3.1 Расчет и выбор посадок неподвижных соединений с гарантированным натягом

Посадки с натягом предназначены в основном для образования неподвижных неразъемных соединений без дополнительного крепления деталей.

Относительная неподвижность деталей соединения обеспечивается за счет сил трения между деталями, возникающего после их сборки с упругопластическим деформированием сопряженных поверхностей.

В связи с многочисленностью факторов, обуславливающих прочность соединений с гарантированным натягом (материал, размеры, конфигурация деталей и др.), параметры посадок для них обязательно рассчитывают.

Основная задача расчета определить минимально необходимый натяг , обеспечивающий прочность соединения в условиях максимально возможного нагружения и максимально допустимый расчетный натяг , определяющий прочность соединения деталей в процессе сборки (таблица 3.1). При этих условиях соединение будет передавать заданный крутящий момент или осевую силу, а детали будут выдерживать без разрушения напряжения, вызванные натягом или другими факторами.

В расчетные предельные натяги должны быть внесены поправки для компенсации:

1) частичного смятия шероховатости на контактных поверхностях при сборке соединения;

2) температурных деформаций деталей соединения, материал которых имеет коэффициенты линейного разрешения и рабочая температура соединения отличаются от температуры сборки;

3) неравномерности контактного давления по длине охватывающей детали.

По рассчитанным, с учетом поправок, функциональным предельным натягам и из ГОСТ 25347 – 82 выбирают посадку, которая обеспечивает запас прочности соединения и деталей, определяемый эксплутационным допуском натяга ТN_э:

, (3.1)

где – часть эксплутационного допуска, определяющая запас прочности деталей соединения при сборке;

– часть эксплутационного допуска, определяющая запас прочности соединения при эксплуатации;

– допуски вала и отверстия (таблица 3.10).

В зависимости от требований, предъявляемых к соединению по надежности и долговечности гарантированные запасы на эксплуатацию и сборку, можно определить по формулам:

и ,

где и – коэффициенты, определяющие, какая доля допуска идет соответственно на гарантированный запас на сборку и эксплуатацию.

Обычно 0 < < 1 и 0 < < 1, но при этом необходимо, чтобы определялся из неравенства + < 1 и был значительно меньше .

Ниже приведен алгоритм расчета и выбора посадок с натягом (таблица 3.1) с необходимыми пояснениями. Составленная на основе алгоритма программа позволяет с помощью ЭВМ автоматизировать расчет и выбор посадок с натягом, из большого числа вариантов сочетаний полей допусков валов и отверстий (таблица 3.12), предусмотренных ГОСТ 25347 – 82.

Таблица 3.1 - Алгоритм расчета и выбора посадок с гарантированным натягом

Содержание работы	Расчетная формула
1	2
Определить минимальный расчетный натяг
Определить наибольшее допускаемое давление на поверхности контакта охватываемой детали
То же на поверхности охватывающей детали
По наименьшему значению рассчитать максимальный расчетный натяг
Определить поправку, учитывающую смятие неровностей контактных поверхностей
Определить поправку компенсации температурных деформаций
Определить минимальный функциональный натяг
Определить максимальный функциональный натяг
Определить эксплутационный допуск натяга
Определить гарантированный запас на сборку
Определить гарантированный запас на эксплуатацию
Таблица 3.1 продолжение
Выбрать посадку, из рекомендованных ГОСТ 25347-82, удовлетворяющих условию	;

В таблице 3.1 приняты следующие обозначения :

– сдвигающая сила, Н;

– крутящийся момент, воспринимаемый соединением, ;

– номинальный диаметр соединения, м;

– диаметр отверстия полого вала, м;

и – коэффициенты пропорциональности между величиной нормальных окружных напряжений на поверхностях соприкосновения и давлением соответственно для вала и втулки (таблица 3.3);

и – коэффициенты Пуассона для материала втулки и вала (для стали = 0,25);

и – модули продольной упругости для материалов вала и втулки (для стали = 2,0610¹¹Па, для чугуна = 1,210¹¹Па, для бронзы и латуни = 1,110¹¹Па);

– комплексный коэффициент трения сцепления. Для стальных и чугунных деталей: = 0,08 – при сборке прессованием, = 0,14 – при тепловой сборке соединения и = 0,12 – при сборке гидопрессованием.

Для пары чугун – бронза = 0,07, для пары сталь – алюминиевый сплав = 0,03…..0,09;

– длина соединения, м;

σ_Т – предел текучести материла, Па;

К₁ и К₂ – коэффициенты, учитывающие высоту снятия неровностей на поверхности вала и отверстия втулки соответственно (таблица 3.4);

R_Z1 и R_Z2 – высота неровностей поверхностей вала и отверстия (таблица 3.5);

α₁ и а₂ – температурные коэффициенты линейного расширения материала вала и втулки;

и – отклонение рабочей температуры деталей от температуры сборки;

– поправка, учитывающая неравномерность контактного давления по длине сопрягаемой поверхности охватывающей детали (определяется по графику, рисунок 3.1);

N_{min т,} N_{max т} – минимальный и максимальный табличные натяги (таблица 3.12).