9.3 З’єднання з натягом

З’єднання з натягом займають проміжне положення між роз’єм-ними і нероз’ємними з’єднаннями. У з’єднаннях з натягом (рисунок 9.5) навантаження передається за рахунок тертя між двома деталям, яке виникає після їх збирання з пружнопластичним деформуванням поверхні при незначній різниці посадочних розмірів. Збирання проводять механічним пресуванням або за допомогою нагрівання чи охолодження охоплюваної деталі. Спряжені поверхні переважно циліндричні типу вал – втулка, рідше конічні. Характерні посадки у з’єднанні з натягом H7/p6, H7/z6, H7/s6, H7/t6, H7/u7 і ін.

Рисунок 9.5 – З’єднання деталей з натягом

Є три групи посадок з натягом:

• важкі і особливо важкі (H/u H/x H/z) – мають великий натяг зі значним розкидом;

• середні (H/r Hs/ H/t) – використовують для запресовки втулок у шківи і зубчаті колеса, для встановлення бронзових вінців черв’ячних коліс, можуть передавати значні навантаження без додаткового кріплення;

• легкі (H/p) – характеризуються мінімальним гарантованим натягом і використовуються для з’єднання тонкостінних деталей при незначних навантаженнях.

Для матеріалів з’єднувальних деталей приймають: модулі пружності (для сталей МПа, для чавуна МПа, для бронзи МПа); коефіцієнт Пуассона (для сталі , для чавуна , для бронзи ); коефіцієнт запасу зчеплення приймають рівним .

Необхідний контактний тиск можна визначити з умови взаємної нерухомості деталей з’єднання:

- якщо з’єднання навантажене тільки осьовою силою

, (9.5)

де – коефіцієнт зчеплення, приймають для сталевих і чавунних деталей при складанні запресовкою , при температурному складанні , якщо одна з деталей сталева або чавунна, а інша бронзова або латунна, то ;

i – діаметр і довжина посадкової поверхні;

- якщо з’єднання навантажено обертаючим моментом

; (9.6)

- якщо з’єднання навантажене одночасно осьовою силою і обертаючим моментом

. (9.7)

Натяг визначають за формулою

, (9.8)

де

, ; (9.9)

– посадочний діаметр;

– діаметр отвору охоплюваної деталі (для суцільного вала );

– зовнішній діаметр деталі, що охоплює.

Висота i мікронерівностей посадкових поверхонь зада-ється.

Необхідний натяг визначають за формулою

.

Стандартну посадку підбирають по таблицях допусків і посадок так, щоб найменший натяг був би приблизно рівний значенню необхідного натягу .

Найбільший розрахунковий натяг визначають за формулою:

, (9.10)

де відповідає найбільшому натягу обраної посадки.

Найбільший контактний тиск , що може виникнути на посадковій поверхні з’єднувальних деталей, визначають за формулою

. (9.11)

Для перевірки міцності деталей з’єднання визначають еквівалентні напруги у небезпечних точках внутрішніх поверхонь, що охоплює й охоплюваної деталей і порівнюють із межею текучості матеріалу відповідної деталі. Звичайно перевірочний розрахунок на міцність виконують тільки для деталі, що охоплює, як менше міцної у з’єднанні.

Розрахункова формула

. (9.12)

Необхідну силу запресовки визначають за формулою

. (9.13)

Для з’єднання з нагріванням що охоплює або охолодженням охоплюваної деталі визначають необхідну різницю температур деталей за формулою

, (9.14)

де – найбільший натяг обраної посадки, мкм;

– зазор, необхідний для складання, прийнятий чисельно рівним основному відхиленню вала;

– номінальний посадковий діаметр, мм;

– температурний коефіцієнт лінійного розширення матеріалу що нагрівається або що охолоджується деталі (для сталі 1/град, для чавуна 1/град, для бронзи 1/град).

Приклад. Підібрати посадку з натягом, що забезпечує з’єднання вінця черв’ячного колеса з маточиною колеса. Момент, який передає колесо, Нм. Осьова сила на колесі Н. Матеріал вінця – бронза БрОФ 10-1 з МПа. Матеріал маточини колеса – сталь 40Л з МПа. Діаметр западин вінця колеса (зовнішній діаметр деталі, що охоплює) мм. Діаметр і довжина посадкової поверхні мм, мм. Діаметр вала мм. Розрахункова схема приведена на рисунку 9.2.

Розв’язок.

Розрахунок робимо у такій послідовності.

1. Приймаємо: для сталі МПа, ; для бронзи МПа, .

Коефіцієнт зчеплення при запресовці , коефіцієнт запасу зчеплення .

2. Визначаємо контактний тиск

МПа.

3. Визначаємо розрахунковий натяг

мкм,

де

;

.

4. Виготовлення посадкових поверхонь зубчастого вінця і центра колеса призначаємо з виступами мікронерівностей мкм.

Визначаємо необхідний натяг

мкм.

5. Найбільше близькою до підрахованої найменшому натягу є посадка діаметр 240 , для якої діаметр отвору венця , зовнішній діаметр центру колеса , найменший натяг мкм, найбільший мкм.

6. Визначаємо найбільший розрахунковий натяг

мкм.

7. Визначаємо найбільший контактний тиск

МПа.

8. Перевіряємо вінець черв'ячного колеса на міцність. Визначаємо еквівалентне напруження для небезпечних точок внутрішньої поверхні вінця

Умову міцності виконано.

9. Визначаємо силу запресовки

.

60