- •2004 Год
- •С о д е р ж а н и е
- •Раздел 1. Принципы конструирования, критерии
- •Раздел 2. Соединения деталей 54
- •Введение
- •1. Требования Государственного образовательного стандарта по дисциплине
- •2. Значение и место изучаемой дисциплины
- •3. Основные понятия и термины
- •Раздел 1. Принципы конструирования, критерии работоспособности и основные характеристики машин
- •1.1. Общие понятия
- •1.2 Принципы конструирования машин
- •1.3. Критерии работоспособности.
- •§ 1.4. Конструкционные и смазочные материалы.
- •§ 1.5. Точность изготовления и шероховатость
- •Шероховатость поверхности
- •§ 1.6. Стандартизация, унификация и технологичность в машиностроении.
- •Контрольные вопросы
- •Раздел 2. Соединения деталей
- •Глава 2.1. Неразъемные соединения
- •Заклепочные соединения
- •2.1.2 Сварные, паяные и клеевые соединения
- •2.1.3 Прессовые соединения
- •Определение требуемого натяга и расчет на прочность деталей прессового соединения.
- •Глава 2. 2. Разъемные соединения.
- •2.2.I. Резьбовые соединения.
- •Виды крепежных соединений
- •Конструирование резьбовых соединений
- •2. 2. 2 Шпоночные соединения
- •2.2.3 Шлицевые соединения
- •2.2.4 Штифтовые соединения
Определение требуемого натяга и расчет на прочность деталей прессового соединения.
Для обеспечения неподвижности соединения при действии внешних нагрузок необходимо определить расчетный натяг и затем проверить прочность вала и втулки от действия возникающего на соединяемых поверхностях удельного давления q. Рассмотрим возможные случаи нагружения прессового соединения.
Рис. 2.17. Расчетные случаи нагружения: а) осевой силой, б) крутящим моментом , в) силой и моментом.
1. Соединение нагружено осевой силой F (рис.2.17) и условие неподвижности соединения запишется в виде
Откуда необходимое удельное давление на соприкасающихся поверхностях , будет равно: ,
где d -диаметр вала , l - длина втулки,
f – коэффициент трения.
2. Соединение нагружено крутящим моментом T (рис. 2.17) и условие неподвижности соединения запишется в виде: .
Откуда удельное давление будет равно:
3. Соединение нагружено силой F и крутящим моментом T одновременно. Тогда условие неподвижности запишется:
Откуда удельное давление ,
В приведенных формулах f - коэффициент трения на соприкасающихся поверхностях, величина которого при запрессовке принимается равной
f= 0,08...0,1 , а при сборке с нагревом f=0,12... 0,14. Величина натяга N или деформация толстостенных цилиндрических сосудов связана с величиной удельного внутреннего давления соотношением Ляме:
,
где - модули упругости материала вала и втулки;-коэффициенты, значения которых равны:
;
Здесь - коэффициенты Пуассона материала вала и втулки;
- диаметр отверстия в вале и внешний диаметр втулки.
Для сталей E =(2,1...2,2).105 МПа, =0,3,
а для чугунов E = (1,2...1,4) 105 МПа, =0,25.
С учетом того, что при запрессовке шероховатости сглаживаются, величина действительного натяга равняется:
,
где- шероховатости поверхностей деталей.
По величине Ng из таблиц допусков и посадок подбирают соответствующую посадку. При этом минимальный натяг равен Nmin=Ng , а максимальный натяг равен Nmax=Nmin+Td , где Td - допуск на изготовление вала.
Проверку прочности соединяемых деталей проводят по величине наибольшего расчетного натяга за
вычетом сумм шероховатостей, сглаженных при запрессовке.
Nрасч=Nma x- 1,2(Rz1+Rz2)
Величина наибольшего удельного давления при этом: .
Наибольшую опасность с точки зрения прочности соединяемых деталей представляют как правило втулки, разрушающиеся вдоль образующей. Максимальные напряжения возникают при этом на внутреннем диаметре втулки. Величины радиального - и окружного -напряжений находятся по формулам сопротивления материалов:;
Эквивалентное напряжение по теории наибольших касательных напряжений при отсутствии пластических деформаций равно:
,
где - максимальное напряжение,
- минимальное напряжение,
- предел текучести.
Тогда .
При необходимости прочность вала можно рассчитать по аналогичным соотношениям. Как показывает опыт эксплуатации конструкций, надежность прессовых соединений достаточно высока даже в случае наличия пластических деформаций в небольшой по толщине зоне вблизи внутренней сопрягаемой с валом поверхности втулки.
Контрольные вопросы
1. Какими способами осуществляют цилиндрическое прессовое соединение ?
2. Назовите области применения прессовых соединений.
3. Каковы условия неподвижности цилиндрических деталей прессового соединения при нагружении их силой и моментом ?
4. От каких факторов зависит нагрузочная способность прессовых соединений?
5. Как связаны между собой расчетный натяг и контактное давление ?
6. Как найти минимальный требуемый и максимальный допустимый натяги в прессовом соединении ?
7. Какие способы сборки прессовых соединений существуют ?