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).

Mr* M

О

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-

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТРЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ, СОБИРАЕМЫХ МЕХАНИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Рнс. 2.5. Диаграмма усилий запрессовки и распрессовки соединений (d=180 мм) при различной обработке сопрягаемых поверхностей

Таблица 2.2

D, MM

Материал

Обработка

Смазка

Коэффициент трения

Исследо­ватель , источник

Втулки

Вала

Диапазон

Среднее значение

88,9-508

Сталь

Сталь Чугуи

/3 = 0,077 . . . 0,33

/ = 0,17 л = 200

Мак Гилль [44]

/а = 0,053 . . . 0,30

250

Сталь

Стальное лнтье

Шлифование обеих

Деталей

90% талька +1 0% машин­ного масла

6 = 40 мкм

/ = 0,155 .. . 0,201 /ру= 0.108 . . . 0,184

Хуггенберг [44]

8-210

Сталь каленая

Сталь каленая

Растительное масло

/3 = 0,054 . . . 0,22

/ = 0,18

Савин [44]

133

Сталь, НВ 1760 Н/мм2

Стальное литье НВ 1600 . . . 2600 Н/мм»

Свинцовые белила + ма­шинное масло

/3 = 0,1 1 ... 0,14 /р = 0,14 ... 0,15

/ = 0,12 / = 0,14

Баугхер [44]

300

Сталь

Чугун

Шлифование вала, чистовое растачива­ние отверстия

Тальк

Fp-M

Стрейф [44]

5-30

Сталь 35, 40

Сталь 35, 40

Шлифование вала, развертка отверстия

Машинное масло

/ = 0,086 . . . 0,25 FРу= 0,097 ... 0,1 7

Верт [44]

180

Сталь

Стальное литье (колеса)

Чистовая токфная обработка

Растительное масло

/3= 0,086

-

Мордвин - цев [44]

25

Сталь 45

Ковкий чугуи

Развертка отверстия (Ra = 0,6 мкм), шлифование вала (Ra = 1,0 мкм)

/3 = 0,06 ... 0,10 fp = 0,09 ... 0,13

Кутай [44]

Латунь ЛМЦА57-3—1

/3 = 0,04 . . . 0,08 /р= 0,04 . . . 0,06

50

Сталь 50 нормализо­ванная

Сталь 50 нормализо­ванная

Обточка вала (Ra = 1,1 - з - 1,8 мкм), развертка отверстия (Ra = 1,1 -5-;1,8 мкм)

Индустри­альное масло

/ = 0,15 ... 0,21 /p. y-0,09 . . . 0,18

/р-0,18

'Р. У;0'13

Л = 5

Бобровни - ков [8]

80

Сталь 30

Сталь 30

Шлифоваине зала и

Отверстия (Ra = = 0,63 - s - 1,25 мкм)

Индустриаль­ное масло

/ ='0,143 . . . 0,211 /р у.= 0.085 ... 0,120

/ - 0,165

' р. у = = 0,102

П = 5

Бобровни - ков

[9]

140

Сталь 30,

НВ 1740 Н/мм2

Сталь 30,

НВ 1740 Н/мм2

Шлифование обеих деталей (Ra = 0,63 - i - -4- 1,25 мкм)

Индустри­альное масло

/„ = 0,149

' Р-У = = 0,084

(1 = 5)

Бобровни - ков [8]

100

Сталь 30,

НВ 1740 Н/мм2

Сталь 30,

НВ 1740 Н/мм2

Индустри­альное масло

/ р = 0,152 F р. у =

= 0,083 (1=5)

Продолжение табл. 2.2

Материал

Коэффициент трения

D, мм

Втулки

Вала

Обработка'

Смазка

Диапазон

Среднее значение

Исследо­ватель) источник

80

Сталь 40,

НВ 1920 Н/мм2

Чугуи СЧ 28-48,

НВ 2120 Н/мм»

Шлифование обеих деталей (Ла = 0,63 - v •г - 1,25 мкм)

/р = 0,145

Fp. y - = 0,096 (ч = 8)

