высоты неровностей на соединяемых поверхностях, мк;a1,2—коэффициенты, принимаемые в зависимости от чистоты поверхностей.

Таблица 2.5

Чистота

Ñ5

Ñ6

Ñ7

Ñ8

Ñ9

Ñ10

Ñ11

Hck, мк

3.2-6.3

1.6-3.2

0,8-1.6

0,4-0,8

0,2-0,4

0,1-0,2

0,05-0,1

По полученному Ñminвыбирают стандартную прессовую посадку.

БНС ЭЗТМ:Прочность посадки при напрессовке для передачи крутящего момента и осевого усилия в 3 раза меньше, чем при соединении нагревом, т.к. сглаживаются гребешки.

Усилие запрессовки считают Q=fpdLP, гдеf—коэффициент трения при запрессовке, равен: стальная втулка со смазкой—0,06, без смазки—0,22, чугунная—0,06, без смазки—0,14, латунная—0,05, без смазки—0,01, алюминиевая—0,02, без смазки—0,18,d—диаметр охватываемый, мм,L—длина запрессовки, мм,P—напряжение на контактной поверхности.

Расчет деталей соединения на прочность заключается в отыскании наибольших расчетных напряжений в деталях соединения

и

, (2.49)

где s1,2—наибольшие напряжения, возникающие в охватываемой и охватывающей детали, кг/см2;pmax—наибольшее удельное давление на поверхности сопряжения, кг/мм2.

Деформация элементов соединения после запрессовки определяется

, (2.50)

где Dd1,d2—изменение первоначальных размеров

Возможность свободной сборки двух деталей проверяется по формуле

, (2.51)

где t—необходимая разность температур собираемых деталей,Dmax—наибольший натяг посадки, мк,d

0—минимально необходимый зазор при сборке, мк,a—коэффициент линейного расширения (для нагреваемой детали) или сжатия (для охлаждаемой детали), 1/°С.

Таблица 2.6

Материал

E,кг/мм2 104

m

2 106

2 106

Нагрев

Охлаждение

Сталь и стальное литье

2.0¸2.1

0,3

11

8.5

Чугунное литье

0,75¸1.05

0,25

10

8

Бронза оловянистая

0,86

0,35

17

15

Латунь

0,8

0,38

18

16

БНС ЭЗТМ:нагрев детали под «посадку» производят в масле, температура которого не более 250, т.к. если выше, то в закаленных деталях могут происходить структурные изменения, снижающие твердость.

Прессовые соединения значительно снижают прочность вала при знакопеременном изгибе. Повышение усталостной прочности соединения достигается специальными конструктивными или технологическими мероприятиями.

Разгружающие выточки в охватывающей детали снижают эффект концентрации напряжений на 40…50%.. Разгружающие канавки у вала, нанесенные путем накатки или выдавливания повышают усталостную прочность на 40%. Резкое повышение усталостной прочности дает азотирование подступичной части вала глубиной 0,2…0,3мм.

Сборку соединений с приложением осевых сил (механическая запрессовка) выполняют на прессах или вручную ударами, недостатком является неизбежное разрушение микрошероховатостей, что снижает величину натяга, т.е. проектную прочность соединения.

Усилие запрессовки определяется по формуле

, (2.52)

где f—коэффициент сопротивления при запрессовке,f=0,3…0,5,r— удельное давление на контактной поверхности,dl— диаметр и длина сопрягаемых поверхностей.

Актуальность расчета надежности этих соединений вызывается большим рассеянием: натягов, коэффициентов трения (состояние поверхности, оксидных пленок, случайного попадания масла) и внешних нагрузок. Предельный по прочности сцепления момент будет

, (2.53)

где d—диаметр вала, мм,l—длина соединения, мм,N—натяг, мкм,p— удельное давление, МПа,f—коэффициент трения,k=1.5—коэффициент, учитывающий возможность уменьшения сил сцепления со временем (местного обжатия и частичное снятие сил трения)

Для соединения сплошного вала со ступицей с наружным диаметром Dиз материалов с одинаковы модулем упругостиЕи одинаковым коэффициентом поперечного сжатия

, (2.54)

где ,u — поправка на обмятие посадочных поверхностей, зависящая от высоты их микронеровностей, u= 1,2(Rz1+Rz2).

Предельный момент рассматриваем как функцию (произведение) двух случайных величин p и f. Среднее значение Tlim предельного момента определяется по средним значениям p и f.

По правилу квадратического сложения коэффициента вариации аргументов входящих в выражение функции в виде произведения, находим коэффициент вариации предельного момента , гдеVP,VF— коэффициенты вариации давления и коэффициента трения.

Коэффициенты вариации давления ,

где— величина натяга (среднее значение), Vn,Sn — коэффициенты вариации и среднее квадратическое отклонение величины натяга.

Среднее значение натяга равно разности средних значений отклонений вала и отверстияЕ, которая в системе отверстия можно выразить через табличные значения допусков диаметров вала tе, отверстия и нижнее отклонение диаметра вала еi

(2.55)

Среднее квадратическое отклонение Sn натяга в обычном предположении, что допуск натяга tN соответствует SN равно и коэффициент вариации натяга

(2.56)

При изготовлении вала и отверстия по одинаковым квалитетам точности, т.е. te= tE= t

(2.57)

Коэффициент вариации коэффициента трения колеблется Vf=0,08…0,125

Вероятность pc безотказной работы соединения по критерию прочности сцепления в зависимости от квантили

, (2.58)

где — коэффициент запаса прочности сцепления по средним значениям моментов.

