3.Расчёт и выбор посадок с натягом
7.Расчёт и выбор посадок с натягом.
Посадка с натягом – посадка, при которой всегда обеспечивается натяг в соединении. В посадках с натягом поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала.
Посадки
с натягом предназначены для получения
неподвижных неразъемных соединений,
причем относительная неподвижность
сопрягаемых деталей обеспечивается
благодаря упругим деформациям, возникающим
при соединении вала с отверстием. При
этом предельные размеры вала больше
предельных размеров отверстия. В
некоторых случаях для повышения
надежности соединения дополнительно
используют штифты или другие средства
крепления, при этом крутящий момент
передается штифтом, а натяг удерживает
деталь от осевых перемещений.
Благодаря надежности и простоте конструкции и сборки узлов, включающих в себя соединения с натягом, применяются во всех отраслях машиностроения.
Выбор способа получения соединения (под прессом, с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали и т.д.) определяется конструкцией деталей, их размерами, требуемым натягом и другими факторами.
Надежность посадок с натягом зависит от многих факторов: механических свойств материалов соединяемых поверхностей, шероховатости и геометрии поверхностей, конструктивных факторов, величины натяга, метода сборки и т.д. Одна часть этих факторов учитывается при расчете посадки с натягом, а другую часть учесть в расчетах трудно или невозможно, поэтому в ответственных случаях выбранную в соответствии с расчетом посадку рекомендуется проверять экспериментально.
Расчет посадки с натягом выполняется с целью обеспечить прочность соединения, т.е. отсутствие смещения сопрягаемых деталей под воздействием внешних нагрузок, и прочность сопрягаемых деталей. Исходя из первой части цели, необходимо рассчитать минимальный натяг. Исходя из второй части цели необходимо рассчитать максимальный допустимый натяг (обеспечить отсутствие пластической деформации сопрягаемых деталей).
- для посадок с натягом:
Nmin = dmin – Dmax = ei – ES;
Nmax = dmax – Dmin = es – EI;
Nm = 0,5 (Nmax + Nmin);
ТN = Nmax – Nmin = TD + Td;
Посадки H/p; P/h — «легкопрессовые». Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах (валы 4–6-го,
отверстия 5–7-го квалитетов). Применяются в таких случаях, когда крутящие
моменты или осевые силы малы или случайное относительное смещение соединяемых деталей несущественно для их служебной роли.
Посадки H/r; H/s; H/t и R/h; S/h; T/h — «прессовые средние». Характеризуются
умеренными гарантированными натягами, обеспечивающими передачу нагрузок
средней величины без дополнительного крепления.
Посадки H/u; H/x; H/z и U/h — «прессовые тяжелые». Характеризуются большими
гарантированными натягами. Предназначены для соединений, на которые воздействуют тяжелые, в том числе и динамические нагрузки.
У посадок с натягом неподвижность сопрягаемых деталей под действием нагрузок
обеспечивается силами трения, возникающими при упругой деформации деталей, создаваемой натягом. Минимальный допускаемый натяг определяется исходя из возможных наибольших сил, действующих на сопряжение, а максимальный натяг рассчитывается из условий прочности деталей.
Разность между диаметром вала и внутренним диаметром втулки до сборки называется натягом N. При запрессовке деталей происходит растяжение втулки на величину ND и одновременно сжатие вала на величину Nd , при этом: N = ND+Nd.
Известны зависимости:
где р – давление на поверхности контакта сопрягаемых деталей, Н/м2;
D – номинальный диаметр, м;
E1, E2 – модули упругости материала втулки и вала, H/м2;
C1, C2 – коэффициенты, определяемые по формулам:
где
d1, d2 –
диаметры, м;
μ1, μ2 – коэффициенты Пуассона.
Подставив в
выражение зависимости, получим:
Наименьший натяг рассчитывается следующим образом:
Наибольший натяг:
