Соединения натяг, шлиц, шпонка / Лекция 15_Соединения_натяг_шлиц_шпонка
.pdf
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
оединения с натягом – разностью посадочных змеров – осуществляют за счет сил упругости от едварительной деформации деталей.
оединяют детали с соосными цилиндрическими и ническими (редко) поверхностями.
Способы соединения с натягом:
•Механический
•Термический
•Гидрозапрессовка
Достоинства соединения с натягом:
•Простота в изготовлении
•Обеспечивают хорошее центрирование и фиксирование взаимного расположения сопрягаемых деталей
•Могут воспринимать значительные статические и динамические нагрузки
Недостатки соединения с натягом:
•Сложность монтажа – демонтажа и возможность повреждения поверхностей
•Склонность к контактной коррозии из-за неизбежных осевых микросмещений
•Пониженная прочность при переменных нагрузках
1
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
Критерии работоспособности соединений с натягом
Виды повреждений соединений с натягом
Сползание (взаимное осевое смещение) |
|
Разрушение деталей соединения |
|
|
|
Запас сцепления |
|
Наибольший натяг |
|
|
|
Несущая способность |
|
Прочность |
|
|
|
Критерии |
|
работоспособности |
2 |
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
|
Несущая способность |
агрузка (осевая сила, вращающий момент) от одной детали к другой передается за счет си епления, наибольшее значение которых равно силам трения.
словие взаимной неподвижности деталей соединения имеет вид:
Q≤ Ff
–внешняя сдвигающая сила; Ff – сила сцепления (трения).
Сдвигающая сила может быть осевой Fa и тангенциальн Ft (от действия вращающего момента). Тог результирующая сила равна:
|
|
Ft = |
2T |
Q = Fa2 + Ft2 |
|
||
|
|
|
d1 |
|
|
|
3
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Несущая способность |
|
|
||
|
Сила сцепления |
образуется на |
|||
|
поверхности контакта благодаря |
||||
|
контактным напряжениям q. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
τ = fqH |
|
Ff = fqH πdl |
|
τ – удельная сила трения;
qH – среднее контактное напряжение;
d и l – диаметр и длина сопряжения.
Условие неподвижности: Q ≤ fqH πdl
агрузочная способность соединения определяется (при заданных материалах и размера |
||||
нтактными напряжениями: |
|
|
|
|
qH = |
kQ |
4 |
||
|
||||
|
fπdl |
|||
|
|
|||
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
Нагрузочная способность соединения определяется (при заданных материалах и размерах) контактными напряжениями:
qH = fkQπdl
k = 1.5…2.0 – коэффициент запаса сцепления, учитывающий рассеяние коэффициентов трения и погрешности формы поверхностей, переменность нагрузки, …
коэффициенты трения
5
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
Расчетный радиальный натяг:
∆Р = δ2Р = u2 −u1
δР – расчетный диаметральный натяг равен разности посадочных диаметров dB и dA идеально точных деталей; u1 и u2 – радиальные перемещения точек поверхности деталей 1 и 2..
6
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
В предварительном расчете полагают, что контактные напряжения распределены равномерно и решают задачу Ламе о сопряжении двух толстостенных цилиндров.
u1 = −λ1qH ; u2 = λ2qH .
Коэффициенты радиальной податливости λ1 и λ2 равны соответственно:
|
|
d |
1 |
+ (d d )2 |
|
|
|
|
||||||
λ = |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
− µ |
; |
|||
|
|
|
|
−(d d )2 |
||||||||||
1 |
2E1 1 |
|
1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
d |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
λ2 = |
|
|
|
1 |
+ (d d2 ) |
|
+ µ2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2E2 1 |
−(d d |
2 |
)2 |
. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δР 1 |
|
δР = |
2(λ1 +λ2 ) |
kQ |
– расчетное значение диаметрального |
||||
|
|
тогда |
|
натяга, |
обеспечивающее передачу |
||||
qH = 2 λ1 +λ2 |
fπdl |
||||||||
|
нагрузки от одной детали к другой. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
δmin |
= δР +1.2(Rz1 + Rz2 ) |
|
|
|||
|
|
|
|
Rz =0.4...10 мкм |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
Натяг вызывает в соединяемых деталях радиальные σr и окружные напряжения σθ .
НАПРЯЖЕНИЯ |
|
в охватываемой детали |
в охватывающей детали |
(вале): |
(ступице): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 −(d1 d* )2 |
|
|
1 −(d2 |
|
d* )2 |
|
||||||
|
σr 1 = −qH 1 −(d1 d )2 ; |
|
σr 2 = qH (d2 d )2 −1 ; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
1 +(d1 d* )2 |
|
|
|
1 +(d2 |
|
d* )2 |
|
|||||
|
σθ1 = −qH |
|
|
. |
|
σθ2 = qH |
|
|
. |
|
||||||
|
1 −(d1 d )2 |
(d1 d )2 −1 |
|
|||||||||||||
Наибольшие напряжения возникают у внутренней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
σэкв = σθ −σr = |
|
2qH |
|
|
≤ σТ |
|
|||||||||
поверхности охватывающей детали (d |
|
= d). |
|
|
|
|
|
|||||||||
* |
|
|
|
2 |
|
|||||||||||
Условие отсутствия пластических деформаций: |
|
|
|
|
|
|
1 −(d d 2 ) |
|
|
|
|
|||||
Наибольшие напряжения в зоне контакта: |
|
|
|
qHmax |
=0.5σТ [1 −(d d 2 )2 ] |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Соответствующий напряжениям наибольший натяг: |
|
δmax |
= σТ (λ1 +λ2 )[1 −(d d 2 )2 ] |
|
|
|||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
Посадку выбирают, сравнивая расчетные и стандартные значений δmin и δmax.
8
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
9
ДМиОК |
Разъемные соединения, упругие элементы маши |
|
|
Шпоночные соединения
поночное соединение – соединение зацеплением с помощью шпонки соосных деталей илиндрическими (коническими) поверхностями контакта.
10