Вероятность Pn безотказной работы соединения по критерию прочности деталей в зависимости от квантили , гдеnn — коэффициент запаса прочности по средним значениям предела текучести и напряжения.

При сборке соединений нагревом охватывающей детали или охлаждением охватываемой разрушения микрошероховатостей контактных поверхностей исключается. Условие разрушения контактных поверхностей можно записать d>i, где d — деформация детали, i — натяг.

Деформация детали при нагреве (+) или охлаждении (-) d=±adT,

где a — коэффициент линейного расширения или сжатия детали, d —диаметр контактной поверхности, T —температура нагрева или охлаждения.

Если температуру сборочного помещения принять равной нулю, то температура нагрева или охлаждения деталей

, (2.59)

где кm — коэффициент, учитывающий условия монтажа и конструкции детали .3,0…2,0. при нагреве детали и 1,5…2,0 при охлаждении.

Монтаж соединений путем охлаждения охватываемой стали, вызывает повышение предела прочности и твердость стальных деталей и не изменяет их пластические свойства, исключение составляют, стали с остаточным аустенитом. Мартенситное превращения таких сталей начинается при положительной температуре, а заканчивается при отрицательной и сопровождается увеличением объема детали, например, превращение 10% аустенита в мартенсит вызывает увеличение диаметра вала d=100мм на 130 мкм, что превышает величину натяга при горячей посадке и приводит к появлению в деталях напряжений текучести.

Надежность соединения с натягом, характеризуемую вероятность безотказной работы p определяем как произведение вероятностей Pc и Pn, т.е. P = PcPn.

Пример: Соединение зубчатого колеса со сплошным валом d=48мм соответствует посадке H8/x8. Соединение нагружено вращающим моментом T, заданным случайной нормально распределенной величиной со средним значением T=1050Нм и коэффициентом вариации Vt=0,12. Определить вероятность безотказной работы соединения по критерию прочности сцепления, если известно, что диаметр ступицы зубчатого колеса D=85мм, длина посадочной поверхности l = 60мм, высота микронеровностей посадочных поверхностей Rz1= 4мкм, Rz2= 6мкм, модуль упругости материала (сталь) деталей Е=2.1. 105Мпа, среднее значение и коэффициент вариации коэффициента трения соответственно равны f=0,12, Vf=0,1, коэффициент K, учитывающий уменьшение со временем давления, равен 1.5.

Решение

Среднее значение N и коэффициента вариации Vn натяга определяем в зависимости от допусков диаметров вала и отверстия t=te=tE =39мкм, а также нижнего отклонения диаметра вала eI=97 мкм (из таблиц допусков).

Nср=eI=97мкм, .

Поправка на обмятие микронеровностей U=1,2(Rz1+Rz2)=1,2(4+6)=12мкм

Коэффициент .

Среднее значение давления на посадочной поверхности

.

Коэффициент вариации давления p .

Среднее значение и коэффициент вариации предельного по прочности сцепления монтажа

.

.

Коэффициент запаса прочности сцепления по средним значениям .

Квантиль нормированного нормального распределения ..

Вероятность безотказной работы Pc по критерию прочности сцепления Pc=0,9995.

Пример: Определить вероятность безотказной работы сцепления с натягом по критерию прочности охватывающей детали (ступицы колеса). Характеристики сцепления приведены в предыдущем примере. Среднее значение предела текучести материала охватывающей детали st2=580 МПа, коэффициент вариации Vt=0,06.

Среднее значение и коэффициент вариации эквивалентного напряжения у посадочной поверхности ступицы колеса

.

Коэффициент запаса прочности по средним напряжениям: ..

Квантиль нормированного нормального распределения

.

Вероятность безотказной работы Pn по критерию прочности охватывающей детали соединения Pn>0,9999=0,9985.

Прессовые соединения

Прессовые соединения широко применимы благодаря простоте, механизации и автоматизации. Для выполнения соединения необходимо преодолевать большое трение, для чего применяется прессовое оборудование. При наличии радиального натяга возникает сила трения на контактной поверхности.

iрасч=d1-d2 (диаметры охватываемой и охватывающей поверхностей)

Процесс запрессовки: микронеровности поверхности сминаются, за счет чего натяг уменьшается.

Когда К=0 смятия нет, к=1 – полное смятие.

iдейств=ip-2(K1Rz1-K2Rz2)

0≤K≤1

Максимальное смятие К12=1

, где

p – радиальное удельное давление на сопрягаемых поверхностях

d – наименьший диаметр сопрягаемых деталей

l – длина сопряжения

f – коэффициент трения

Величина удельного давления определяется как

, где

с1 и с2 – коэффициенты, учитывающие соотношение размеров сопрягаемых деталей и свойства их материалов

Е1 и Е2 – модули упругости деталей

К – коэффициент, учитывающий относительно удлинение детали

К=1, если

µ — коэффициент Пуассона

Усилие запрессовки определяется максимальной величиной трения, а усилие распрессовки больше него на 20÷30%.

При малых даметрах сопрягаемых деталей для повышения надежности соединения для одной из деталей делают накатку (как правило, на валу).