Бобровни

40

Сталь 4 0,

НВ 192 0 Н/мм*

Броиза БрАЖ9-4

Индустри­альное масло

Fp =0,106

= 0,068 (ч = 8)

Ков £8]

90

Сталь ОсВ нормализо­ванная

Сталь ОсВ нормализо­ванная

Чистовая токарная обработка вала и втулки (Ra =2 2,5 мкм)

Растительное масло

/ - 0,1 65 . , . 0,233 Tf у — 0,087 , . . 0,1 45

/р =0,194

'р. У = = 0,121 (л = 6)

Бобровни - ков, Мак­сакова [10]

58

Сталь ОсВ

Сталь 45

Накатка вала с пос­ледующим шлифова­нием (Ra = 0,63 . .

1,25 мкм), растачивание втулки (Ra — 20 мкм)

Растительное масло

При / = 50 С - 0,043 ... 0,146 При T = 20 С F =0,146 . . . 0,131

При I = 50СС FР = 0,118 ... 0,181

/р =- 0.124 (1 = 9) /р = 0,142

<п= 9) /р = 0.154 (1 = 9)

Андрее! [1]

40

Сталь 4 5

Сталь 45

Шлифование вала № = 1,0 1,25 мкм), развертка

Отверстия (Ra —= —1,0 ... 1,25 мкм)

Насухо

При р = 40 ... 200 МПа f =0,14 . . 0,12

/кр = 0,и.. 0,12

-

Короиа [25]

Обточка вала (Ra =

- 3,2—4 мкм), развертка отверстия (Ra = 1,0.,. 1,25 мкм)

При р = 40 ... 200 МПа f = 0,13 ... 0,11 /кр=0,14 ... 0,11

-

40

Чугуи СЧ 21-40

Сталь 45

Шлнфованне вала (Яа = 1,0 .. . 1,25 мкм), развертка

Отверстия (Ra = = 1,0 ... 1,25 мкм)

—™

При р = 4 0 ... 200 МПа fg - 0,10 ... 0,07; /кр = 0,09 . . . 0,08

Корона [25]

Обточка вала (Ra = 3,2 ... 4 мкм) развертка отверстия (Ra= 1,0 .. . 1,25 мкм)

При р = 40 ... 200 МПа fj-n = 0,09 . . . 0,08; /др = 0,08 . . . 0,07

Чугун СЧ 21-40

Бронза БрОбЦбСЗ

Чистовое обтачивание вала (Ra = 3,2 ... 4 мкм), развертка отверстия (Ra => = 1,0 . . . 1,25 мкм)

При р= 20 , . . 50 МПа /кр= 0,06 ... 0.04

50

Сталь 50 нормализован­ная

Сталь 50 нормализован­ная

Шлифование вала и втулкн (Ra = 0,63 ... 1,25 мкм)

Машинное масло

=K(f,12 (я =5)

Бо6ро»ни-

Кя [«]

Примечание, л — число опыто».

Натяг, мкм

Rz, мкм

До запрес­совки

После запрес­совки

КН

Ч> = F/F3,

%

18

119

95

550

820

149

36

137

102

405

475

117

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.Z18 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.

СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

ПРОЧНОСТЬ РАЗЪЕМНЫХ (КЛЕММОВЫХ) СОЕДИНЕНИЙ

Соединения, у которых охватываемая деталь представ­ляет собой сплошное (чаще цилиндрическое) тело, а охватывающая имеет разъем, называют клеммовыми. Их используют для передачи осевых сил и скручиваю­щих моментов силами сцепления соединяемых элемен­тов. …

Расчет прочности соединений при кручении с учетом жесткости стыка

При действии статических нагрузок критерием на­дежности соединения служит его запас прочности, определяемый по наибольшему усилию, которое может передать соединение из условия относительного смеще­ния сопрягаемых деталей. В этом случае, учитывая по­стоянный …

Прочность соединений при статических и динамических нагрузках

Давление в соединениях определяет их несущую спо­собность при статических и динамических нагрузках, прочность соединяемых деталей и параметры сборки и разборки соединений при нагнетании масла в зону контакта. Контактное давление для …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.