2.1.2.Соединения деталей вращения (Вопрос 32)

После сборки соединение должно обеспечить работу узла как единого целого. Соединение считается работоспособным, если приложенные внешние нагрузки воспринимаются им без разрушения в контакте. Важной характеристикой соединения является возможность его последующей разборки без разрушения поверхностей сопряжения.

По характеру сборки такие соединения выполняются за счет:

1•Использования сил трения (соединения с натягом, конические соединения с натягом, соединения коническими кольцами, клеммовые соединения).

2•Применения вспомогательных деталей (шпонок, штифтов и т.п.).

3•Зацепления (шлицевые и профильные соединения).

Соединения с натягом (Вопрос 33)

Соединения этого типа воспринимают внешнюю нагрузку за счет сил трения, создаваемых в контакте собранных деталей вследствие натяга. В свою очередь натяг достигается за счет разности посадочных размеров вала и сопряженного с ним отверстия. С помощью натяга обычно соединяются детали с цилиндрическими поверхностями контакта.

Сборка такого соединения может быть выполнена:

1.-Запрессовкой под прессом.

2.-Нагревом или охлаждением одной из деталей.

3.-Гидрозапрессовкой, т.е. нагнетанием масла под давлением в зону контакта с целью снижения силы запрессовки.

Соединения с натягом относятся к разряду полуразъемных, т.е допускают разборку в исключительных случаях. Разборка соединения может привести к частичному разрушению поверхности.

Любой вид внешней нагрузки, приложенный к соединению, методами механики, может быть приведен к совокупности следующих четырех факторов:

1•Результирующая сила Fа, приложенная в направлении оси вращения.

2•Результирующий момент вращения Т.

3•Суммарная радиальная сила Fr.

4•Суммарный изгибающий момент М.

Пример такого соединения приведен на Рис.2.7.

Рис.2.7. Соединение с натягом.

На Рис.2.7 дана также кривая распределения давления Р на поверхности контакта вследствие натяга. Из-за различий в жесткости давление Р по краям детали будет больше, чем в центре.

Соединения с натягом по критерию несдвигаемости. Несущая способность соединения с натягом зависит как от величины, так и характера внешней нагрузки. Например, при приложении осевой силы Fа натяг может быть недостаточным, что приведет к сдвигу поверхностей в контакте. Для соединения это недопустимо, поэтому критерием расчета его несущей способности является отсутствие сдвига, т.е. критерий несдвигаемости.

Этот же критерий используется в случае приложения момента вращения Т.

Конические соединения (Вопрос 34)

Конические соединения используются для передачи момента вращения Т посредством сил трения. Трение в соединении вызывается натягом, который создается либо механическим либо тепловым способом. Возможно создание натяга осевым смещением, которое осуществляется затяжкой (например, с помощью гайки).

Соединения коническими кольцами. В соединениях коническими кольцами (Рис.2.8) натяг создается вследствие радиальной деформации конических колец, полученной за счет их осевого смещения гайкой. В зависимости от момента, который передается этим соединением, оно может быть выполнено либо в виде одной пары колец, либо набора из нескольких пар. Такое соединение способно воспринимать значительные осевые силы и моменты вращения. Внешний момент изгиба и радиальная нагрузка приводят к изменению характера распределения контактных давлений, но не влияют принципиально на перераспределение касательных сил. Из-за своих конструктивных особенностей соединение коническими кольцами имеет ряд преимуществ по сравнению с другими соединениями такого типа:

1•Легко собирается и разбирается.

2•Хорошо центрирует контактирующие детали.

3•Позволяет регулировать натяг при монтаже и в процессе работы.

Недостатком соединения являются его большие радиальные габариты. Конические кольца в этом соединении изготовляются из пружинных сталей. Угол конуса колец α=14÷17°.

Рис.2.8. Соединение коническими кольцами.