═════════════════════════════════

Для получения качественных прессовых соединеней необходимо:

— точная ориентация соединяемых деталей

— соосность усилия силы запрессовки и силы сопротивления

— обеспечения симметричности опорных поверхностей относительно результирующей силы сопротивления

— сила запрессовки и перемещение детали должны быть определены

— обеспечение равномерности усилия и невысокой скорости (не более 7 мм/с)

— для обеспечения заданной точности сопрягаемые детали должны иметь фаску (самоцентровка)

Термопосадки

Используются в случае, когда к соединяемым деталям нельзя прикладывать большое усилие запрессовки.

Сущность процесса – нагревается охватывающая деталь или охлаждается охватывемая, при этом необходимо обеспечить минимальный зазор, после принятия температуры окружающей среды образуется радиальный натяг, который несколько меньше расчетного, поскольку часть микронеровностей совпадает.

, где

S – минимальный зазор

to – температура окружающей среды

ip – расчетный допуск

d – номинальный диаметр

α – коэффициент линейного расширения материала

Клепаные соединения

Соединение очень прочное, применяется в случае, когда нет возможности соединить другими методами.

1 – закладная головка

2 – стержень

3 – замыкающая головка

σт1т2

h1>h2

Замыкающая головка располагается со стороны более прочного материала, а если σт1т2, то со стороны матерала с большей толщиной.

Соединение осуществляется за счет пластического деформирования в холодном состоянии крепежного элемента.

Клепка производится пуансоном

Перед формообразованием детали должны быть сжаты. Необходимо, чтобы стержень был пластически деформируем.

При этом пластически деформируется только заклепка! (Al, Cu) Это приводит к появлению осевого натяга.

При выполнении операции необходимо соблюдать следующие условия:

— операция должна выполняться без потери устойчивости системы

— должно хватать материала для образования замыкающей головки, то есть h определяется заранее.

h=(1,3÷1,6)d

Для потайной головки

У пустотелых края загибаются – для них усилие значительно меньше.

Усилие, необходимое для выполнения операции

, где

P – усилие формообразования замыкающей головки

d – номинальный диаметр

k – коэффициент, зависящий от формы головки

k=28,6 (сферическая)

k=15,2 (цилиндрическая)

k=26,2 (потайная)

k=4,33 (полая)

Прессовое соединение (запрессовка) — Слесарное дело

Прессовое соединение, или запрессовка – это технология механического соединения деталей (например, вала и ступицы), которые изготавливаются таким образом, чтобы после стыковки в местах их соединения возникла прессовая посадка. Таким образом обеспечивается соединение с силовым замыканием (с замыканием передаваемых продольных и поперечных усилий).

На несущую способность таких соединений отрицательно влияют слишком высокая концентрация напряжений в надрезе и длительное воздействие сил трения. Для противодействия концентрации напряжений в надрезе диаметр вала в месте соединения оставляется при токарной обработке с припуском в несколько миллиметров, а образовавшийся при этом уступ скругляется. Этот принцип используется, например, для выполнения соединений вал-ступица методом так называемого прессового натяга (соединения) по цилиндрическим поверхностям.

Различают 3 вида прессового соединения: продольное, поперечное и масло-прессовое.

Продольное прессовое соединение

При этом виде запрессовки ступица под действием большого осевого усилия (чаще всего создаваемого гидравлическим прессом) натягивается на место посадки, предусмотренное для неё на валу.

Усреднённая глубина шероховатости поверхностей стыкуемых деталей не должна выходить за пределы диапазона Rz = 3 … 10 мкм. При этом конструкцией должна быть предусмотрена заходная фаска, но не слишком большая, так как она, как правило, уменьшает посадочную поверхность.

Для осевого позиционирования ступицы или подшипника вал должен иметь соответствующий ограничитель положения, например, буртик.

Необходимо учитывать, что при повторной сборке (прессовом соединении) деталей происходит уменьшение передаваемых усилий и крутящих моментов, так как шероховатость поверхностей сглаживается при стыковке, в результате чего снижается трение сцепления. Вследствие этого также происходит уменьшение передаваемого усилия по сравнению с поперечным прессовым соединением того же размера.

Поперечное прессовое соединение

Перед сборкой выполняется нагрев ступицы и/или охлаждение вала. В результате этого происходит расширение ступицы и/или сжатие вала, что позволяет осуществить прессовое соединение деталей с использованием сильно уменьшенного внешнего силового воздействия или вовсе без него. При последующем выравнивании температуры возникает сжимающее усилие, при котором шероховатость посадочных поверхностей стыкуемых деталей сохраняется в максимальной мере, что обеспечивает значительно более крепкую посадку, чем при продольном прессовом соединении.

Масло-прессовое соединение

Этот метод запрессовки представляет собой усовершенствованный вариант продольного прессового соединения. Однако масло-прессовое соединение отличается тем, что вал и ступица должны быть обточены на конус. При этом диапазон углов конуса должен составлять всего несколько градусов. Кроме того, в одной из двух стыкуемых деталей дополнительно выполняется отверстие, обеспечивающее доступ к посадочной поверхности. Во время сборки деталей в это отверстие под большим давлением нагнетается масло. Струя сжатого масла, как правило, направлена внутрь выточенной кольцевой канавки, при этом гидравлическое давление масла вызывает упругую деформацию, при которой происходит одновременное увеличение внутреннего диаметра ступицы и уменьшение наружного диаметра вала. Образовавшийся в результате этого зазор заполняется находящимся под давлением маслом, которое действует как разделительная смазочная плёнка (плёнка скольжения) между стыкуемыми деталями и значительно сокращает необходимое осевое монтажное усилие. При достижении желаемой длины хода надвигания на конус вала происходит отключение подачи масла, и под действием упругости материалов восстанавливается исходное соотношение диаметров и выдавливается разделительная плёнка масла из зазора между соединяемыми деталями, что обеспечивает их жёсткую посадку.

