1.4. Сборка шпоночных, шлицевых и конических соединений

К неподвижным разъемным соединениям относят также шпоночные и шлицевые соединения, выполненные с переходными посадками, а также конические соединения.

В шпоночных соединениях наиболее широко применяют призматические и сегментные шпонки. В соединениях с этими типами шпонок сборка с валом производится с натягом. При этом шпонка запрессовывается в паз вала. Размеры шпонок выполняют по системе вала, так как посадки в пазах вала и охватывающей детали различны. Так, для призматических шпонок рекомендуются следующие посадки: соединение «шпонка – паз в валу» N9/h9; «шпонка – паз во втулке» D10/h9 или J9/h9.

В конструкциях машин применяют туго- и легкоразъемные шли-цевые соединения. Тугоразъемные шлицевые соединения выполняются с нагревом охватывающей детали до 80 - 120° или охлаждением охватываемой детали. Такой способ сборки соединения обеспечивает меньшее усилие сборки (запрессовки) и большую прочность посадки в соединении. При сборке легкоразъемных шлицевых соединений больших усилий запрессовки не требуется.

Штифтовые соединения применяются для обеспечения необходимого точного взаимного положения собираемых деталей, а также для передачи крутящих моментов. Они выполняются установкой в соединении цилиндрического или конического штифта. При применении конических штифтов отверстия под них должны обрабатываться совместно после сборки охватываемой детали с охватывающей. Отверстие в охватывающей детали может быть обработано предварительно до сборки.

Неподвижные разъемные соединения по коническим поверхностям используют для центрирования соединяемых деталей и передачи крутящих моментов, например, установка шкива на вал генератора. Обеспечение надежности конического соединения, как правило, дополняется применением еще одного соединения, например резьбового, штифтового, поджимом пружиной и т.п.

1.5. Сборка соединений с гарантированным натягом

Соединения с гарантированным натягом относятся к неподвижным неразъемным соединениям и применяя/ются для фиксированного положения присоединяемой детали или передачи крутящего момента. Соединение выполняют с применением методов силовой напрессовки (запрессовки) или предварительного температурного воздействия на собираемые детали.

Прочность соединения и усилие запрессовки определяются уравнением:

где f_п - коэффициент трения при запрессовке; d,L - соответственно номинальный диаметр и длина сопрягаемых поверхностей; Р - удельное давление на сопрягаемых поверхностях (Н/м²).

Удельное давление Р определяют по формуле:

где  - расчетный натяг в соединении; /

1 и 2 - коэффициенты Пуассона материалов соответственно охватываемой и охватывающей деталей (для чугуна  = 0,25, для стали  = 0,3);

D, d, d₀ - соответственно диаметры: наружный охватывающей втулки, сопрягаемых поверхностей и отверстия в охватываемой детали (во втулке, в валу); Е₁, Е₂ - модули упругости материалов охватываемой и охватывающей деталей.

Для повышения надежности сборки соединения с натягом на сопрягаемых поверхностях делают заходные фаски. Причем на валу рекомендуется выполнять одну фаску под углом 10 - 15° или две фаски: первая под углом 30 - 45°, вторая под углом 10 - 15°; на втулке - фаску углом 45°. Скорость напрессовки детали не должна превышать 7 - 10 мм/сек., что обеспечивает наибольшую прочность соединения.

Сборка соединений с натягом выполняется с применением специальных оправок, исключающих смещение и перекосы соединяемых поверхностей. Сборку ведут с применением стационарных или переносных прессов, струбцин и различного типа пресс - скоб.

Если условия работы сопрягаемых поверхностей тяжелые, то сборку соединения осуществляют с применением температурного воздействия на соединяемые детали. Прочность соедине/ния при этом превышает в 1,5-2,5 раза прочность соединения, собранного запрессовкой. Объясняется это тем, что при указанных выше условиях микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при запрессовке, а как бы сцепляются. Температура нагрева (охлаждения), необходимая для получения достаточного сборочного зазора S в соединении, равна:

г де  - требуемый натяг в соединении; d - номинальный диаметр сопрягаемых поверхностей; S - сборочный зазор, мм, принимают S = 0,01d;  - коэффициент линейного расширения материала детали; t_ц - температура на рабочем месте (в цеху); знак «+» применяют при нагреве детали, знак «–» при охлаждении.

Следует отметить, что нагрев охватывающей детали, особенно сложной формы, может привести к обр/азованию погрешностей формы и изменению структуры и свойств материала. Так, подшипники качения нагревают в моторном масле, нагретом до температуры не более 95° С.

Применение охлаждения охватываемой детали с последующим ее расширением исключает все эти недостатки. В качестве хладоносителя применяют твердую углекислоту (СО₂) со спиртом, охлаждение до – 78°С, или жидкий азот, температура – 195С.