книги из ГПНТБ / Домбровская М.М. Жесткость штифтовых и шпоночных соединений вала и втулки

конце съемный диск 4, посредством которого на валу создается нагрузочный момент. Диск имеет канавку под гибкую нить, точно центрированную по его посадочному отверстию. Это обес­ печивает неизменность плеча приложенных сил при закручива­ нии валика.

Гибкие связи 2, 8, 9 и 1, прикрепленные к диску 4 и перекину­ тые через вспомогательные ролики, несут на свободных концах грузы соответственно 13, 12, 11 и 14.

В качестве гибкой связи использовались шелковые и капроно­ вые нити (для малых и средних соединений), а также стальные струны (для крупных соединений).

С помощью грузов 12 и 13 прикладывался момент вращения, образованный парой сил. Это направление момента условно счи­

В поле зрения автоколлиматора находилась горизонтальная шкала с ценой деления 30". Блик, представляющий собой верти­ кальный штрих на светлом пятне, перемещался вдоль шкалы. Отсчет снимался с оценкой 0,1 деления, т. е. с точностью 3".

Угол поворота зеркала 6 можно считать суммарной деформа­ цией штифтового соединения, так как сечение втулки 2—2 (см. рис. 1) при всех нагрузках остается неподвижным. Последнее было установлено с помощью измерений, в процессе которых зеркало было закреплено на поверхности 2—2 втулки. Для опре­ деления распределения суммарной деформации по элементам соединения зеркало устанавливали на торцевой поверхности втулки В—В и выступающих концах штифта.

На рис. 3 показано приспособление для запрессовки штиф­ тов, позволяющее контролировать усилие запрессовки. В нем ис­

от оси запрессован шарик диаметром 3 мм, передающий усилие запрессовки на штифт через промежуточную латунную про­ кладку.

При запрессовке штифта весь узел свободно лежит на призме, установленной неподвижно на основании и центрированной отно­ сительно конца малого рычага.

Приспособление позволяет выполнять сборку соединений ко­ ническим штифтом с заданным затягом.

Максимальный предварительный затяг конических штифтов для соединений всех размеров соответствовал давлению на их

посадка втулки на вал плотная, удельное давление на поверхно­ сти штифта от запрессовки равно 5 кГ/мм2.

Внутренняя ветвь OA является характеристикой первого нагружения. Она имеет вид степенной функции и при увеличении нагрузки становится близкой по характеру к линейной.

При уменьшении нагрузки, а затем и изменении ее направле­ ния, соответствующее изменение деформации выражается уча­ стком АА'В. Цикл нагружения завершается ветвью ВВ'А.

При многократном повторении полного цикла нагружения кривая, начиная с пятого или шестого цикла, становилась прак­ тически замкнутой и почти не меняла своего положения.

Из графика видно, что уже при самых незначительных на­ грузках суммарная деформация штифтового соединения дости­ гает нескольких угловых минут и становится соизмеримой с сум­ марной инструментальной ошибкой зубчатых колес, изготовлен­ ных по четвертой степени точности.

Затяг штифта

Кривые рис. 4, б характеризуют деформацию соединения раз­ мера I при затягах штифта, соответствующих удельным давле­ ниям на его поверхности pi=l кГ/мм2, р2=3 кГ/мм2, рз = = 5 кГ/мм2.

Зависимость деформации от затяга штифта при максималь­

ция резко уменьшается. При удельных давлениях на поверхно­

устанавливали с помощью приспособления. Затем штифты выко­ лачивали и их повторную запрессовку производили вручную. Для вновь собранных соединений измеряли суммарную деформацию в том же силовом режиме.

Использовав полученные ранее характеристики, по новому значению деформации определяли значение затяга.

Результаты, приведенные выше, были получены при много­ кратном повторении ручной запрессовки разными сборщиками.

Посадка втулки на вал

Характер сопряжения втулки и вала сильно сказывается на угловом отставании втулки от вала, принятом за суммарную де­ формацию соединения. На рис. 4, г, д даны характеристики де­ формации ф 2 соединения стальной втулки и вала, выполненного по плотной (г) и ходовой (д) посадкам.

Суммарный угол <р2 соединения, характеристика деформаций

вызванный смещением деталей в зазоре, который равен 28'. Сле­ довательно, суммарный мертвый ход последнего соединения ра­ вен 36'.

Измерения суммарной деформации соединений размера I с латунными втулками для разных посадок втулки на вал дали следующие результаты:

Приведенные данные получены при нагрузке MBV — bO кГмм и удельном давлении на поверхности штифта, возникающем в ре­ зультате его запрессовки, р = 5 кГ/мм2.

Уменьшение суммарной деформации соединения <р2, вызван­ ное увеличением натяга между втулкой и валом, объясняется тем, что часть нагрузки затрачивается на преодоление трения на поверхности сопряжения этих деталей, и тем самым облегчается работа штифта. Если момент трения между валом и втулкой пре­ вышает нагрузку, то соединение вала и втулки работает как

прессовое, и детали деформируются совместно, как монолитный ступенчатый вал.

Впрессовых соединениях момент трения превышает нагрузку.

Висследованных же соединениях нагрузка превышала момент трения от посадок, поэтому освобождение штифта от нагрузки

было частичным, а суммарная деформация соединения <р2 оста­ валась значительной.

Размеры соединения

С увеличением размеров соединения деформация умень­ шается (рис. 4, г). На рисунке К — масштабный коэффициент.

Чем крупнее соединение, тем точнее изготовлены его детали. Это утверждение относится в равной степени и к форме штифтов и к форме отверстий.

Материал втулки

і

Влияние материала втулки на суммарную деформацию иссле­ довали на примере соединения коническими (для размера I) и цилиндрическими (для всех размеров) штифтами. Результаты измерений ф 2 соединений коническими штифтами при разном ма­ териале втулок можно проследить по следующим данным:

Несущественная разница в значениях деформации объясня­ ется главным образом тем, что втулка испытывает в основном де­ формацию смятия, в то время как главным источником сум­ марной деформации штифтового соединения являются изгиб штифта и смятие вала.

Значения деформаций соединений не являются неожидан­ ными. Получив для соединений коническими штифтами того же размера ср2 = 2 / при р = 5 кГ/мм2 и М т = 130 кГмм, можно было рассчитывать на получение меньших значений <pz (табл. 3).

В табл. 4 приведены технологические параметры и опытные значения деформации для соединений цилиндрическими штиф­ тами размера I I I . В данном случае использовали штифты завод­ ского изготовления, а момент трения Мт определяли прокручи­ ванием вала во втулке до рассверливания и штифтовки.

В табл. 4 U — расстояние от оси штифта до торцевой поверх­ ности втулки со стороны приложенной нагрузки; уо — смятие микропрофиля в штифтовом отверстии от запрессовки штифта.

В табл. 5 приведены экспериментальные данные некоторых соединений цилиндрическими штифтами для размеров 1 (dB =

= 5 мм) и I I {dB= 10 мм).

На основании данных табл. 5 нельзя судить о сколько-нибудь заметном влиянии на жесткость соединений одной только формы штифта. С другой стороны, можно утверждать, что получение за­ ранее намеченного значения <р2 в соединениях цилиндрическими штифтами чрезвычайно затруднительно.