Чтобы улучшить распределение масла по посадочной поверхности и ускорить его удаление после выполнения масло-прессового соединения, в посадочной поверхности часто выполняются дополнительные кольцевые канавки или спиралеобразные углубления с маслоподводящим отверстием.

Преимущества и недостатки технологии прессового соединения

Общими преимуществами технологии запрессовки являются хорошее самоцентрирование стыкуемых деталей, а также пригодность выполняемых прессовых соединений для применения, в частности, в условиях ударных и переменных нагрузок.

Преимущества отдельных видов прессового соединения:

– метод продольного прессового соединения: низкая общая стоимость соединения вал-ступица.

– метод поперечного прессового соединения: относительно более прочная посадка деталей.

– метод масло-прессового соединения: относительная простота демонтажа. Дело в том, что при повторном нагнетании масла в зазор между посадочными поверхностями состыкованных деталей уменьшается предварительный натяг, а вместе с ним и трение сцепления, что позволяет их снова рассоединить.

Основным общим недостатком технологии прессового соединения является то, что состыкованные детали лишь с большим трудом поддаются обратной разборке или смещению относительно друг друга.

 

< Предыдущая   Следующая >

Прессовые соединения. Характеристика. Способы сборки


Прессовым называется соединение составных частей изделий с гарантированным натягом вследствие того, что размер охватываемой детали больше соответствующего размера охватывающей детали. Прессовые соединения передают рабочие нагрузки за счет сил трения покоя между сопряженными поверхностями, которые могут быть цилиндрическими и коническими. допускают нечастую разборку без нарушения целостности составных частей изделия.
Разность размеров вала и отверстия до сборки называется натягом. Нагрузочная способность прессовых соединений определяется преимущественно натягом, который назначают в соответствии с посадками.
Достоинства прессовых соединений: простота и технологичность конструкций за счет отсутствия соединительных деталей, обеспечение хорошего центрирования соединяемых деталей, возможность применения при очень больших осевых нагрузках и вращающих моментах, высокая надежность при ударных нагрузках.

Основные недостатки прессовых соединений: сложность демонтажа и возможность ослабления натяга после разборки, ограниченность несущей способности при вибрационных нагрузках за счет фреттинг-коррозии (разрушение сопряженных поверхностей при очень малых колебательных относительных перемещениях), рассеивание величины натяга и нагрузочной способности соединения за счет допусков на изготовление деталей.
Прессовые соединения могут быть получены тремя способами:продольной сборкой путем запрессовки осевой силой; поперечной сборкой за счет нагрева или охлаждения одной из деталей до состояния, при котором они свободно соединяются; комбинированной, например, гидропрессовой сборкой, при которой одновременно с действием осевого усилия в зону контакта сопрягаемых деталей подается масло под высоким давлением для получения необходимой поперечной деформации. Из этих трех способов наименее совершенным является первый — запрессовка, так как при нем неизбежно повреждение контактных поверхностей, нарушение их микрогеометрии и, как следствие, снижение нагрузочной способности соединения в полтора-два раза.



Вопрос 4 – Расчет прессовых соединений
В результате сборки прессового соединения за счет натяга на сопрягаемых поверхностях возникают контактные давления р,

которые равномерно распределены по поверхности контакта. Если на конструкцию действует осевая сила F и вращающий момент T , то на сопрягаемых поверхностях возникнут силы трения, которые должны исключить относительное смещение деталей соединения. Пользуясь принципом независимости действия сил, можем написать условия равновесия:

,

, (1)

где — коэффициент сцепления; для стальных и чугунных деталей: = 0,08…0,1 при запрессовке; =0,12…0,14 при сборке с нагревом или охлаждением; = 0,12 при гидропрессовании; если одна из деталей латунная или бронзовая, то = 0,05.

Из вышеуказанных условий равновесия определим минимально необходимые значения контактного давления:

,

. (2)

Если осевая сила F и вращающий момент Т действуют одновременно, то расчет ведут по равнодействующей R осевой и окружной силы:

, т.е. , (3)

тогда

(4)

В зависимости от ответственности соединения полученное минимально необходимое значение увеличивают, умножая его на коэффициент запаса сцепления К = 1,5…3. По найденному расчетному контактному давлению определяем расчетный натяг Np , пользуясь выводимой в вузовских курсах «Сопротивления материалов» формулой Ляме для расчетов толстостенных цилиндров (цилиндр считается толстостенным, если его средний радиус превышает толщину стенки не более чем в пять раз):

, (5)

где ;

;

, , и , —модули упругости первого рода и коэффициенты Пуассона соответственно для материалов охватываемой и охватывающей деталей: для стали = 0,3, для чугуна = 0,25, для бронзы = 0,33. Учитывая возможное нарушение микрогеометрии контактных поверхностей при сборке прессового соединения, полученное значение расчетного натяга Npувеличивают на = 1,2 ( Rz1 + Rz2 )— поправка на срезание и сглаживание микронеровностей, где Rz1и Rz2— высоты микронеровностей по десяти точкам, тогда требуемый натяг N Т = Np + u (если сборку выполняют нагреванием или охлаждением деталей, то и = 0).

