Лекции по детали машин / Лекция 14

Лекция № 14 (2 часа)

Соединение деталей посадкой с натягом

План лекции:

1. Некоторые сведения о допущениях и посадках в машиностроении.

2. Некоторые сведения о шероховатости поверхности деталей.

3. Особенность конструкции и расчет на прочность крестовых соединений.

1. Основные определения:

Номинальный размер (Н) – желаемый, закладываемый конструктором размер, относительно которого определяют предельные отклонения действительного размера заданной точности.

Действительный размер (Д) – размер, получаемый рабочим в ходе механической обработки детали и устанавливаемый измерением с допустимой погрешностью.

Отклонение (Е) – алгебраическая разность между действительным (предельным размером) и соответствующим номинальным.

Верхнее и нижнее отклонения (ES и EI) – отклонения наибольшего и наименьшего возможных значений действительного размера заданной точности от номинального.

Допуск (Т) – абсолютная величина разности между верхним и нижним отклонениями действительного размера, определяющее точность выполнения относительно номинального размера.

Поле допуска – поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, определяется величиной допуска и его расположением относительно номинального размера.

Посадка – сопряжение двух деталей, охватывающей (отверстие) и охватываемой (вал) с определением сочетания их полей допусков.

Для взаимозаменяемости деталей и узлов лишь в строках СЭВ – единая система допусков и посадок (ЕСДП).

Основу ЕСДП составляют ряды допусков, и ряды основных отклонений, определяющих положение относительно лини нулевого отклонения.

Чем меньше величина допусков, тем меньше его размер и выше точность выполнения действительного размера.

Поле допусков обозначают буквой, характеризующей положение поля и цифрой – номером.

Стандартом СЭВ рекомендуют для образования посадок в основном систему отверстия. В ней основное отверстие с полем, предельные отклонения которого при одном и том же номинальном размере одинаковы во всех посадках. Различные же посадки образуются путем изменения предельных отклонений вала. При этом различают:

• Посадка с зазором: ;

• Посадка с натягом .

Выбор посадок следует вести в основном из числа рекомендуемых СТ, предпочтительно для каждого вида.

2. При различных видах механической обработки поверхностей деталей получают ту или иную шероховатость в зависимости от их функционального назначения. В соответствие с ГОСТами 2789-73 и 2.303-73 различают 14 классов шероховатости. Чем больше номер класса, тем меньше шероховатость поверхности (высота микронеровностей).

Для оценки шероховатости в машиностроении является параметр R, так называемое среднее арифметическое отклонение профиля в мкм. При этом, чем меньше значение R соответствуют большим классам шероховатости поверхности.

3. При соединении двух деталей по круговой цилиндрической поверхности с использованием посадки с натягом вследствие упругих и пластических деформаций поверхностей вала их диаметр d становится общим. При этом на поверхности посадки возникает удельное давление p и соответствующее ему силы трения F при попытке относительного смещения вала.

Нагрузочная способность соединения прежде всего зависит от натяга при выбранной посадке:

.

Способы сборки соединения:

• Прессовка

• Охлаждение вала

• Нагрев втулки.

Критерием работоспособности соединения: прочность (неподвижность) самого соединения и прочность его деталей (вала и втулка).

Алгоритм проектного расчета соединения:

(выбор посадки при известной нагрузке и размерах деталей)

• Из условий прочности (неподвижности) соединения при заданной нагрузке определяется требуемое давление p:

При действии только одного силы F:

При действии только крутящего момента Т:

При одновременном действии F и Т:

,

где

.

• Из известной формулы Ляме (курс Сопротивление материалов) для толстостенных цилиндров, дает связь между p и N, вычисляют значение расчетного состояния тяги:

,

где ; - коэффициенты геометрии соединения; и - модуль Юнга и коэффициент Пуассона для вала и втулки.

• Делая поправку на срез и смятие при получении соединения, определяем минимальный действительный натяг в соединении:

,

где - при прессовке или U=0 (при других способах соединения); , - шероховатость поверхностей вала и втулки.

• Задавшись для отверстия нолем допуска и выбрав из таблиц ES, имеем для вала:

Проверочный расчет ведется в обратном порядке.

Проверка на прочность деталей соединения

• При известной посадке:

,

тогда расчетный натяг:

• Рассчитываем P:

• Проверяется прочность из условий отсутствия пластических деформаций.