Достоинства соединений с натягом

1) Простота конструкции и хорошее базирование соединяемых деталей. 2) Большая нагрузочная способность.

Недостатки соединений с натягом

1) Сложность сборки и особенно разборки. 2) Рассеивание прочности соединения в связи с колебаниями действительных посадочных размеров в пределах допусков.

Расчет на прочность соединений с натягом

Прочность соединения обеспечивается натягом, который образуется в выбранной посадке. Значение натяга определяется потребным контактным давлением р_m на посадочной поверхности соединяемых деталей. Это давление должно быть таким, чтобы силы трения, возникающие на посадочной поверхности соединения, оказались больше внешних сдвигающих сил. Критерием работоспособности соединений с натягом является контактная прочность. Контактные давления в направлении длины деталей изменяются по закону кривой (рис.4.2.11). Концентрация давлений у краев отверстия вызвана вытеснением сжатого материала от середины в обе стороны. У торцов они больше средних давлений в 2…3,5 раза. Расчет на прочность деталей соединения основан на предположении, что контактные давления распределяются равномерно по поверхности контакта. Опасным элементом соединения, как правило, является охватывающая деталь.

Рисунок 4.2.11 Распределение сил и напряжений в соединениях с натягом

Взаимная неподвижность деталей соединения с натягом обеспечивается соблюдением условия: p_m>[p_v]_max где [p_m]_max=0,5 - максимальное контактное давление, допускаемое прочностью охватывающей детали, -предел текучести материала охватывающей детали. При нагружении соединения осевой силой F

где р_m — среднее контактное давление, К = 2…4,5 — коэффициент запаса сцепления для предупреждения контактной коррозии (изнашивания посадочных поверхностей вследствие их микроскольжения при действии переменных нагрузок, особенно в период пуска и остановки), d, l — диаметр и длина посадочной поверхности, f—коэффициент сцепления (трения). При нагружении соединения вращающим моментом Т (рис.4.2.11) center> При сборке соединения микронеровности посадочных поверхностей частично срезаются и сглаживаются

Рисунок 4.2.12 Образование посадки с натягом

Для компенсации этого в расчет вводят по правку u. Если соединение с натягом подвержено нагреву в процессе работы и собрано из деталей разных материалов (например, соединение бронзового зубчатого венца червячного колеса с чугунным или стальным центром), то вследствие температурных деформаций деталей происходит ослабление натяга соединения. Для компенсации этого в расчет вводят поправку на температурную деформацию . Максимальный допустимый натяг соединения, гарантирующий прочность охватывающей детали: . Минимальный допустимый натяг соединения, гарантирующий прочность охватывающей детали: По значению минимального и максимального натягов подбирают стандартную посадку. 1. Для облегчения установки под прессом и во избежание образования заусенцев, соединяемые детали должны иметь приемные фаски (рис. 4.2.13).

Рисунок 4.2.13 Приемные фаски для соединения с натягом

При наличии свободного места на валу рекомендуется выполнять центрирующий участок со свободной посадкой (рис.4.2.14.б). 2. Для повышения усталостной прочности вала под ступицей обычно номинальный посадочный диаметр увеличивают с применением плавных переходов – галтелей (рис. 4.2.14.а). Для той же цели могут быть применены разгрузочные канавки на валах у ступиц (рис. 4.2.14.б) или на торцах ступиц (рис. 4.2.14.в), укорочение посадочной части вала (рис.4.2.14.а).

Рисунок 4.2.14 Конструктивные особенности вала и ступицы в соединениях с натягом

Разъемные соединения. Типы резьбы

Общие положения

Разъёмными называют соединения, разборка которых происходит без нарушения целостности составных частей изделий. Наиболее распространёнными в машиностроении видами разъёмных соединений являются: резьбовые, шпоночные, шлицевые, клиновые, штифтовые и профильные.

Резьбовые соединения

Резьбовым называют соединение составных частей изделия с применением детали, имеющей резьбу. Резьба получается прорезанием на поверхности стержня канавок при движении плоской фигуры – профиля резьбы (треугольника, трапеции и т.д.)

Достоинства резьбовых соединений

1) универсальность, 2) высокая надёжность, 3) малые габариты и вес крепёжных резьбовых деталей, 4) способность создавать и воспринимать большие осевые силы, 5) технологичность и возможность точного изготовления.

Недостатки резьбовых соединений

1) значительная концентрация напряжений в местах резкого изменения поперечного сечения; 2) низкий КПД подвижных резьбовых соединений.

Классификация резьб

1) По форме поверхности, на которой образована резьба (рис. 4.3.1): - цилиндрические; - конические.

Рисунок 4.3.1 Виды резьбы по форме поверхности

2) По форме профиля резьбы: - треугольные (рис.4.3.2.а), - трапециидальные (рис. 4.3.2.б), - упорные (рис.4.3.2.в), - прямоугольные (рис.4.3.2.г) и - круглые (рис. 4.3.2.д).

Рисунок 4.3.22 Формы профиля резьбы

3) По направлению винтовой линии: правая и левая. 4) По числу заходов: однозаходные, многозаходные (заходность определяется с торца по количеству сбегающих витков). 5) По назначению: - крепёжные, - крепёжно-уплотняющие, - резьбы для передачи движения.

Крепежные резьбы применяют в резьбовых соединениях. Они имеют треугольный профиль, который характеризуется большим трением, предохраняющим резьбу от самоотвинчивания, высокой прочностью и технологичностью. Крепежно-уплотняющие резьбы применяют в соединениях, где требуется герметичность. Эти резьбы также треугольного профиля, но без радиальных зазоров. Резьбы для передачи движения применяются в винтовых механизмах и имеют трапецеидальный или прямоугольный профиль, который характеризуется меньшим трением. Основные геометрические параметры резьбы Наружный диаметр болта d, гайки D (рис.4.3.3.3); внутренний диаметр болта d₁, гайки D₁; средний диаметр болта d₂, гайки D₂; угол профиля α; шаг резьбы р – расстояние между одноименными сторонами двух соседних витков в осевом направлении ; ход резьбы р_h = zp – расстояние между одноименными сторонами одноименными сторонами одного и того же витка в осевом направлении; число заходов z; угол подъёма резьбы ( чем больше заходность резьбы, тем больше угол подъема резьбы).

Рисунок 4.3.3 Геометрические параметры резьбы