По величине требуемого натяга NTподбирают стандартную посадку, при котором NT= Nmin (посадку подбирают по наименьшему натягу).

При сборке прессового соединения с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали разность их температур t определяется по формуле

, (6)

где Nmax— наибольший натяг выбранной посадки; zc — зазор, необходимый для свободного соединения деталей, принимаемый равным 10 мкм при d = 30…80 мм, 15 мкм при d свыше 80 до 180 мм и 20 мкм при d свыше 180 до 400 мм, где d — номинальный диаметр соединяемых поверхностей; — коэффициент линейного расширения.

 


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Оценка и область применения прессового соединения

Из рассмотренного выше следует, что прессовое соединение относится к группе неподвижных и напряженных.

Разборка такого соединения затруднена и обычно связана с применением специальных приспособлений. Однако в зависимости от величины натяга и технологии сборки могут быть получены как разъемные, так и неразъемные прессовые соединения. Разъемное соединение сохраняет свою работоспособность при повторных сборках. Разборка неразъемных соединений сопровождается повреждением посадочных поверхностей деталей.

Основным положительным свойством прессового соединения является его простота и технологичность. Это обеспечивает сравнительно низкую стоимость соединения и возможность его применения в массовом производстве. Хорошая центровка деталей и равномерное распределение нагрузки по всей посадочной поверхности позволяют использовать прессовое соединение для скрепления деталей современных высокоскоростных машин.

Существенным недостатком прессового соединения является зависимость его нагрузочной способности от ряда факторов, трудно поддающихся учету: широкого рассеивания значений коэффициента трения и натяга, влияния рабочих температур на прочность соединения и т.д. К недостаткам соединения относится также наличие высоких сборочных напряжений в деталях и уменьшение их усталостной прочности вследствие концентрации давлений у краев отверстия.

С помощью прессовых посадок с валом соединяют зубчатые колеса, маховики, подшипники качения, роторы электродвигателей, диски турбин и т.д. прессовые посадки используют при изготовлении коленчатых валов (рис.4.14), червячных колес (рис.4.15) и т.д.

Рис.4.14 Рис.4.15

Разновидность соединений посредством натяга – соединение посадкой на конус

Такие соединения применяют для закрепления деталей на концах валов (рис.4.16).

Давление на конической поверхности образуется в результате затяжки гайки. В остальном соединение подобно прессовому. В отличие от прессового, соединение легко монтируется и демонтируется без применения специального оборудования (например, прессов). Это удобно для соединения узлов, монтаж и демонтаж которых производят не только при сборке изделия на заводе, но и в процессе эксплуатации.

Задачей расчета является определение момента Т, который может передавать соединение при заданных размерах и силе Рзатзатяжки гайки.

(4.12)

Рис.4.16

14

Прессовые соединения — Сборк — Энциклопедия по машиностроению XXL

Прочность прессового соединения при сборке иод прессом в значительной степени зависит от угла конуса приемной фаски посадочных поверхностей (фиг. 26).  [c.39]

Прессы для выполнения продольно-прессовых соединений при сборке  [c.242]

Прессовые соединения при сборке автомобилей применяются достаточно часто. Для запрессовки деталей с натягом в холодном состоянии применяют гидравлические прессы. Качество сборки прессового соединения зависит от многих факторов материала сопрягаемых деталей геометрических размеров формы и шероховатости поверхностей соосности деталей и прилагаемого усилия запрессовки и др.  [c.195]


Автоматизация сборки прессовых соединений. Автоматизация сборки прессовых соединений особых затруднений ие вызывает, если запрессовываются втулки, пальцы, штифты и другие детали небольших размеров и простой формы.  [c.235]

Из рассмотренного следует, что прессовое соединение относится к группе неразъемных и предварительно напряженных. Разборка соединения затруднена, связана с применением специальных приспособлений и сопровождается повреждением посадочных поверхностей. Однако в зависимости от натяга и технологии сборки могут быть получены соединения, сохраняющие свою работоспособность при повторных сборках.  [c.90]

Достоинства прессовых соединений при небольших натягах допускают повторные сборки и разборки передают большие по величине и ударные нагрузки без дополнительных креплений могут нагружаться осевыми силами (рис. 252), крутящими (рис. 253, а) или изгибающими (рис. 253, б) мо.ментами, а также комбинированными имеют простую конструкцию и обеспечивают хорошее центрирование.  [c.392]

В приборостроении при малых размерах более экономичными оказываются прессовые соединения с накаткой (рис. 254). Обычно втулка имеет гладкое отверстие, а на валу накатывают треугольные выступы (шлицы). В процессе запрессовки материал втулки деформируется и заполняет впадины вала. Соединения с накаткой хуже прессовых центрируют детали и плохо воспринимают осевые нагрузки. Поэтому при действии осевых нагрузок детали фиксируют в осевом направлении. Однако этот вид соединения не требует высокой точности и чистоты обработки поверхностей и упрощает сборку. Соединения с накаткой применяют для сборки стальных или латунных валиков с пластмассовыми или алюминиевыми деталями. Длина посадочной части должна находиться в пределах 1 1,5 диаметра.  [c.393]

