3.Посадки с натягом

Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей без дополнительного крепления (как правило). Относительная неподвижность деталей достигается за счет напряжений, возникающих в материале деталей вследствие деформации их контактных поверхностей. При прочих равных условиях напряжения пропорциональны натягу. Как правило, посадки с натягом вызывают упругие деформации деталей, но в ряде посадок с большими натягами могут возникать и упруго – пластические деформации. При одном и том же натяге прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей и т.д. Поэтому выбор посадки следует производить на основе предварительных расчетов натягов и возникающих напряжений. Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом: сборка под прессом за счет его осевого усилия при нормальной температуре; сборка с предварительным разогревом охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала) до определенной температуры.

3.1.Посадки -легкопрессовые.

Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах (валы 4…6, отверстия 5…7). Применяются, когда крутящие моменты или осевые силы малы; для соединения тонкостенных деталей, не допускающих больших деформаций; для центрирования тяжело нагруженных и быстровращающихся крупногабаритных деталей (с дополнительным креплением).

3.2.Посадки - прессовые средние.

Характеризуются умеренными гарантированными натягами, обеспечивающими передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления. Применяются также в тех случаях, когда применение посадок с большими натягами недопустимо по условиям прочности деталей при тяжелых нагрузках с дополнительным креплением. В этих посадках имеют место упругие деформации деталей. Установлены для относительно точных деталей (валы 5…7, отверстия 6…7 кв.)

3.3.Посадки - прессовые тяжелые.

Характеризуются большими гарантированными натягами. Предназначены для соединений, на которые воздействуют значительные, в том числе и динамические нагрузки. Применяются без дополнительного крепления. В этих посадках возникают упруго – пластические или пластические деформации деталей. Применяются для деталей, выполненных по 7,8 квалитетам

Расчет посадки с натягом.

Расчет соединения с натягом и назначение посадки про­изводятся в такой последовательности:

1. Определяется минимальный расчетный натяг и выбирается посадка.

2. Проверяется прочность деталей.

3. Определяется деформация деталей.

4. Определяются усилия сборки и разборки соединения.

Для определения минимального расчетного натяга сначала вычисляют минимально допустимое контактное напряжение из условия неподвижности соединенных деталей.

Это условие имеет различный вид в зависимости от приложенной нагрузки.

При действии осевой нагрузки

Q ≤ πdl P_min f_п .

При действии крутящего момента

М_кр ≤ 0,5 πd ²l P_min  f_п .

При совместном действии Q и М_кр

,

где d – номинальный диаметр соединения; l – длина соединения; Р_min – минимально допустимое контактное напряжение; f_п – коэффициент трения покоя в соединении (ориентировочноf_п ≈ 2 f_g).

Определим минимально допустимый натяг, при котором соединение под нагрузкой останется неразъемным

,

где Е₁ и Е₂ – модули упругости материалов втулки и корпуса (заданы); С₁ и С₂ – коэффициенты Лямэ для втулки и корпуса, которые определяются по соотношениям:

,

,

где μ₁ и μ₂ – коэффициенты Пуассона материалов втулки и корпуса (заданы); d₁ и d₂ – внутренние диаметры втулки и корпуса (по заданию).:

Минимальный расчетный натяг связан с минимальным действительным натягом соотношением

,

где R_z1 и R_z2 – шероховатости соединяемых поверхностей втулки и корпуса.

По величине N_min из числа рекомендуемых посадок общего применения по ГОСТ 25347-82 выбирается конкретная посадка с натягом для заданного соединения. Из расчета получения максимального натяга по этой посадке проверяется прочность деталей. При назначении посадки следует учитывать неравенство: N_{min табл} (ei-ES) ≥ N_{min расч}. То есть при выборе посадок нужно выбирать такие поля допусков, что бы неравенство было верным.

Пример:

Допустим по условию N_{min расч}=140. Что бы соблюдалось неравенство выбираем посадку при заданном диаметре Ø 185

Условие неравенства N_{min табл} (ei-ES)≥N_{min расч}. соблюдено, то есть

ei (0,236)ES (0,072)=164>140.

Напряжения во втулке определяются по формуле:

.

напряжения в корпусе:

,

где R_max – максимальное контактное напряжение; и – поправка на различное отношение длины к диаметру соединения, которую определяют по формуле u=1,2(R_z1+R_z2)

Максимальное контактное напряжение определяется по формуле

,

,

где N_max – максимальный натяг по назначенной посадке.

Прочность будет обеспечена, если действующие напряжения не будут превышать допустимых по пределу текучести материала детали:

для втулки :σ₁ ≤ 0,58 [σ_т]; для корпуса :σ₂ ≤ 0,58 [σ_т].

Деформации деталей определяют из соотношений:

для втулки:

;

для корпуса:

,

где Δd₁ – деформация втулки по внутреннему диаметру; Δd₂ – деформация корпуса по наружному диаметру.

Усилия сборки или разборки соединения должны превышать силу трения между втулкой и корпусом при условии получения максимального натяга:

Q_сб > π d l P_max  f_д ;

где f_д – коэффициент трения скольжения при движении (задан),

Q_разб > π d l P_max  f_п ,

где f_п – коэффициент трения скольжения покоя.