СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

ОСОБЕННОСТИ конструирования конических соединения

В процессе конструирования конических соединений наряду с определением натяга, как основного пара­метра, и габаритных размеров значительное внимание должно быть уделено выбору конусности и конструк­тивному оформлению маслораспределительных кана­вок и маслоподводящих каналов. В машиностроении широко применяют конусность 1 :50, при которой сое­динения имеют малый перепад диаметров, легко под­даются разборке, обладают прочностью, близкой к ци­линдрическим соединениям, позволяют осуществлять эффективный контроль натягов и применять приспо­собления для накатки роликами.

Из условия прочности сопряжения ширина масло - распределительной канавки должна быть как можно меньшей, однако достаточной для обеспечения удовлет­ворительной разборки соединений. Влияние ширины канавки проверяли на четырех образцах D = 74 мм раз­ной длины, в которых ширину канавки последователь­но растачивали от исходной Д/=4 мм до Д/= 16.. .24 мм. Установлено, что увеличение ширины канавки в 5— 6 раз по сравнению с исходной не меняет напряжен­ного состояния деталей при разборке и давление мас­ла рм снижается незначительно. Так, в соединении длиной 250 мм при шестикратном увеличении ширины канавки давление масла снизилось на 26%. Исходя из проведенных опытов и обобщения производственного опыта рекомендуется принимать ширину канавки Д/=4...10 мм в зависимости от длины соединения:

I, мм....................... 40—80 80—120 120—160 свыше 160

А/, м....................... 4 6 8 10

Конструктивное исполнение канавок показано на рис. 6.3. Обязательным должно быть закругление кро-

Рис. 6.3. Маслораспределительиые ка­навки

Мок. Глубину канавки выбирают конструктивно, но не менее 0,5 мм. Резьбовые отвео - стия в деталях, служащие для крепления маслоподводящего уст­ройства (рис. 6.4), должны обес­печивать достаточную прочность резьбы, сохранность центровоч­ных фасок и хорошую плотность при нагнетании масла. При сборке соединений тепловым способом применяют резьбы Ml6x1,5 или М20Х1,5. Из условия прочности предпочтительнее резьба М20Х 1,5. Если резьбовые отверстия передают осевые усилия при гидропрессовом способе сборки, то, в зависимости от его величины, применяют резьбы М24Х 1,5, М27Х2 или М30Х2. Принятый диаметр резьбы проверяют из условия прочности вворачиваемого в него винта и витков резьбы на срез. При расположении двух соединений на одном валу целесообразно использовать одно резьбовое отвер­стие для подвода масла (рис. 6.4, г), уплотнение в кото­ром обеспечивается расположенным в проточке резино­вым кольцом, а масло распределяется по соединениям специальным штуцером.

Диаметры радиальных маслоподводящих каналов принимают равными 4—6 мм, они не должны превы­шать ширины маслораспределительных канавок. Диа­метры осевых каналов принимают из конструктивных соображений. Если к маслоподводящим каналам име­ется доступ с внешней стороны изделия, то с целью сохранности резьбы и предупреждения засорений ка­налов при эксплуатации в резьбовые гнезда желатель­но установить заглушки.

Допуски на расчетные диаметры назначают в си­стеме отверстия. Допуск на расчетный диаметр отвер­стия задают по седьмому-девятому квалитетам. Допуск на расчетный диаметр вала подбирают исходя из рас­четных минимального и максимального допустимых на­тягов. Допуск диаметрального натяга бd зависит от расчетного диаметра и прочности сопрягаемых дета­лей. Минимальную величину его, учитывая опыт про­изводства, рекомендуется принимать следующей:

35—50 51—100 101—150 Свыше 150

30 40 50 60

Основным критерием выбора допусков углов укло­на или конуса должен быть определяемый по формуле (5.28) коэффициент Ку, учитывающий влияние угловых отклонений на прочность соединений. Требования к точности исполнения могут быть заданы в виде степе­ни точности по СТ СЭВ 178—75, выбираемой в зави­симости от Ку, или в виде допуска на угол, определяе­мого по табл. 5.2. При назначении допусков необходи­мо помнить, что допуск на угол конуса равен удвоен­ному допуску угла наклона. Для удобства контроля угловые отклонения могут быть выражены линейными размерами в микрометрах на 100 мм длины конуса на основании зависимости, по которой отклонение разно­сти диаметров в 1 мкм соответствует отклонению угла уклона в 1", а угла конуса в 2".

Показателем правильности формы, так же как и угла конуса, является площадь пятна контакта на со­прягаемых деталях, которая определяется по краске. Для соединений со шлифованными поверхностями, па­раметр шероховатости которых Ra = 0,32...1,25 мкм, погрешности формы считаются допустимыми, если пят­на контакта составляют не менее 75% номинальной площади сопряжения. При этом пятна контакта долж­ны располагаться сплошными кольцевыми поясами с обеих сторон маслораспределительных канавок. Тол­щина слоя краски не должна превышать 10 мкм. Кон­троль ее может быть осуществлен по величине измене­ния взаимного осевого положения деталей до и после нанесения слоя краски с пересчетом через конусность.

Для обеспечения необходимого качества должны быть регламентированы способы сборки и контроля прочности соединений. Конические соединения, разбор­ка которых предусматривается гидропрессовым спосо­бом, можно собирать термическим или гидропрессовым способами. Механический способ сборки, как правило, недопустим из-за возможности возникновения задиров на сопряженных поверхностях.

Недостатком теплового"способа• сборки является возможность возникновения после охлаждения торцо­вых зазоров между смежными по длине деталями. Спе­циальными исследованиями выявлено, что причина появления торцовых зазоров кроется в неравномерном
распределении по длине соединения радиальных зазо­ров между сопрягаемыми деталями в момент сборки. Эта неравномерность вызвана угловыми отклонениями (в первую очередь) и погрешностями форм, в резуль­тате чего температурные деформации охлаждающей втулки происходят в том направлении, где она сперва соприкасается с валом. Тепловые зазоры отсутствуют или очень малы при ai>a2, когда конусы замыкаются по большому диаметру и, наоборот, при ai<a2 они значительны. Предельные величины зазоров, образую­щихся после остывания деталей, не превышают линей­ного удлинения втулки при нагреве B.Lt=Atl(T—To), где a* — коэффициент линейного расширения материала охватываемой детали; T, T0—соответственно температу­ры нагрева и окружающей среды.

Торцовые зазоры могут быть значительно уменьше­ны местным охлаждением втулки или же специальным исполнением сопряжений с ai>a2. Торцовые зазоры можно исключить, применяя гидропрессовый способ сборки. При выборе масла для сборки и разборки сое­динений учитывают степень напряженности деталей, возможности гидропрессового оборудования, точность исполнения сопрягаемых поверхностей и обеспечение их сохранности. Для снижения напряжений в деталях необходимо применять масла меньшей вязкости. Учи­тывая изложенное, для сборки и разборки соединений целесообразно использовать минеральные масла вязко­стью V5o° =20...130 мм2/с, например индустриальное И-ЗОА или авиационные МС-14 и МС-20.

Надежность работы соединений во многом опреде­ляется выбором эффективных методов контроля их прочности. Прямой метод контроля путем нагружения соединений заданным усилием [1] применяют при на­личии специального оборудования. Косвенные методы контроля возможны путем изменения увеличения на­ружного диаметра втулки после сборки [7], давления в соединениях с помощью ультразвука [26] и величи­ны рассеяния энергии в контакте сопрягаемых поверх­ностей [33]. Для серийного производства конических соединений наиболее простым и производительным за­рекомендовал себя метод контроля прочности сопря­жения по осевому натягу. Следует помнить, что при этом методе контроля не исключены ошибки измерений при наличии на сопрягаемых поверхностях посторон­них частичек или заусенцев. Этот недостаток исклю­чается, если измерению натяга будет предшествовать проверка сопрягаемых поверхностей на прилегание но краске, в процессе которой могут быть выявлены и устранены отмеченные дефекты.

Разнобой в измерениях осевого натяга может быть вызван различными условиями сопряжения деталей при их свободной сборке, которые необходимо огова­ривать в технических условиях на сборку. Стабильные результаты получают при плавном соприкосновении по­верхностей под действием веса охватываемой детали.

Критерием прочности конического соединения слу­жит величина минимального осевого натяга. Считая, что расчетные диаметры располагаются у одинаковых оснований конусов и снижение осевого натяга вследст­вие угловых отклонений (см. § 1, гл. 5) минимально, его значение

5Mln = 6т aJK. (6.1)

Где бтш — минимальный диаметральный натяг в сое­динении; К — конусность. На сборочных чертежах ве­личину минимального осевого натяга проставляют с допуском, который зависит не только от допуска на диаметральный натяг, но и от допуска на угол конуса. Наибольшая величина допуска на осевой натяг ДSB = = (бшах — fimin + /Да -2-10~В/К; Да — допуск угла укло­на в секундах.

Маловероятно, чтобы в соединении углы уклона со­прягаемых деталей имели предельные отклонения раз­ного знака. Как показывает опыт производства, для ко­нических соединений d=35...170 мм, выполняемых с конусностью К— 1 : 50 по четвертой — седьмой степени точности, надбавка к осевому натягу, вызываемая угло­выми отклонениями, не превышает 0,75—1 мм. В этом случае с достаточной для практики точностью допуск осевого натяга (мм)

ASH = (6mai-6raln)//C-f (0,75 . . .1). (6.2)