Детали приборов

2.13 Соединения деталей с натягом

Соединения деталей с натягом— это напряженные соединения, в которых натяг создается необходимой разностью посадочных размеров насаживаемых одна на другую деталей. Для скрепления деталей используются силы упругости предварительно деформированных деталей.

Соединения можно разделить на две группы:

1)соединения деталей по цилиндрическим или коническим поверхностям, причем одна деталь охватывает другую (специальные соединительные детали отсутствуют, рисунок 2.39);

2)соединения деталей по плоскости с помощью стяжных колец или планок Основное применение имеют соединения первой группы.

Взаимное смещение деталей предотвращается силами трения на поверхности

контакта и взаимным направлением соединяемых деталей. Соединения с натягом могут воспринимать произвольно направленные силы и моменты.

в) г)

Рисунок 2.39 – Соединения с натягом по цилиндрических поверхностям

71

Общим достоинством соединений с натягом является возможность выполнения их для очень больших нагрузок и хорошее восприятие ими ударных нагрузок.

Цилиндрические и конические соединения просты в изготовлении, обеспечивают хорошее центрирование, не требуют специальных крепежных деталей.

Недостатки:

1)сложность сборки и разборки (особенно внутри неразъемного корпуса), возможность ослабления посадки и повреждения посадочных поверхностей при разборке;

2)большое рассеивание прочности сцепления в связи с рассеиванием действительных посадочных размеров в пределах допусков;

3)трудность неразрушающего контроля.

Соединения имеют широкое применение при больших, особенно динамических нагрузках и отсутствии необходимости в частой сборке и разборке. Как известно, при динамических нагрузках некоторые соединения быстро отказывают.

Характер соединения определяется натягом , который выбирают в соответствии с посадками, установленными стандартной системой предельных допусков и посадок. Сопротивления сдвигу при больших натягах достигают 10000 кгс.

Для соединения тонкостенных деталей большие натяги неприменимы. Способы соединения с натягом:

1)запрессовкой– простейший и высокопроизводительный способ, обеспечивающий возможность удобного контроля измерением силы запрессовки, но связанный

сопасностью повреждения поверхностей и затрудняющий применение покрытий.

2)нагревом охватывающей деталитемпературы ниже температуры отпуска

—способ, обеспечивающий повышение прочности сцепления более чем в 1,5 раза по сравнению с запрессовкой и особенно эффективный при больших длинах соединений;

3)с охлаждением охватываемой детали — способ, преимущественно применяемый для установки небольших деталей, например втулок в массивные корпусные детали, и обеспечивающий наиболее высокую прочность сцепления;

4)гидрозапрессовкой, т. е. нагнетанием масла под давлением в зону контакта, что резко снижает силу запрессовки; наибольшая эффективность гидрозапрессов-

ки и распрессовки — в подшипниковых узлах и конических соединениях.

72

Расчет соединения включает определение необходимого натяга для обеспечения прочности сцепления и проверку прочности соединяемых деталей.

Необходимая величина натяга определяется потребным давлением на посадочной

поверхности. Давление должно быть таким, чтобы силы трения оказались больше внешних

сдвигающих сил. При нагружении соединения осевой силой (рисунок 2.40, а), условие прочно-

сти:

откуда

≥ 2 2 + 2.

Эти формулы без =коэффициента0,8 концентрации распространимы на обычные соединения, у которых .

При нагружении соединения изгибающим моментом M на эпюру давлений от посадки накладывается эпюра давлений, характерная для изгиба (рисунок.), при этом половина момента воспринимается верхней, а другая половина — нижней половиной соединения.

Наибольшие давления (рисунок 2.41.) в соединении от изгибающего момента (по аналогии с изгибом):

Рисунок 2.41 – Эпюра давлений в соединении при нагружении изгибающим мо-

где 4 - множитель, учитывающий серпообразный характер эпюры давлений по окружности цапфы;

= 6∙2 - момент сопротивления изгибу диаметрального сечения цапфы.

В действительности посадочное давление в соединениях, у которых вал, как обычно, длиннее ступицы, распределяется неравномерно по длине. В связи с тем, что выступающие из втулки участки вала затрудняют его деформацию, давления вблизи концов втулки возрастают.

75

по вершинам неровностей. Поправка представляет собой величину смятия микроне-

тягу выбранной посадки. Этот натяг может быть значительно больше потребного. Эпюры распределения нормальных напряжений: окружных и радиальных показаны на рисунке

76

Рисунок 2.43 – Эпюры распределения напряжений в деталях соединений с натягом

Опасным элементом, как правило, является охватывающая деталь.

Наибольшие напряжения возникают у внутренней поверхности охватывающей

Если при наибольшем вероятностном натяге возникают недопустимо большие пластические деформации,

то применяют подбор (комплектовку) деталейселективную сборку.

77

Для некоторых деталей, например для колец подшипников качения, посадочный натяг ограничивают изменением диаметров свободной (непосадочной) поверхно-

сти.Например, излишний натяг может существенно уменьшить радиальный зазор в подшипниках качения и даже привести к защемлению тел качения.

В области упругих деформаций уменьшение внутреннего диаметра охватываемой

детали после запрессовки (рисунок 2.43 ). 2 ∆1 = 1 1 − 1 1 2 ;

78

ГЛАВА 3. МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

Механическими передачами или просто передачами называют механизмы, служащие для передачи механической энергии на расстояние, как правило, с преобразованием скоростей и моментов, иногда с преобразованием видов (например, вращательное в поступательное) и законов движения.

Передачи имеют широкое распространение в машиностроении, например, в таких машинах, как автомобиль или станок, имеется по нескольку десятков зубчатых колес,

амировой выпуск зубчатых колес измеряется миллионами штук в день. Основные причины применения передач в машинах следующие:

1.требуемые скорости движения рабочих органов машины, как правило, не совпадают с оптимальными скоростями двигателя, обычно ниже, а тихоходные двигатели для больших моментов очень громоздки и дороги;

2.для большинства технологических и транспортных машин необходима возможность регулирования скорости и периодической работы с большими моментами (при малых скоростях). Между тем регулирование скорости двигателя не всегда возможно и экономично;

3.двигатели обычно выполняют для равномерного вращательного движения,

ав машинах часто оказывается необходимым поступательное движение, движение с заданным законом изменения скорости;

4.двигатели не всегда могут быть непосредственно соединены с исполнительными механизмами из-за габаритов машины, условий техники безопасности, удобства обслуживания, а иногда должны приводить по нескольку механизмов.

Передачи по принципу работы разделяют на:

1.передачи трением с непосредственным контактом тел качения (фрикционные) и с гибкой связью (ременные);

2.передачи зацеплением с непосредственным контактом (зубчатые и червячные) и с гибкой связью (цепные).

Основными характеристиками передач являются передаточное отношение, передаваемый момент, быстроходность и КПД.

79

3.1 Фрикционные передачи 3.1.1 Основные понятия и типы фрикционных передач

Фрикционные передачи ‒ это передачи, в которых движение от ведущего тела к ведомому передается силами трения.

Простейшая фрикционная передача между параллельными валами состоит из двух роликов, прижимаемых один к другому (рисунок 3.1а).

Рисунок 3.1 – Схемы фрикционных передач для постоянного передаточного отношения: а – цилиндрическими катками; б – коническими катками.

При вращении ведущего ролика в месте контакта возникают силы трения, которые приводят во вращение ведомый ролик. Необходимая сила трения между колесами фрикционной передачи достигается прижатием одного из них к другому.

Постоянную силу прижатия осуществляют одним из следующих способов:

80