После сборки детали испытывают двухосное напряженное состояние (см. рис. 252). В материале втулки в радиальном направлении возникают напряжения сжатия Ог, а в тангенциальном — напряжения растяжения В материале вала в обоих направлениях возникают напряжения сжатия а г и о]. Наибольшие напряжения появляются на внутренних поверхностях обеих деталей. Эти напряжения не должны превышать пределы текучести материала деталей. Однако, как показал опыт эксплуатации прессовых соединений, для неразборных соединений допускаются некоторые пластические деформации в наиболее напряженной зоне.  [c.394]

Соединения деталей машин подразделяются на разъемные и неразъемные. Первые допускают многократную сборку и разборку практически без ухудшения качества соединения вто рые могут быть лишь разрушены при разборке. К разъемным соеди нениям относятся резьбовые, клиновые, штифтовые, шпоночные зубчатые (шлицевые) к неразъемным — заклепочные, сварные клеевые и соединения пайкой. Промежуточное положение между разъемными и неразъемными соединениями занимают прессовые соединения, их можно разобрать и собрать снова, но при вторичной сборке качество соединения понижается.  [c.333]

Сборку любого прессового соединения выполняют одним из трех способов прессованием, нагревом втулки, охлаждением вала.  [c.396]

Из курса допусков и посадок известно, что разность размеров вала и отверстия до сборки называется натягом. Нагрузочная способность прессовых соединений определяется преимущественно натягом, который назначают в соответствии с посадками. Однако возможны случаи, когда посадка не может быть реализована в конструкции по условию прочности детали.  [c.28]


Прессовые соединения могут быть получены тремя способами продольной сборкой путем запрессовки осевой силой (рис. 2.11) поперечной сборкой за счет нагрева или охлажде-  [c.28]

Расчет прессовых соединений. В результате сборки прессового соединения за счет натяга на сопрягаемых поверхностях возникают контактные давления р (рис. 2.11), которые полагаем равномерно распределенными по поверхности контакта. Если на конструкцию действует осевая сила F и вращающий момент Т, то на сопрягаемых поверхностях возникнут силы трения, которые должны исключить относительное смещение деталей соединения. Пользуясь принципом независимости действия сил, можем написать условия равновесия  [c.29]

Учитывая возможное нарушение микрогеометрии контактных поверхностей при сборке прессового соединения, полученное значение расчетного натяга увеличивают на U = 1,2 1 + 2) — поправка на срезание и сглаживание микронеровностей, где и R 2 — высоты микронеровностей по десяти точкам по ГОСТ 2789—73 тогда требуемый натяг N = Np + u (если сборку выполняют нагреванием или охлаждением деталей, то и = 0).  [c.30]

При сборке прессового соединения с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали разность их температур с определяется по формуле  [c.30]

Попутно отметим, что сборка прессового соединения может осуществляться и без нагревания внешней детали, а путем надвигания одной детали на другую в осевом направлении. При этом, чтобы преодолевать силу трения рра посадочной поверхности, направленную параллельно оси трубы, необходимо пользоваться прессом. Отсюда и происходит название прессовое соединение.  [c.204]

В машиностроении широко применяют соединения деталей с помощью напряженных посадок (прессовые соединения). Поэтому конструктору важно знать напряжения и деформации в соединении в процессе сборки и в эксплуатации.  [c.81]

Работы по подъему и установке машин и узлов весом до 50 т, сборка и разборка прессовых соединений, правка металлических конструкций 5.0 10,0 15,0 330 330 350 510 585 610 0 150 0 180 0 225 21,0 37.0 48.0  [c.82]

К поперечно-прессовым соединениям относятся такие соединения, при которых сближение сопрягаемых поверхностей происходит радиально или нормально к поверхности. Сборку поперечно-прессовых соединений выполняют следующими способами 1) нагреванием охватывающей детали 2) охлаждением охватываемой детали 3) с помощью пластической де рмации (например, развальцовки) 4) использованием упругости охватываемой детали (например, разрезная втулка).  [c.732]

Сборка поперечно-прессовых соединений способом охлаждения охватываемой детали имеет преимущество перед сборкой с нагреванием охватывающей детали. При использовании холода сохраняются исходная структура и физико-механические свойства материала соединяемых деталей, получаются меньшие деформации, время охлаждения охватываемой детали (особенно тонкостенной) меньше, чем время нагревания охватывающих. Таким образом, особенно выгодно использовать холод при запрессовке тонкостенных втулок, так как в этом случае не требуется дополнительная обработка после сборки.  [c.738]

Сборка продольно-прессовых соединений  [c.243]

Процесс сборки продольно-прессовых соединений состоит в том, что к одной из двух деталей, охватываемой или охватывающей, прикладывается осевая сила (рис. 193), надвигающая детали друг на друга. Сила запрессовки растет от нуля до некоторого максимального значения.  [c.243]

Наибольшая сила запрессовки Р (рис. 194, б), необходимая для сборки продольно-прессового соединения с гарантированным натягом, может быть найдена по формуле  [c.246]

При сборке прессовых соединений наружный диаметр D (см. рис. 194) охватывающей детали увеличивается на величину  [c.252]

Силы, необходимые при сборке продольно-прессовых соединений, создают посредством прессов (см. схему 7) — универсальных или специальных.  [c.259]

