5. Классификация соединений деталей машин

В изделиях машиностроения имеется большое количество разнообразных соединений деталей. В машинах примерно 35-40% соединений типа цилиндрический вал – втулка, 15-20% плоскостных, 15-25% резьбовых, 6-7% конических, 2-3% сферических и др. [2]. Все эти соединения характеризуются различными конструктивными, технологическими и экономическими факторами: степенью относительной подвижности, возможностью разборки, технологичностью в сборке и демонтаже, видом контакта сопрягающихся поверхностей деталей, прочностью, химической стойкостью, затратами труда и средств на сборку и т.д.

Обобщенная классификация соединений деталей представлена:

Типы соединения деталей машин

1. По конструктивным признакам

   1. Подвижные

   2. Неподвижные

   3. Разьемные

   4. Неразьемные

2. По технологическим признакам

   1. Резьбовые

   2. Сварные

   3. Паяные

   4. Прессовыные

   5. Заклепочные

   6. Клеевые

   7. Вальцовачные

   8. Осуществляемые гибкой

3. По контактным признакам

   1. Соединения с непосредственным контактом по поверхности сопряжения

      1. Общим

      2. Линейным

      3. Местным

      4. Точечным

в. Соединения с контактом на поверхности сопряжения черех промежуточный слой

5. Общим

6. Местным

Выбор наиболее оптимального (экономичного) соединения осуществляется на основе технико-экономических показателей. Одним из таких показателей является отношение стоимости к эксплуатационной характеристике сборочной единицы (передаваемые силы или крутящий момент, допустимое напряжение, надежность и др.).

6. Методы сборки соединений деталей машин

Соединения деталей машин, получаемые при сборке, можно разделить на два вида: соединения без натяга и соединения с натягом.

Сущность сборки деталей без натяга заключается в том, что процесс соединения осуществляется за счет совмещения основных конструкторских баз присоединяемой детали со вспомогательными базами базирующей детали и последующим приложением силового замыкания (рис.3).

Сборка соединений деталей с натягом производится механическим и тепловым методами.

При механическом методе для получения посадок с натягом (прессовых) применяют механические и гидравлические прессы. Особые требования при этом предъявляются к точности совмещения поверхностей сопрягаемых деталей. Так, например, при запрессовке детали 1 в корпус 2 (рис.4) требуется: совместить до начала запрессовки ось шейки вала с осью отверстия, т.е. правильно расположить (забазировать) координатную систему вала относительно координатной системы отверстия; исключить возможность перекоса и смещения оси шейки вала относительно оси отверстия в процессе запрессовки; предотвратить попадание стружки между сопрягаемыми поверхностями деталей. Обеспечение этих требований осуществляется с помощью направляющих фасок, равномерной нагрузки и применения направляющих приспособлений.

Наибольшая величина силы Р запрессовки определяется по формуле

,

где f – коэффициент трения при запрессовке (в зависимости от материалов деталей, шероховатости поверхностей, смазки и др., он колеблется от 0,02 до 0,3);

d – диаметр охватываемой детали;

L – длина сопряжения;

p – напряжение сжатия на сопрягаемых поверхностях.

При тепловом методе сборка осуществляется посредством нагрева охватывающей детали или охлаждением охватываемой детали.

Температуру t_н, до которой необходимо нагреть охватывающую деталь, рассчитывают по формуле

где - максимальный диаметр охватываемой детали;

- минимальный диаметр охватывающей детали;

- минимальный зазор, обеспечивающий свободное соединение сопрягаемых деталей;

- коэффициент линейного расширения материала нагреваемой детали.

Для нагрева деталей используются, как правило, масляные ванны с различными источниками тепла или газовой среды.

Температура t_o, до которой необходимо охладить охватываемую деталь, определяется по формуле

.

Для охлаждения деталей используют твердую углекислоту (сухой лед, t = - 78,5⁰С); жидкие: азот (t = - 195,4⁰С), кислород (t = -182,5⁰С) или воздух (t = -190⁰С). Охлаждение деталей осуществляется в сетках, помещенных в термостатические камеры или шкафы.

При значительных величинах натяга применяют комбинированный способ, в котором охватывающую деталь нагревают, а охватываемую охлаждают.

При получении качественных соединений деталей с натягом имеют большое значение режимы и время проведения процесса, которые определяются экспериментальным путем.

Каждый из описанных методов сборки соединений с натягом имеют свои достоинства и недостатки.

К недостаткам сборки соединения деталей под прессом следует отнести: неравномерность деформации тонкостенных деталей; возможность повреждения сопрягаемых деталей; потребность в мощных прессах; более высокие требования к шероховатости сопрягаемых поверхностей.

Сборка соединений деталей с натягом методом нагрева охватывающей детали также имеет недостатки, к которым относятся: возможное изменение структуры материала; появление окалины, из-за которой соединение становится трудно разъемным; возникновение коробления деталей.

По сравнению с первым методом сборки он имеет рад преимуществ: прочность соединения увеличивается в 2-3 раза; возможность получения качественных соединений при больших натягах и др.

При охлаждении охватываемой детали таких недостатков не наблюдается. Однако способ охлаждения уступает методу нагрева, так как при этом способе возможна реализация посадок с относительно меньшими натягами, поскольку детали охлаждаются до фиксированных температурных перепадов.

Вывод: выбор метода получения посадок с натягом при разработке технологического процесса сборки зависит от большого числа факторов: технологического оснащения сборочных цехов, конструктивных особенностей сборочной единицы, технико-экономических показателей и других.