Лабораторная работа №3С

7

Лабораторная работа №3.

Сборка неподвижных неразъёмных соединений,

собираемых с использованием тепловых методов.

В конструкциях машин неподвижные соединения имеют широкое распространение. Неподвижные неразъёмные соединения обычно не подвергаются разборке, т.к. это связано с нарушением сопряжения. К таким сопряжениям относятся:

• соединения с гарантированным натягом;

• сварные соединения;

• паяные соединения;

• склеиваемые соединения;

• заклёпочные соединения.

В соединениях с гарантированным натягом в сопряжении возникают нормальные напряжения. По способу получения эти сопряжения делят условно на две группы:

• продольно-прессовые;

• поперечно-прессовые.

При продольно-прессовом соединении охватываемая деталь под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается в охватываемую с натягом, в результате чего возникают силы трения, обеспечивающие относительную неподвижность деталей.

В поперечно-прессовых соединениях сближение сопрягаемых поверхностей происходит радиально или нормально к поверхности.

Такие соединения осуществляют:

• нагревом охватывающей детали;

• охлаждением охватываемой детали;

• комбинированным способом – нагревом охватывающей детали и охлаждением охватываемой детали.

При выполнении поперечно-прессовых соединений используют посадки, позволяющие создавать средние гарантированные натяги в соединениях в 2…5 раз больше натягов при обычных продольно-прессовых соединениях.

Например: продольно-прессовые соединения

100 = 100

- отв. N_min = 0,005

- вал. N_max = 0,059

Поперечно-прессовые соединения:

80 = 80

- N_min = 164 мкм

- N_max = 256 мкм

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют чаще всего в тех случаях, когда в соединениях предусмотрены конструкцией значительные натяги.

Нагрев применяют при сборке тяжело нагруженных соединений, требующих высокой прочности, а так же для соединений, подверженных в процессе эксплуатации воздействию повышенных температур, что может привести к нарушению прочности в процессе эксплуатации.

Прочность «тепловых» посадок в одних и тех же условиях при передаче крутящего момента в 2-3 раза больше прочности обычных посадок.

Объясняется это большими натягами и тем, что при тепловых посадках микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом.

В задачу технолога при проектировании операции сборки поперечной запрессовкой входит определение температуры нагрева охватывающей детали («отверстия») или температуры охлаждения охватываемой детали («вала»).

Температура, до которой стоит нагревать, определяется исходя из условия, при котором величина натяга будет меньше произведения

Но отверстие и вал при соединении в нагретом состоянии должны иметь гарантированный зазор и при этом необходимо учитывать температуру окружающей среды.

Тогда температура для нагрева детали с отверстием d

а для охлаждения вала

– наибольший натяг в собираемом соединении при температуре окружающей среды.

– минимально необходимый зазор для выполнения сборки.

– температура в помещении сборки.

– температурный коэффициент линейного расширения материала детали.

d – номинальный диаметр соединения.

Минимально необходимый зазор в соединении принимается по максимальному зазору в посадках или для тех же номинальных диаметров или по приближенным формулам:

Для диаметров 30…60 0,0011d

60…100 0,0007d

100…150 0,0006d

150…200 и > 0,0005d

Температурный коэффициент линейного расширения различных материалов:

№	Материал	Нагрев	охлаждение
1	Сталь	11,5…12	8,5
2	Чугун	10	8
3	Медь	16	14
4	Бронза	17,6…18,2	15
5	Латунь	17…21	16
6	Алюминий	23,9…26,5	18
7	Магний	26…28	24

Вариант 2.

Исходные данные: Ø 150 , ,

втулка чугунная, вал – чугун.

Определить температуру, до которой необходимо нагреть 1 или 2 детали при температуре в помещении t_сб = 20°С , и дать рекомендации, где и как нагревать или охлаждать. Построить сводную столбиковую гистограмму.

1. Определяем максимальный натяг.

Ø 150 = 150 , – D, – d

2. Определяем минимально необходимый зазор – .

= Ø 150 = 150

или

3. Нагреваем втулку до температуры:

при ,

Нагрев осуществляется:

• в кипящей воде, до 100⁰ С,

• в масляной ванне,

• в газовом пламени горелки,

• в нагревательных шкафах,

• в индукционных печах,

• ТВЧ.

Если температура должна быть выдержана в узком диапазоне, то лучше нагревать деталь в диапазоне 100…140⁰ С.

Для охлаждения охватываемой детали можно применять твердый диоксид углерода () – сухой лед, смесь диоксида углерода со спиртом – , жидкий азот – .

Определить температуру, до которой необходимо нагреть 1 или 2 детали при температуре в помещении и дать рекомендации, где и как нагревать или охлаждать. Построить сводную столбиковую гистограмму.

Варианты для самостоятельного решения:

Для охватывающих втулок:

1. Сталь – Ø 470

2. Чугун – Ø 150

3. Бронза – Ø 100

4. Чугун – Ø 200

5. Алюминий – Ø 75

6. Латунь - Ø 100

7. Магний - Ø 150

Для валов:

8. Бронза – Ø 27

9. Сталь – Ø 45

10. Чугун – Ø 80

11. Алюминий – Ø 60

12. Сталь – Ø 75

13. Латунь - Ø 100

14. Магний - Ø 75

Определить температуру, до которой необходимо нагреть 1 или 2 детали при температуре в помещении и дать рекомендации, где и как нагревать или охлаждать. Построить сводную столбиковую гистограмму. Сделать выводы.

7