Первая группа соединений является наиболее распространённой с применяемостью по диаметрам от 1 до 5000—10 000 мм. Благодаря успехам исследовательских работ, достижениям технологии обработки и сборки, а также вследствие простоты конструктивного оформления (отсутствие каких-либо деталей-посредников в соединении) прессовые соединения этого вида из года в год завоёвывают всё большую область применения, вытесняя шпоночные и другие типы соединений.  [c.163]

При сборке под прессом рекомендуется производить смазку сопрягаемых поверхностей сурепным или льняным маслом. Для неразъемных прессовых соединений, осуществляемых с нагревом охватывающей детали, смазку не применяют. При запрессовке с охлаждением охватываемой детали в жидком воздухе смазка запрещена по условиям безопасности  [c.40]

Сборку механизма клапанного распределения начинают с установки направляющих втулок и клапанных гнезд. Запрессовку направляющей втулки и клапанного гнезда производят оправкой. Опытные данные показывают, что прочность прессовых соединений в случае запрессовки деталей в холодном состоянии меньше, нежели в случае, когда одна из деталей предварительно нагрета или охлаждена. Это объясняют тем, что при запрессовке в холодном состоянии неровности на сопрягаемых поверхностях деталей при их взаи.м-ном осевом перемещении сминаются и сглаживаются. При запрессовке направляющих втулок и клапанных гнезд в охватывающую деталь большого размера (головка цилиндрового блока) целесообразно получать необходимый для сопряжения натяг, путем предварительного охлаждения охватываемой детали (втулки, клапан-  [c.176]

Сборка прессовых соединений  [c.54]

При сборке прессовых соединений посадка деталей всегда производится с натягом. Перед запрессовкой необходимо тщательно осмотреть поверхности соединяемых деталей, снять заусенцы, протереть чистой ветошью для удаления грязи и масла, покрыть их слоем смазки.  [c.54]

Для сборки прессовых соединений с гарантированным натягом применяют следующие способы механический, гидропрессовый и температурных деформаций.  [c.917]

При сборке прессовых соединений с гарантированным натягом наружный диаметр охватывающей детали увеличивается, а внутренний диаметр охватываемой детали уменьшается. Увеличение наружного диаметра охватывающей детали Хд и уменьшение внутреннего диаметра охватываемой детали определяют по формулам  [c.918]

Прессы для сборки прессовых соединений  [c.918]

Качество прессовых соединений с натягом контролируют по силе запрессовки. При сборке ответственных соединений снимают диаграмму изменения силы запрессовки.  [c.919]

Погрешность А,, обычно учитывают только при сборке прессовых соединений с тепловым воздействием. Погрешность Дт определяется экспериментально.  [c.583]

Пример 1. Прессовое соединение (рис. 28) с размерами d = 40 мм, dj =0, da 80 мм, I = 60 мм предназначено для передачи = = 400 н. м. Материал деталей — сталь 40 с пределом текучести = = 33-10 -ж . Класс чистоты поверхности вала у7, отверстия ступицы v6. Выбрать стандартную посадку, проверить детали на прочность и определить усилие запрессовки без применения термических способов сборки.  [c.169]

Поперечно-прессовые соединения. При сборке способом теплового воздействия натяги примерно в 2 раза, а прочность при передаче крутящего момента в 2—3 раза больше, чем при продольнопрессовых соединениях. Время на запрессовку крупных деталей сокращается в 2—4 раза.  [c.734]

Низкая прочность при межслоевом сдвиге ПКМ со слоистой структурой ограничивает эффективное применение прессовых соединений при сборке изделий из этих материалов. Прессовых соединений деталей из разнородных ПМ необходимо избегать, если они подвергаются термоциклированию и воздействию агрессивной окружающей среды [2,3]. Из-за различия ТКЛР при перепаде температур ПМ натяг может уменьшиться в результате усадки одной из деталей или расширения другой, или могут возникнуть термические напряжения, которые приведут к ползучести ПМ или снижению контактного напряжения в зоне сопряжения деталей.  [c.53]

Сборка прессовых соединений. Качество сборки прессовых соединений формируется под воздействием следующих факторов материала сопрягаемых деталей, геометрических размеров, формы и шероховатости поверхностей, соосности деталей и прилагаемого усилия запрессовывания, наличия смазки и др.  [c.72]

Прессовые соединения отнесены к группе неразъемных условно, так как они позволяют производить повторную сборку и разборку, однако с применением значительных усилий и частичным повре кдением сопрягаемых поверхностей деталей.  [c.15]

Тепловая сборка существенно (в,среднем в 1,2 —1,5 раза) увеличивает несущую способность прессовых соединений. Это объясняется те.м, что при сборке под прессом микронеровности сминаются, в то время как при тепловой еборке они, смыкаясь, заходят друг в друга, что повышает коэффициент трения и прочноеть сцепления. Следовательно, в неразборных соединениях можно снизить величину натяга, необходимого для передачи заданного крутящего момента, с соответствующим уменьшением напряжений в охватывающей и охватываемой деталях.  [c.482]

Несущую способность «прессовых соединений можно значительно повысить нанесением гальванических покрытий на посадочные поверхности. На рис 334 показаны результаты сравнительного испытания прессовых соединений (Г. А. Бобровников). На посадочные поверхности наносили Гальванические покрытия толщиной 0,01—0,02 мм. Соединения собирали двумя способами под гидравлическим прессом (зачерненные колонки) и с охлаждением вала в жидком азоте (защтрихованные колонки). В последнем случае между соединяемыми поверхностями при сборке образовывался зазор 0,05 мм на сторону. За единицу сравнения принято усилие с.твнга Рц для контрольного соединения без покрытия, собранного под прессом (без охлаждения вала).  [c.484]

