Главная > Расчет на прочность деталей машин
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Глава 6. СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАТЯГОМ

Соединение деталей машин с натягом осуществляют за счет упругости от предварительной деформации деталей.

С помощью натяга — разности посадочных размеров сопрягаемых деталей — можно соединять детали как с цилиндрическими (рис. 1), так и с коническими поверхностями контакта.

Рис. 1. Соединение с натягом

Основное применение имеют цилиндрические соединения с натягом, называемые часто поессовыми Эти соединения просты в изготовлении, обеспечивают хорошее центрирование сопрягаемых деталей, могут воспринимать значительные статические и динамические нагрузки (радиальные и осевые).

Основные недостатки соединений: сложность демонтажа, возможность повреждения посадочных поверхностей при разработке, ограниченность несущей способности, особенно при наличии вибраций, возникновение фрет-тинг-коррозии, связанной с взаимными микросмещениями деталей, концентрацией напряжений.

Взаимное смещение деталей в прессовых соединениях предотвращается за счет сил трения на поверхностях контакта, поэтому нагрузочная способность соединений определиется преимущественно натягом, который назначают в соответствии с посадками, установленными ГОСТ 25347-82.

Однако возможны случаи, когда посадка не может быть реализована в конструкции по условиям прочности. Поэтому при проектировании соединений должны быть удовлетворены как требования неподвижности соединений, так и условия прочности деталей.

УСЛОВИЯ НЕПОДВИЖНОСТИ и КОНТАКТНЫЕ ДАВЛЕНИЯ В СОЕДИНЕНИЯХ

Для обеспечения неподвижности соединений средние (номинальные) контактные давления должны быть такими, чтобы силы трения превышали внешние сдвигающие силы.

При нагружении осевой силой А (рис. 2)

при нагружении крутищим моментом

при совместном действии осевой силы и крутящего момента

В формулах — коэффициент запаса сцепления, обычно принимают — коэффициент трения; — соответственно диаметр и длина посадочной поверхности.

Рис. 2. К расчету соединений с гарантированным натягом

Значения коэффициентов трения для прессовых соединений даны в табл. 1. При сборке стальных и чугунных деталей гидропрессованием (с подводом масла) принимают

Для соединений, работающих при переменной внешней нагрузке с частотой Гц, значения коэффициентов трения следует понижать на 30—40%.

Из формул (1) и (3) следует, что несущая способность соединений при статических (постоянных) нагрузках определяется номинальными (средними) контактными давлениями. Эти давления зависят от натяга в соединении и условий работы (температурных и др.).

1. Значения коэффициентов трення (сцепления) при посадках с гарантированным натягом (охватываемая деталь из стали)

(см. скан)

Рис. 3. Соединения колец

Соединения тонкостенных колец (рис. 3). Контактное давление определяют из условия совместности перемещений колец 1 и 2.

где — диаметральный натяг. Радиальные перемещения колец

где — контактное давление; А, — коэффициент радиальной податливости кольца — номер кольца);

где — радиус срединной поверхности кольца толщиной — модуль упругости материала кольца. Из соотношения (4) и (5) следует:

а изменение радиуса кольца после запрессов

Изменение диаметров свободной поверхности необходимо учитывать при посадке подшипников на валы, так как излишний иатяг может не только существенно уменьшить радиальный зазор в подшипниках, но и привести к защемлению тел качения.

Окружное напряжение для тонких колец

где — относительная деформация колец;

Наибольший допустимый натяг в соединении из условия появления допустимых пластических деформаций

где — наименьшее значение (из двух) предела текучести материала кольца ).

Если соединение будет работать при повышенной температуре, то произойдет расширение колец и натяг в соединении изменится на величину

и станет равным

где — соответственно коэффициент линейного расширения и изменение температуры кольца; — первоначальный натяг.

