4.7. Обеспечение работоспособности соединения с натягом

Соединения с натягом (посадка подшипников качения на вал или в корпус, посадка полумуфт, ступиц зубчатых колес и т.п.) должны гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание. Это реализуется за счет назначения соответствующих натягов. Однако в процессе сборки таких соединений методом запрессовки эти натяги уменьшаются (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Уменьшение натяга при прессовой сборке

Параметр шероховатости Ra, мкм	Уменьшение натяга, мкм
2,5 -1,25	12
1,25-0,63	8
0,63 - 0,32	4

Более надежными являются соединения, выполненные методом тепловой сборки. При сборке соединений с натягом, как правило, реализуется между контактирующими поверхностями либо пластический ненасыщенный контакт, если

(4.39)

где d - диаметр вала, мм;

– комплексная характеристика шероховатости;

- упругая постоянная, м²/МН;

E - модуль упругости, МПа;

- коэффициент Пуассона;

НВ - твердость более мягкой поверхности, МПа;

(4.40)

где ,

- наружный диаметр ступицы,

либо пластический насыщенный контакт, если

(4.41)

где = 0,5 - при прессовой сборке;

= 1 – при тепловой сборке.

Момент, не вызывающий изменения прочности соединения с натягом в условиях ненасыщенного пластического контакта:

(4.42)

в условиях насыщенного пластического контакта:

(4.43)

где - молекулярная составляющая коэффициента трения, принимается равной 0,12.

Минимально допустимая величина натяга [ ] находится из (4.42), (4.43) при приравнивании в них значений моментов М соответствующим значениям технологических моментов сопротивления. Минимально допустимую величину натяга [ ] можно найти из зависимости:

(4.44)

где - уменьшение натяга при прессовой сборке из табл. 4.5.

Для подшипников качения моменты сопротивления можно найти из зависимости:

(4.45)

где - момент трения, зависящий от типа подшипника, Н ·мм;

- момент трения, зависящий от нагрузки на подшипник, Н ·мм:

при

(4.46)

при

(4.47)

где n - частота вращения, об/мин;

 - кинематическая вязкость смазочного масла (при пластичном смазочном материале вязкость базового масла), /с;

- средний диаметр подшипника;

- коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазывания (табл. 4.6)

(4.48)

где и – из табл. 4.7.

Пусковой момент равен удвоенному значению определенному по формуле (4.48).

Таблица 4.6

Значение коэффициента

Тип подшипника	Вид смазывания
	Масляным туманом	В масляной ванне
		Горизонтальный вал	Вертикальный вал
Шариковый однорядный и двухрядный сферический	0,7 – 1	1,5 - 2	3 - 4
Шариковый радиально-упорный однорядный двухрядный
	1	2	4
	2	4	8
Роликовый радиальный: с цилиндрическими роликами игольчатый: однорядный двухрядный сферический
	1 –1,5	2 – 3	4 – 6
	3 – 6	6 – 12	12 – 24
	6 – 10	12 – 20	24 – 40
	2 – 3	4 – 6	8 – 12
Роликовый радиально-упорный	1,5 – 2	3 – 4	6 – 8
Шариковый упорный	0,7 – 1	1,5 –2	3 – 4
Роликовый упорный с цилиндрическими роликами сферический	-	2	4
	–	3 – 4	6 – 8
Меньшие значения для более легких серий

Таблица 4.7

Значения коэффициентов и

Тип подшипника
Шариковый радиальный однорядный двухрядный сферический
Шариковый радиально-упорный однорядный двухрядный
Роликовый радиальный с цилиндрическими роликами, игольчатый двухрядный сферический
		1,2Y ·Fa
Роликовый радиально-упорный конический		2Y ·Fa
Шариковый упорный		Fa
Роликовый упорный: с цилиндрическими роликами сферический		Fa
		Fa
Обозначения: - статическая грузоподъемность; Fr – радиальная нагрузка ; Fa – осевая нагрузка; Y – коэффициент осевой нагрузки (из характеристик подшипников по справочникам) при . Примечания: при < Fr принимать = Fr; * меньшие значения в скобках при большие значения при ** меньшие значения для более легких серий подшипников

Пример 4.8. Зубчатая полумуфта (M3Н7) установлена с помощью пресса на вал диаметром 100 мм с посадкой для передачи крутящего момента [M] = 20 кН ·м. Диаметр обоймы полумуфты Длина посадочной поверхности l = 145 мм.

Комплексная характеристика шероховатости =0,5. Твердость поверхности вала НВ=2500 МПа. 6 класс чистоты обработки посадочной поверхности. Проверить, обеспечит ли выбранная посадка передачу заданного крутящего момента.

Решение.

Определяем вид контакта для посадки Из справочника находим нижнее и верхнее значения натягов . Определяем величину , характеризующую условие перехода к насыщенному пластическому контакту.

Тo есть в соединении может реализоваться как ненасыщенный, так и насыщенный пластический контакт.

При максимальной величине натяга 94 мкм крутящий момент определяем из зависимости (4.46), подставляя = 94 – 12 = 84 мкм. Величина 12 мкм взята из табл. 4.5 для 6-го класса чистоты обработки поверхности.

Для минимальной величины натяга =37 – 12 = 25 мкм. крутящий момент определяем из зависимости (4.42)

т.е. минимальный допуск для данной посадки не обеспечивает передачу заданного крутящего момента. Необходимо либо перейти на другой тип посадки , либо установить минимально допустимый натяг ( ) из зависимости (4.44)

.

Если осуществлять сборку соединения нагревом зубчатой втулки полумуфты, то величина [ ] = 37 мкм, и передача заданного крутящего момента будет обеспечена.