Лабораторная работа № 5 Выбор посадки для группы соединений с натягом

Цель работы: изучить конструкции соединений деталей посадкой с натягом, для группы соединений с одинаковыми размерами определить экспериментальные значения силы запрессовки валика во втулку на определённую глубину и подобрать общую стандартную посадку.

Оборудование и инструмент: стенд ДМ 37, сконструированный на базе червячно-винтового пресса (рис. 5.1); набор лабораторных образцов стальных валиков и втулок одинаковых размеров; штангенциркуль; набор эталонов для определения шероховатости поверхностей.

Рис. 5.1. Конструктивная схема лабораторного стенда

для исследования соединения с натягом

1 – верхний штурвал управления винтовой передачей; 2 – динамометрическое кольцо

для измерения силы запрессовки; 3 – часовой индикатор; 4 – вертикально передвижной

стол; 5 – нижний штурвал управления червячно-винтовым механизмом подачи стола;

6 –соединение с натягом валика и втулки.

1. Теоретические основы работы

Соединения деталей посадкой с натягом относятся к неразъёмным соединениям и предназначены, в основном, для передачи вращающего момента с вала на ступицу сидящей на нём детали (например, зубчатого колеса, полумуфты и т.п.) и наоборот, а также – для восприятия осевой или изгибной нагрузки.

Натяг – это положительная разность диаметров вала и отверстия в ступице (втулке). После сборки соединения вследствие упругих и пластических деформаций его деталей диаметр посадочных поверхностей вала и ступицы становится общим. При этом на поверхности посадки возникает удельное давлениеи соответствующие ему силы тренияпри попытке относительного сдвига деталей, которые обеспечивают прочность соединения, т.е. неподвижность валика и ступицы (втулки) друг относительно друга, и возможность воспринимать вращающие, осевые и изгибные нагрузки (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Соединение деталей посадкой с натягом

Сборку соединений деталей посадкой с натягом выполняют одним из трёх способов: прессованием (механическая сборка с использованием осевой нагрузки), нагрев втулки до 200…400^оС, охлаждение вала до -79…-196^оС (может быть использована и комбинация двух последних способов). При любом способе сборки и разборки соединения происходит смятие, а при первом способе и срез, микро- и макронеровностей контактирующих поверхностей вала и втулки, т.е. их частичное разрушение. Это позволяет отнести соединения деталей посадкой с натягом к группе неразъёмных соединений.

Расчёт исследуемых соединений при заданных размерах и материалах деталей и известной нагрузке сводится к определению посадки, обеспечивающей прочность соединения, и выполняется по следующему алгоритму:

1. Требуемое нормальное давление на цилиндрической поверхности контакта валика и втулки определяют из условия относительной неподвижности деталей соединения при действии нагрузки, например осевой силы(рис. 5.2),

или , (5.1)

где - суммарная сила трения в контакте, Н;- посадочный диаметр, мм;- глубина запрессовки валика во втулку, мм;- коэффициент трения на контактной поверхности стальных деталей соединения при сборке прессованием;- коэффициент запаса [1].

Решив (1), получают

, МПа (5.2)

2. Расчётный натяг в соединении вычисляют [1] как

, мкм (5.3)

где ;; (5.4)

и ,и- модули упругости первого рода и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки (для сталиМПа и[1]);- диаметр отверстия в полом вале, мм;- внешний диаметр втулки, мм.

3. Учитывая поправку [1] на срез и смятие микронеровностей при запрессовке, рассчитывают требуемый действительный натяг в соединении.

, мкм (5.5)

где и- параметры шероховатости посадочных поверхностей вала и втулки, мкм (при сборке соединения тепловым способом).

4. Используя справочные данные [2], выборка из которых приведена в табл. 5.1, и рис. 5.3, подбирают требуемую посадку в соединении из условий

и , (5.6)

где и- верхние и нижние предельные отклонения полей допусков валика и втулки, мкм;и- максимальный и минимальный табличные натяги стандартной посадки.

Рис. 5.3. Схема полей допусков валика и втулки для выбора посадки

Таблица 5.1

Предельные отклонения (ПО) полей допусков в посадках с натягом

Номинальный размер , мм	ПО, мкм	Основные отверстия
		H7(ES=+21)					H8(ES=+33)
		валы в системе отверстия
		p6	r6	s6	s7	u7	u8	x8	z8
св. 24 до 30	es	+35	+41	+48	+56	+69	+81	+97	+121
	ei	+22	+28	+35	+35	+48	+48	+64	+88

5. Проверяют условия прочности деталей соединения при выбранной посадке

, (5.7)

где - максимально возможное давление на контактной поверхности, рассчитываемое по (5.2…5.5) в обратном порядке при;- предел текучести материала (стали 45) валиков и втулок.