Работоспособность прессовых соединений во многом зависит от правильности сборки. Для облегчения запрессовки вал и отверстие снабжают заходными фасками под углом а = 45 ч- 30 (рис. 335, а), а при больших натягах 15 — 10 . Высоту к фаски устанавливают так, чтобы заходноп, диаметр вала был на 0,1 —0,3 мм меньше диаметра отверстия ( о (рис. 335, б).  [c.486]

В единичном и мелкосерийном производстве тяжелого машиностроения (включая и тяжелое станкостроение, тяжелое кузнечно-прессовое машиностроение) продолжает оставаться актуальной задача внедрения так называемой малой механизации сборочных работ с широким использованием механизированного инструмента с электрическим и другими приводами, облегчающего труд сле-сарей-сборщиков и повышающего его производительность. Применяются средства механизации и автоматизации сборки неподвижных (неразъемных) соединений, которые разделяются на соединения с гарантированным натягом (не имеющие дополнительных средств крепления) и соединения с дополнительными средствами крепления. К числу первых относятся прессовые соединения, осуществляемые при помощи нагрева или охлаждения, а также получаемые путем пластической деформации, например, развальцовки. Ко вторым относятся соединения, осуществляемые сваркой, пайкой, склеиванием, а также заклепочные. Соединения с гарантированным натягом имеют тот недостаток, что приложение значительных усилий при запрессовке или распрессовке иногда связано с разрушениел одной из сопрягаемых деталей. В результате снижается прочность повторной посадки. В зависимости от площади натяга, конструкции деталей и технологических возможностей прессовые соединения могут выполняться с помощью молотка или кувалды (малый натяг), при помощи пресса или приспособления, при помощи нагрева или охлаждения детали, с применением холодной штамповки и других методов.  [c.250]

Сборка и разборка прессовых соединений больших диаметров. ……. 200 155 330 775X500 408 10,0 1135 330  [c.83]


Прочность прессового соединения

При расчете прессовых посадок необходимо рассматривать как условия прочности (неподвижности) соединения, так и условия прочности деталей.

Расчет прочности деталей является проверкой возможности применения той или иной посадки.

Расчет прочности соединения

На рис.4.11 приведена расчетная схема для прессового соединения.

Условие прочности соединения при нагружении осевой силой S:

(4.4)

где р – давление на поверхности контакта.

Рис.4.11

Условие прочности соединения при нагружении крутящим моментом

(4.5)

При совместном действии Т и S

(4.6)

где Ft= 2T/d– окружная (тангенциальная) сила.

По теории расчета толстостенных цилиндров, изучаемой в курсе сопротивления материалов, удельное давление на поверхности контакта связано с натягом зависимостью

(4.7)

где р– расчетный натяг; С1и С2– коэффициенты:

,

Е1и Е2,1и2– модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки.

При расчете прочности соединения натяг рпринято определять по наименьшему табличному натягу посадкиminс поправкойuна срезание и сглаживание шероховатостей поверхности при запрессовке (если сборку выполняют нагреванием или охлаждением,u= 0):

(4.8)

где Rz1иRz2– высоты шероховатостей сопрягаемых поверхностей.

Расчет прочности и деформаций деталей

Расчет прочности и деформаций деталей прессового соединения выполняют по формулам для толстостенных цилиндров. Эпюры напряжений в деталях 1 и 2 показаны на рис.4.12, где r– напряжения сжатия в радиальном направлении;t1иt2– напряжения сжатия и растяжения в тангенциальном направлении.

Давление р при расчете прочности деталей определяют по наибольшему натягу посадки max– по формуле (4.7) с учетом формулы (4.8), в которых

(4.9)

Приведенные зависимости справедливы только в пределах упругих деформаций.

Условие, при котором в деталях не будет пластических деформаций (по теории наибольших касательных напряжений),

,

где 1– максимальное, а3– минимальное нормальные напряжения, считая растяжение положительным;т– предел текучести материала.

Рис.4.12

Нетрудно установить, что наибольшие эквивалентные напряжения экимеют место в точках внутренних поверхностей втулки и вала. При этом для втулки1=t2;3=rи условия отсутствия пластических деформаций получены и при наличии некоторой кольцевой пластической зоны вблизи внутренней поверхности втулки.

Дополнительные указания к расчетам

1. Силу, необходимую для запрессовки или выпрессовки деталей, можно ориентировочно оценить по формуле (4.4), в которой давление р определяют по максимальному натягу – формулы (4.7) и (4.9). Можно использовать также эмпирические зависимости, по которым сила запрессовки

(4.10)

для стальных ступицы и вала при d22dиd1= 0 – см.рис.4.12.

Соответственно для чугунной ступицы и стального вала

(4.11)

где S’ – кгс;max– мм;— длина ступицы, мм.

2. Приведенные выше формулы для расчета прочности деталей основаны на предположении, что давление распределяется равномерно по поверхности контакта.

Действительная эпюра давлений в направлении длины втулки представляется некоторой кривой, приближенный характер которой показан на рис.4.13.Здесь наблюдается концентрация давлений (напряжений) у краев отверстия, вызванная вытеснением сжатого материала от середины в обе стороны.

Рис.4.13

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *