4.4.5. Общие сведения

Соединения с натягом относятся к группе неразъёмных соединений и представляют собой напряжённые соединения, в которых натяг создаётся необходимой разностью посадочных размеров сопрягаемых деталей, а сами детали удерживаются в проектном положении за счёт сил упругости.

Соединения с натягом можно разделить на две группы:

1) соединение деталей по цилиндрическим или коническим поверхностям (здесь отсутствуют какие-либо специальные соединительные детали);

2) соединения деталей по плоскости с помощью стяжных колец или планок.

Основное применение в машиностроении имеют соединения первой группы (по цилиндрическим поверхностям).

Общим достоинством соединений с натягом является возможность их выполнения для очень больших нагрузок и хорошая работа при ударном нагружении. Взаимное смещение деталей в соединениях с натягом предотвращается силами трения на поверхности контакта.

Характерной особенностью соединений с натягом является то, что они могут воспринимать произвольно направленные силы и моменты, а соединения по цилиндрическим и коническим поверхностям дополнительно обеспечивают хорошее центрирование и не требует специальных крепёжных деталей.

К недостаткам соединений с натягом необходимо отнести:

1) сложность сборки и разработки (особенно внутри неразъёмного корпуса), возможность ослабления посадки и повреждения посадочной поверхности при разборке;

2) большое рассеивание прочности соединения в связи с рассеиванием посадочных размеров в предела допуска.

Этот тип соединений очень широко применяется при значительных (особенно динамических) нагрузках и отсутствии необходимости в частой сборке и разборке. Шлицевые и особенно шпоночные соединения при динамическом нагружении быстро обминаются.

Примеры соединений: колёсные центры на ось и бандажи железнодорожных колёс, венцы зубчатых и червячных колёс, диски турбин, роторы электродвигателей, гребные винты кораблей, подшипники качения, штампы и т.д.

Характер соединения определяется натягом, который определяется стандартной посадкой.

Например:

Минимальный натяг N_min = 18 мкм

Максимальный натяг N_max = 59 мкм

По способу сборки соединения с натягом разделяют на собираемые запрессовкой и соединения, собираемые способом температурного деформирования одной из сопрягаемых деталей.

Нужно отметить, что прочность соединения деталей, собираемых способом температурного деформирования при том же натяге, более чем 1,5 раза превышает прочность соединения запрессовкой. Это обусловлено тем, что при запрессовке происходит частичное сглаживание шероховатостей деталей на сопрягаемых поверхностях.

Применение нагрева или охлаждения для сборки особенно удобно для деталей с большой длиной (валы, оси) при этом температура нагрева должна быть ниже температуры низкого отпуска. До 1500 °С нагрев мелких деталей осуществляется в масле, а также в электрической или газовой печи.

Охлаждение применяют преимущественно для небольших деталей при их установке в массивные корпуса с помощью твёрдой углекислоты (сухой лёд –790 °С) или в жидком воздухе (температура –1900 °С) в последнем случае нужно быть особенно осторожным и обеспечить тщательное обезжиривание деталей.

Необходимая величина натяга соединения определяется потребным давлением p на посадочной поверхности, которое должно быть таким, чтобы силы трения оказались больше внешних сдвигающих сил (рис. 8.1).

рис. 25. Расчетные схемы

соединений с натягом