СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ, СОБИРАЕМЫХ МЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

В зависимости от передаваемых нагрузок при оценке прочности прессовых соединений определяют: конечные усилия запрессовки F3 усилия распрессовки Fp или крутящие моменты Мкр, соответствующие началу взаим­ного сдвига деталей; усилия распрессовки Fy или кру­тящие моменты Му при установившемся процессе отно­сительного продольного или кругового смещения дета­лей (рис. 2.4).

Усилия запрессовки Fs достаточно просто фиксиру­ются в процессе сборки в виде диаграмм или показаний приборов и, как правило, служат критерием качества. Соответствие между усилиями запрессовки и распрес­совки устанавливают посредством коэффициента отно­сительной прочности q>=Fp/F3. В условиях производства диаграммы запрессовки чувствительны ко всякого рода изменениям посадочных поверхностей, что отражается на величине ф. Из-за значительного рассеяния усилий запрессовки контроль качества сопряжения по диа­граммам запрессовки подвергается справедливым кри­тическим замечаниям [1, 10]. Однако, учитывая его простоту, этот способ контроля по-прежнему распрост­ранен в промышленности.

В соответствии с приведенными диаграммами (см. рис. 2.4) различают: коэффициенты трения при за­прессовке f3, коэффициенты трения в начальный момент осевого /р или кругового /кр сдвига и коэффициенты трения в процессе установившегося движения в осевом /р. у и круговом /«р., направлениях. Опытные значения коэффициентов трения при запрессовке и распрессовке приведены в табл. 2.2, где в числителе даны диапазоны изменения коэффициентов трения, а в знаменателе — их средние величины из п опытов.

Для стальных сопрягаемых поверхностей коэффи­циенты трения меняются в пределах: при запрессовке /8=0,054 ...0,22; при распрессовке /р=0,086... 0,25;

Fp у=0,083 ...0,184; при проворачивании fKP=0,11 ...0,18, Если пренебречь менее достоверными величинами коэф~ фициентов трения в соединениях малых размеров (с/<50 мм), то диапазон их изменения при запрессовке и распрессовке сузится до /3=0,086... 0,14, /р= = 0,106...0,233.

Значительные разбросы коэффициентов трения за­висят от многих факторов, в том числе и от качества обработки и чистоты сопрягаемых поверхностей. Применительно к колесным парам железных дорог этот вопрос подробно рассмотрен в работе [10]. Было испы­тано 10 сочетаний соединений оси с колесным центром (по 8—10 штук в каждом сочетании), отличающихся обработкой оси и отверстия ступицы колесного центра. Результаты средних значений усилий запрессовки F3 И распрессовки Fp, приведенные к натягу в 120 мкм, представлены на рис. 2.5. Наименьшей прочностью об­ладают соединения с грубообточенными посадочными поверхностями, наибольшей — со шлифованными по­верхностями. В то же время на соединениях со шлифо-

Продолжение табл. 2.2

Ванными поверхностями получены небольшие усилия F3 И наибольшее значение коэффициента относительной прочности (ф=2,12). У соединений с грубообточенными поверхностями tp=l,17. Взаимосвязь между прочностью соединения и качеством обработки выявлена также в процессе тензометрирования ступицы колеса, прово­димого параллельно с испытаниями на сдвиг. Наиболь­шие напряжения от посадки зарегистрированы у соеди­нений, охватывающая поверхность которых обрабаты­валась шлифованием или пуансированием, охватывае­мая—шлифованием или накаткой. Влияние шерохова­тости на прочность соединений представлены в табл. 2.3, где приведены средние величины для партий из шести образцов с R.Z —18 мкм и восьми образцов с Rz=36 мкм. В образцах с Rz=36 мкм усилия F3 среднем меньше на 26%, a Fp —на 42%. Хотя натяги после распрессовки практически оказались равными, потеря натяга после распрессовки для первой партии образцов составила 24 мкм, для второй — 35 мкм.

Обширные исследования влияння чистоты и методов обработки посадочных поверхностей на прочность соединения проведены А. Б. Короной [25]. Коэффициенты трения определяли на образцах D=40 мм и /=60 мм прн запрессовке всухую и в процессе прово­рачивания. Независимо от материала деталей, шероховатости и спо­собов механической обработки с ростом давлений выявлено сниже­ние коэффициентов трения, особенно существенное в области р=10...60 МПа, где они уменьшаются в 2 раза и более, прн дальнейшем росте давления коэффициенты трения меняются не­значительно. Последующими исследованиями других авторов такая резкая зависимость коэффициентов трения от давления не установ­лена. Скорее всего надо согласиться с замечанием Д. Н. Решетова [42], что это несоответствие методического характера.

Опыты А. Б. Короны выявили существенное влияние шерохова­тости на прочность соединений; с уменьшением Ra до 0,16— 0,63 мкм коэффициенты трения возрастают, а затем начинают умень­шаться.

Влияние шероховатости на прочность прессовых н тепловых со­пряжений с обкатанными валами исследовано на образцах D= = 45 мм, у которых втулки были расточены (Яа~Ъ мкм), а валы после накатки шлифованы (Ra=0,32 мкм), либо проточены (Ra= =2,5 мкм) [1]. Независимо от метода сборки прочность соединений со шлифованными валами в среднем на 10% оказалась выше, чем с обточенными.

Специфичным вопросом для прессовых соединений является выбор вида смазки посадочных поверхностей. Она должна препят­ствовать образованию задиров на сопрягаемых поверхностях и ие вызывать существенного снижения прочности соединений. Сведения о влиянии смазкн на качество сопряжений приведены в работе [44]. Считается, что лучше всего предъявленным требованиям отве­чают растительные масла (подсолнечное или льняное, сырое или Вареное).

Сравнительная прочность прессового соединения при смазке

Тутной, авиамаслом н без смазки рассматривалась Г. Я. Андреевым 1]. По сравнению с соединениями без смазкн применение авиа­масла снижает их прочность на 18%, применение ртутной смазки— на 210%.

При расчете прочности соединений возникает вопрос, какими коэффициентами трения пользоваться: fp, fKР Или /р. у, /кР. у- Авторы работ [8, 44] рекомендуют проч­ность соединений оценивать по коэффициентам трения при установившемся движении: fp.y, fKР. у. На наш взгляд, будет вернее вести расчет по коэффициентам трения fp, /Кр - В этом случае нет необходимости опери­ровать двумя запасами прочности соединений, соответ­ствующих отношению наибольшей величины действую­щей нагрузки к расчетной и разнице в передаче на­грузок в состоянии покоя и в процессе установившегося относительного движения сопрягаемых деталей. Коэф­фициенты трения покоя имеют меньшие разбросы и полнее отражены в литературе.