В этом случае контактное давление

Окружные напряжения и наибольший натяг в соединении при повышенной температуре можно вычислить по формулам (9) и (10), подставляя в них значения соответствующие рабочей температуре.

Если то при найдем температуру, при которой иатяг в соединении исчезает:

Если кольца вращаются вокруг продольной оси с угловой скоростью

то радиальные смешения колец от центробежных сил

где — плотность материала кольца.

Изменение натяга составит

Так как отношение для большинства материалов (сталь, сплавы титана, алюминия и др.) приблизительно одинаково, то

Из соотношения (17) следует, что во вращающихся соединениях обычно происходит уменьшение натяга.

Угловая скорость (предельная), при которой натяг исчезнет (освобождающая частота вращения),

Соединения дисков и толстостенных цилиндров (рис. 4). После запрессовки дисков (цилиндров) возникнут контактные давления которые для деталей одинаковой ширины (длины) можно считать постоянными в зоне контакта.

Условия совместности перемещения дисков описываются соотношением (4), а связь радиальных смещений с давлениями в зоне контакта — зависимостями (5).

Используя решения, приведенные в гл. 16, коэффициенты радиальной податливости дисков 1 и 2 можно записать в виде

где — коэффициенты;

В отношениях (19) и — диаметры деталей (см. рис. 4); — коэффициенты Пуассона.

Контактное давление связано с натягом, как и прежде, соотношением (7). С учетом равенств (19) и (20) получим

В табл. 2 приведены значения коэффициентов для стальн х деталей.

Уменьшение внутреннего диаметра охватываемой детали

а увеличение наружного диаметра охватывающей детали

Напряжения в первом диске (цилиндре)

Рис. 4. Соединения дисков (цилиндров

2. Значения коэффициентов для стальных деталей

(см. скан)

Напряжения во втором диске (цилиндре)

диаметр сечения, в котором вычисляют напряжения.

Изменение напряжений в деталях соединений с натягом показано на рис. 5. Наибольшие напряжения возникают с внутренней поверхности охватывающей детали Условие отсутствия пластических деформаций

Рис. 5. Напряжения в прессовом соединении дисков

Наибольшие давления в зоне контакта

и наибольший расчетный натяг в соединении (по условию возникновения пластических деформаций)

Если соединение подвержено действию повышенных температур, то последовательность расчета в этом случае сохраняется такой же, как и для колец.

Для вращающихся относительно продольной оси соединений дисков уменьшение натяга при составит

где — коэффициент Пуассона,

Контактное давление в соединении

Угловая скорость, при которой натяг в соединении исчезнет

Соединения дисков и валов. Если сопрягаемые детали имеют различную

Рис. 6. Сеточная разметка и распределение контактных напряжений в соединениях с натягом

длину, то контактные давления распределяются по посадочной поверхности неравномерно.

На рис. 6 показано распределение давлений по длине соединений стальных валов и втулок (дисков) при диаметральном натяге мкм. полученное из численного решения контактных задач (см. гл. 26 и 29). Наибольшие давления концентрируются вблизи краев втулок, что связано с влиянием выступающих концов вала, затрудняющих его деформацию в пределах соединения.

При уменьшении толщины втулки и, как следствие, увеличении ее радиальной податливости наблюдается снижение теоретического коэффициента концентрации напряжений (рис. 7; — номинальное контактное давление, вычисляемое по формуле (21)).

С увеличением длины втулки (толщины диска) от до значение максимального контактного давления на кромке возрастает на 30—40% (большие значения соответствуют толстостенным втулкам).

Значения максимальных контактных давлений у торцов ступенчатых втулок практически такие же, как и в соединениях с цилиндрическими втулками соответствующих толщин.

В соединениях стальных валов с дисками (втулками) из чугуна (модуль упругости приблизительно на 30% ниже, чем для соединений со стальными дисками.

Рис. 7 Теоретический коэффициент концентрации напряжений в соединении с гарантированным натягом

1
Оглавление
email@scask.ru