4.3. Сборка соединений с гарантированным натягом

В металлургических машинах соединения с гарантированным натягом имеют большое распространение: соединение полумуфты с валом, подшипника качения с валом, ступицы зубчатого колеса с валом, зубчатого венца со ступицей и т.д.

По способу получения нормальных напряжений на сопрягаемых поверхностях соединения с гарантированным натягом условно делят на поперечно-прессовые и продольно-прессовые.

В поперечно-прессовых соединениях сближение сопрягаемых поверхностей происходит радиально или нормально к поверхности. Такие соединения осуществляют одним из следующих способов:

- нагреванием охватывающей делали перед сборкой;

- охлаждением охватываемой детали;

- путем пластической деформации (например, развальцовки);

- приданием упругости охватываемой детали;

- при использовании материалов, обладающих "памятью" формы.

При продольно-прессовом соединении охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается в охватываемую деталь с натягом.

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют тогда, когда в соединении предусмотрены значительные натяги.

Минимальная температура после нагрева для стальных деталей:

(4.6)

где d - диаметр отверстия, мм;

t_н - начальная температура детали, °C;

 - коэффициент, равный 1,15-1,3, компенсирующий частичное охлаждение детали в процессе ее установки перед запрессовкой;

i - натяг, мм;

a - необходимый свободный зазор, мм;

«+» - нагрев;

«-» - охлаждение.

При сборке продольно-прессового соединения с гарантированным натягом наибольшая сила запрессовки P может быть найдена по формуле:

P = f_зап  d L, (4.7)

где f_зап - коэффициент трения при запрессовке;

- контурное давление на поверхности контакта, МПа;

d - диаметр охватываемой детали, м;

L - длина запрессовки, м.

Контурное давление на поверхности контакта можно определить по формуле:

(4.8)

где  - расчетный натяг, мкм;

Е₁, E₂ - модули упругости охватываемой и охватывающей детали соответственно, МПа;

C₁=0,7 - для сплошного стального вала;

C₂ - для охватывающей детали:

где D - наружный диметр охватывающей детали, м;

d - внутренний диаметр детали, м;

₂ - коэффициент Пуассона, для стали - 0,3, чугуна - 0,25, бронзы – 0,33.

Коэффициент трения при запрессовке колеблется в широких пределах от 0,05 до 0,25 (меньшие значения со смазочным материалом).

При гидропрессовом способе с целью уменьшения усилия запрессовки на контактную поверхность между сопрягаемыми деталями подается масло под давлением, обеспечивающем разделение контактирующих поверхностей слоем смазочного материала (рис.4.1).

Рис. 4.1. Схема запрессовки путем нагнетания масла

Охватываемая деталь делается с разными посадками по длине запрессовки, чтобы обеспечить незначительный натяг в начале ее и за счет этого создать необходимое давление масла на поверхности контакта.