СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

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 условий передачи скручивающего момента рассчитывают по формуле

Р = Та* гпп, а при осевом сдвигающем усилии N<PlfКр

------ fmax------- тп

Ndl (fp ± Tg о) Здесь Мтах = Мт + Ма; Fmax = Fm + FB,

Где Мт, Fm и Ма, Fa — соответственно статическая и динамическая составляющие цикла нагружения; п — запас прочности; т — коэф­фициент, учитывающий влияние переменного изгиба и определяемый из формул (3.1), (3.2) как m—FCJIFД илн т=Мст/М„, где FrT, Мст н Fa, Мд — соответственно наибольшие статические и динами­ческие нагрузки, которые могут быть переданы соединением.

После соответствующих преобразований получим: при кручении

1

Т =-------------------------- ;

32Миар

Fm&rA

При осевом сдвиге

1

Т —-------------------- — .

_ 1бм, ар

^тах

При консольном изгибе р принимают равным 0,08, при двустороннем изгибе вала относительно втулки — 0,05.

Рекомендуемые значения коэффициентов трения для цилиндрических и конических соединений в зависимо­

Сти от способов сборки и специальной подготовки со­прягаемых поверхностей приведены в табл. 7.1.

Запас прочности п зависит от ответственности сое­динения, условий его работы и достоверности опреде­ления действующих нагрузок. Рекомендуется принимать П—1,5.. .2,5.

Расчетный натяг определяют из формулы (1.3) 6p=pd(C, + C2)/E. Для конических соединений величи­на расчетного натяга должна быть откорректирована на величину погрешностей 6S, 6ф и бсм (см. гл. 5). Если считать эти погрешности случайными и независимыми, то суммарная величина снижения натяга бх3

+ - f - бсм. Тогда с учетом компенсации угло­вых погрешностей получим минимальный натяг в соеди­нении, необходимый для передачи нагрузки 6min=6p(2— — Ку)+Ь. Согласно приведенным в гл. 5 исследованиям предельные значения 6ф=13 мкм и бсм= 15 мкм для опытных образцов (см. рис. 2.9), а наибольшее значе­ние 6а при Д5=0,58 мм для случая, когда усилие от веса детали не действует в направлении запрессовки соединения, равно 11,6 мкм. Тогда для опытных образ­цов получим 62 —25 мкм.

Средний диаметр испытанных образцов 50—120 мм, что соответствует СТ СЭВ 636—77. На этом основании полученные значения 62 =25 мкм предлагается распро­странить на указанный интервал диаметров конических соединений с шероховатостью сопрягаемых поверхно­стей Ra = Q,32.. .1,25 мкм. Отклонения формы цилин­дрических поверхностей диаметром 120—260 мм возра­стают примерно на 20% (СТ СЭВ 636—77). Поэтому для конических соединений в указанном диапазоне диаметров, учитывая возможный рост 6S, в первом приближении можно принять 62 =30 мкм.

Для цилиндрических соединений следует учитывать лишь смятие микронеровностей, т. е. 62 =6СМ- Тогда 6min=6p+6cM - В том случае, если осевой натяг изве­стен, поверочный расчет прочности соединения ведут по диаметральному натягу fi = 2Sm, n tg а /Су —

Рассмотрим пример расчета конического соединения стальных сопрягаемых деталей с конусностью 1 :50, воспринимающего Мглах=20 кН-м при переменном двухстороннем изгибе вала аа= =50 МПа. Основные размеры: d= 100 мм, /=120 мм, di=0, d2= = 150 мм Поверхности сопряжения отшлифованы {Ra=0,63... 1,25 мкм). Соединение собирают тепловым способом

Для расчета соединения принимаем: fKp=0,24 (табл. 7.1); л=1,5 (имеются экспериментальные данные максимальных нагрузок в эксплуатации).

Изгибающий момент вала Afa»0,lid3 са = 5 кН-м. Коэффици­ент, учитывающий влияние изгиба,

Т= " 16-5-0,05 = ',25'

М ~ 20

Давление в соединении, необходимое для восприятия передава­емых нагрузок,

2Мтах 2-20-Ю-'-1,25-1,5

Р =------ - SS-тп =----------- — ——— ' =82,96 МПа. Коэффициент

NtPlf л-10-^.0,12-0,24

/ rf

+ 0,3 = 2,9. Расчетный натяг в соединении Fip =

Е

82,96.0,1(0,7 + 2,9)

----------------------------- = 14,5-Mr"* м = 145 мкм.

2,06.10»

Исполнение углов конусов принимаем по второй степени точ­ности (см. табл. 5.2). Тогда допускаемое отклонение углов кону­сов при 1/6р = = 827 составит 6га=20 мкм иа 100 мм длины U, U140

Или 6га=40", а отклонение углов уклона 20". Минимальный иатяг в соединении 6mln = 6р (2 — /Су) + = 145-1,2 + 25 = 199 мкм.

Наименьшее значение максимального натяга по табл. 6.3 = вт|п + 6Д= 199 + 40 = 239 мкм. Минимальный осевой иатяг в соединении по формуле (2.4) Smln = /К=193-10"»/0,02= =9,65 мм. Округляя в сторону увеличения запаса прочности, окон­чательно принимаем Smin=10 мм. Допуск осевого натяга в соеди­нении по формуле (6.2)

ASH -- (6max - 6mln) 10-*/К + (0,75 . . . 1) = 3 мм.

Тогда максимальный осевой натяг SmaI=13 мм, а соответствую­щий ему диаметральный натяг 6max=Smax К-10'= 13-0,2-103= = 260 мкм.

По величине 6mai рассчитывают на прочность соединяемые детали (см. гл. 1).