Допустимий умовний тиск зубчатих (шліцьових) з’єднань

Термічна обробка і середня твердість поверхні
без обробки НВ 218	покращення НВ 270	гартування			цементація або азотування 60 HRC
		40 HRC	45 HRC	52 HRC
Найбільший тиск [зм]умовн., , МПа
95	110	135	170	185	205

6.3. Пресові з’єднання

6.3.1.Загальні відомості. З’єднання деталей за допомогою посадок з гарантованим натягом називають пресовими. Найбільш поширеними є циліндричні пресові з’єднання, тобто такі, в яких одна деталь, що має отвір, охоплює іншу (вал) по циліндричній поверхні. Натягом називають позитивну різницю діаметрів вала B та отвору A: N = B - A. Після складання деталей у вузол за посадкою із гарантованим натягом внаслідок пружних та пластичних деформацій діаметр d посадочної поверхні стає загальним (рис. 6. 11). При цьому на поверхні виникає питомий тиск р і відповідні йому сили тертя, які забезпечують нерухомість з’єднання при обертовому та осьовому навантаженні.

З

Рис. 6.11. Технологія створення пресового з’єднання

а способом складання циліндричні з’єднання з натягом ділять на з’єднання, які складають запресуванням, і з’єднання, які складаються з попереднім нагріванням деталі охоплючої (маточини) або з охолодженням охплюваної деталі (вала).

Прикладами використання пресового з’єднання є: кривошипи, пальці кривошипів, деталі складових колінчастих валів, колісні центри і бандажі залізничного рухомого складу, вінці зубчатих і черв’ячних коліс, диски турбін, ротори електродвигунів, підшипники кочення та ін.

Переваги пресового з’єднання: простота і технологічність, низька вартість і можливість масового використання, точне центрування деталей і рівномірне розподілення навантаження по всій посадочній поверхні, можливість передачі великого знакозмінного навантаження, в т. ч. вібраційного і ударного. Недоліки з’єднання: складність складання і особливо розбирання, підвищені вимоги до точності виготовлення деталей з’єднання, залежність навантажувальної здатності пресового з’єднання від випадкових факторів – величини розсіювання коефіцієнта тертя і натягу, впливу температури на міцність з’єднання.

6.3.2. Розрахунок пресових з’єднань необхідно виконувати за двома критеріями: а) за умовою міцності (нерухомості) безпосередньо з’єднання; б) за умовою міцності деталей.

Умова міцності з’єднання при його навантаженні осьовою силою F_а (рис. 6.12):

(6.12)

де K - коефіцієнт запасу, K= 1,5 ... 4; p - тиск на поверхні контакту; f - коефіцієнт тертя, для сталі і чавуна, f = 0,08 ... 0,10 - при складанні запресуванням; f = 0,12 ...0,15 - при складанні з нагріванням або охолодженням однієї із деталей.

Рис. 6.12. Схема розрахунку пресових з’єднань

З формули (6.12) необхідний тиск на посадочний поверхні

. (6.13)

Умова міцності з’єднання при його навантаженні обертаючим моментом T:

(6.14)

Звідси тиск р на посадочній поверхні з’єднання:

. (6.15)

При сумісній дії осьової сили F_а і обертаючого моменту T маємо:

(6.16)

де F_t - колова сила,

З формули (6.15):

. (6.17)

Розрахунковий натяг N_p з’єднання визначається за теорією товстостінних циліндрів:

(6.18)

де C₁, C₂ - коефіцієнти Ляме:

; ,

Е₁, Е₂ і μ₁, μ_{2 -} модулі пружності й коефіцієнти Пуассона матеріалів вала і втулки; для сталі μ = 0,25 ... 0,30, для чавуна μ = 0,25 ... 0,27.

Дійсний натяг N_д з поправкою на зрізання шорсткості поверхні:

, (6.19)

де R_z1, R_z2 – висоти нерівностей контактуючих поверхонь з’єднання.

Якщо складання з’єднання виконують шляхом нагрівання або охолодження однієї із деталей, то .

6.3.3. З’єднання посадкою на конус подібне пресовому і використовується для закріплення деталей на кінцях валів (рис. 6.13). Тиск на конічній поверхні створюється в результаті загвинчування гайки. З’єднання посадкою на конус на відміну від пресового з’єднання легко монтується і демонтується.

Умова міцності з’єднання при навантаженні його обертаючим моментом T при заданих розмірах та силі загвинчування F_зг записується так:

(6.20)

д

Рис. 6.13. З’єднання посадкою на конус

е K - коефіцієнт запасу, K = 1,2 ...1,5; f - коефіцієнт тертя, f = 0,11 ... 0,13; при стандартній конусності 1:10 кут α = 2˚51′40″; сила затягування знаходиться за формулою (6.4), в якій , де - довжина стандартного ключа (d - діаметр різьби), F_к 150...200 Н - сила на ключі.

Якщо умова (6.20) не виконується, з’єднання посилюють шпонкою.