Вопросы для самостоятельной проработки и повторения материала:

1. Клиновые соединения, конструкция.

2. Технология производства, классификация, области применения клиновых соединений.

3. Расчет на прочность элементов клиновых соединений.

4. Материалы клиньев, допускаемые напряжения.

5. Штифтовые соединения, конструкция.

6. Технология производства, классификация, области применения штифтовых соединений.

7. Расчет на прочность элементов штифтовых соединений.

8. Материалы штифтов, допускаемые напряжения.

Литература:

1. Иванов М.Н. Детали машин. 2-е изд., М.: Высш. Шк., 1986. с 92 -95.

2. Гузенков П.Г. Детали машин: Учеб.для вузов.- 4-е изд., испр., М.: Высш. Шк., 1986. – с. 99 – 103.

Тема 7. Соединения деталей посредством посадок с гарантированным натягом

Соединение двух деталей с цилиндрической поверхностью контакта возможно осуществить непосредственно без применения дополнительных деталей. Для этого при изготовлении деталей необходимо обеспечить натяг в соединении, а при сборке запрессовать одну деталь в другую.

Натягом называют отрицательную разность диаметров отверстия и вала . После сборки вследствие упругих и пластических деформаций диаметр контактной поверхности становится общим и равным . При этом на поверхности контакта возникает удельное давление и соответствующие ему сила или момент трения.

Основные вопросы темы

1. Технология получения соединений с натягом.

2. Область применения соединений с натягом.

3. Расчет соединения с натягом на прочность.

4. Расчет прочности и деформации деталей.

5. Разновидности соединений посредством гарантированного натяга.

Основные положения темы:

Получение (сборка) любого соединения с гарантированным натягом возможна одним из трех способов: прессованием, нагревом втулки (охватывающей детали), охлаждением вала (охватываемой детали) или их комбинацией.

Прессование является наиболее простым и распространенным способом, однако имеет ряд недостатков: частичное срезание (шабровка) неровностей контактных поверхностей, возможность неравномерных деформаций деталей и повреждение их торцов.

Шабровка неровностей приводит к ослаблению прочности соединения более чем в 1,5 раза по сравнению со сборкой нагревом или охлаждением. Сборка соединения с гарантированным натягом путем нагрева втулки (до 200 – 400⁰С) или охлаждения вала (твердая углекислота –79⁰С, жидкий азот –196⁰С) позволяет устранить этот недостаток.

Недостатком способа нагрева является возможное изменение структуры металла, появление окалины и коробления детали.

Наиболее прогрессивным и свободным от описанных недостатков является способ получения соединения с гарантированным натягом путем охлаждения вала. С развитием криогенных технологий он получает все большее распространение.

Необходимая разность температур нагрева втулки или охлаждения вала, обеспечивающая свободную сборку, рассчитывается по формуле:

,

где - коэффициент линейного расширения (для стали или чугуна ).

При расчете соединения с гарантированным натягом необходимо рассматривать как условия прочности (неподвижности) самого соединения так и условия прочности соединяемых деталей.

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

Расчет прочности (неподвижности) соединения.

Условием прочности соединения с гарантированным натягом при нагружении осевой силой является:

.

Условием прочности соединения с гарантированным натягом при нагружении крутящим моментом является:

.

Условием прочности соединения с гарантированным натягом при совместном нагружении крутящим моментом и осевой силой является:

.

Удельное давление на поверхности контакта связано с натягом уравнением:

где коэффициенты , ,

: - модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки.

Расчет прочности и деформаций деталей.

Расчет прочности и деформаций деталей соединения с гарантированным натягом выполняют по формуле Ляме для толстостенных цилиндров:

для вала ,

для втулки .