Расчет и выбор посадок с натягом

 

Посадки с натягом предназначены для получения неподвижных разъемных соединений без дополнительного крепления деталей. Относительная неподвижность деталей обеспечивается силами сцепления (трения), возникающими на контактирующих поверхностях вследствие их деформации, создаваемой натягом при сборке соединения.

 

 

Исходные данные:

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальный диаметр соединения	dn	80 мм.
Длина соединения	L	60 мм.
Внутренний диаметр вала	d1	20 мм.
Наружный диаметр втулки	d2	160 мм.
Осевая сила	Poc	2,5 кН.
Крутящий момент	M кр	100 Н м.
Материал изготовления вала	Сталь 40	-
Материал изготовления отверстия	СЧ 28	-
Рабочая температура деталей	tD =td	1000C
Система изготовления	CH	-

Вид сборки – прессование с небольшим количеством смазки

Требования:

1. Выполнить эскиз соединения.

2. Определить предельные расчетные (функциональные) натяги.

3. Определить предельные технологические (конструктивные) натяги.

4. Выбрать посадку по таблице предельных натягов или таблице основных отклонений и допусков.

5. Построить схему расположения полей допусков с указанием всех параметров соединения.

6. Определить коэффициенты запаса прочности и сцепления соединения.

7. Выполнить эскизы соединения и отдельных деталей с обозначением посадки.

8. Определить усилие запрессовки или температуру ступицы для термической сборки соединения.

 

3.1. Определяю наименьшее придельное давление

 

Наименьшее давление  на контактируемых поверхностях, необходимое для передачи крутящего момента и осевой силы без проворачивания или сдвига, равно:

 

 

 

где f - коэффициент трения. Для стали по чугуну f =0,07-0,12.

 

 

Схема соединения.

 

3.2. Определяю наименьший расчетный натяг

 

 

где С_d и С_D – коэффициенты Ляме вала и втулки: E_d и E_D – модули упругости материала вала и втулки,

 

 

где - коэффициенты Пуассона материала вала и втулки. Для стали , для чугуна

 (для отверстия) (для вала).

 

 

3.3. Определяю наибольше допустимое давление

 

 

где  и - пределы текучести материалов валов и отверстия

 

3.4. Определяю наибольший придельный натяг

 

 

3.5. Определяю придельный технологический натяг

 

придельный технологический натяг нахожу по выражениям:

 

 

где  -поправка на смятие шероховатости поверхности вала и втулки при сборке: -поправка на температурное расширение деталей: -поправка на уменьшение натяга при повторных запрессовках в процессе эксплуатации и ремонта (по экспериментальным данным ): x- коэффициент, учитывающий увеличения удельного давления у торцов втулки (определяю по графику в зависимости отношения )

 

График

для определения

коэффициента x:

 

 

где -коэффициент смятия шероховатости поверхности (0,25…0,35 для запрессовки со смазкой), К- коэффициент квалитета точности.

 

Расчетный допуск посадки равен:

Предварительно квалитет точности равен:

 

 

 

где i- единица допуска, для  i=1.9мкм. Ближайшее значение к=100 для 11-го квалитета, поэтому к=1.

 

 

Из-за уменьшения фактической площади контакта при увеличении шероховатости поверхности поправку на смятие шероховатости рекомендуется принимать не более

 и -предельно допустимые параметры шероховатости поверхности. Для размеров 18-120мм. ориентированно при прессовании можно принять =1,25мкм. и =2,5мкм.

 

 

Поправку на температурное расширение определяю по формуле

 

 

где и -коэффициенты линейного расширения: где и -рабочие температуры отверстия и вала: t-20⁰C- температура сборки.

 

 

Подставляю в формулу т.к. вал расширяется больше и необходимо компенсировать увеличение натяга.

 

Определяю x –l/d=60/80=0.75, поэтому х=0,9.

 

 

3.6. Выбираю посадку

 

предельные стандартные натяги

 

Технологический допуск посадки равен

 

 

Допуск на основную деталь –отверстие. равен:

 

 

Выбираю ближайший 10-го квалитета.

 

Основные отклонения равны

 

Принимаю что соответствует 9-му квалитету.

 

Предельные отклонения равны:

 

Предельные стандартные натяги:

 

 

Условия выбора посадок удовлетворяются:

 

 

Выбранная посадка записывается так:

 

Схема расположения полей допусков выбранной посадки.

 

3.7. Определяю коэффициенты запаса прочности и сцепления

 

коэффициенты запаса прочности равен:

 

- условия удовлетворяются.

 

коэффициенты запаса сцепления равен:

 

- условия удовлетворяются.

 

3.8. Определяю усилие запрессовки

 

Усилие запрессовки нахожу по формуле:

 

 

3.9. Определяю температуру нагрева втулки

 

В случае поперечного метода сборки необходимо определить температуру нагрева втулки по зависимости:

 

 

где -зазор при сборке, -температура при сборке.