СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ

Влияние погрешностей оценки осевых натягов соединений на их прочность

Относительное изменение крутящего момента вследст­вие отклонений осевых натягов AS согласно (5.11),

/г 1 о AM. AS Г, .

(5.13) выражается зависимостью ~м = ~s~

TgAa Р

TГо.)'

Пренебрегая влиянием угловых отклонений, как вели­чинами низших порядков, можем записать

Ш, = AS Мр ~ S '

Отклонения AS могут быть ошибками измерения S и различием между относительным положением дета­лей при измерении S и их нулевым положением, на­чиная с которого усилие запрессовки прямо пропорцио­
нально смещению втулки относительно вала (см. рис. 2.3).

Для соединений с малой конусностью К<с 1 : 20 пре­обладающими являются отклонения AS вследствие не­точности определения нулевого положения деталей. Учитывая, что осевой натяг обычно контролируют с большой точностью мерительными плитками, погреш­ности измерения осевого натяга на изменении несущей способности соединений существенно не отражаются.

Отклонения AS отмечались А. Г. Рохлиным при сборк» соединений больших размеров. Условия первоначального сопри­косновения деталей специально ие задавали, в связи с чем смещения от нулевого положения фиксировались в обе стороны. Однако положительная разница между измеренными осевыми на­тягами и осевыми натягами, соответствующими нулевому положе­нию деталей, встречалась чаще.

Нелинейный характер зависимости усилия запрессовки от на­тяга в начальный момент сборки, вызванный неплотным контактом сопрягаемых поверхностей перед сборкой, отмечали в исследованиях [51, 52]. Для соединений, формируемых гидропрессовым способом, авторы работы предлагают ошибки определения нулевого положе­ния деталей компенсировать иагружением соединений перед наме­рением осевых натягов осевыми усилиями, равными 2—5% от усилия запрессовки. Однако в этом случае возможны неточности, так как при одних и тех же размерах соединений усилия запрессовки будут меняться в зависимости от натяга.

Точнее осевой натяг можно контролировать при свободной сборке соединений, а неточности в оценке нулевого положения деталей учитывать соответствую­щим снижением натяга при расчете на прочность. В процессе наших исследований влияния различных тех­нологических факторов на прочность конических сое­динений на всех образцах (см. рис. 2.9) по 3—5 раз определяли отклонения осевых натягов от нулевого положения по методике, изложенной в § 2 гл. 2. В ре­зультате установлено, что осевой натяг при свободной сборке соединений всегда больше, чем при нулевом положении деталей. Для опытных образцов с фланце­вой втулкой (см. рис. 2.9, а) эта разница А5»= =0,10.. .0,058 мм; для соединений с втулкой без флан­ца (рис. 2.9,6) Д5=0,15.. .0,67. Некоторое несоответ­ствие в диапазонах изменения AS для двух конструк­ций соединений обусловлено разным весом втулок, действующим в направлении запрессовки соединений.

Обработка результатов измерений показала, что распределение случайных значений AS подчиняется нормальному закону. С вероятностью 0,95 AS для сое-

Рис. 5.19. Относительное измене­ние передаваемого крутящего мо­мента в зависимости от погрешно­сти AS при различной величине осевого натяга

Динений с фланцевой втул­кой доверительные интерва­лы изменения составляли 0,04<AS<0,44, для соедине - втулкой — 0,07 < AS <0,051. На

Ний с бесфланцевой рис. 5.19 представлено графическое выражение зависи­мости (5.31) для соединений с К= 1 : 50 с разными S. Относительное снижение прочности наиболее сущест­венно при малых натягах S = 2. ..6 мм. Так, при AS = =0,44 и 0,51 мм, соответствующих верхним границам их доверительного интервала, прочность соединений при S = 2.. .6 мм соответственно снижается на 7—22% и 8—25%.

В производственных условиях осевые натяги удобно измерять при таком положении соединений, когда сила веса охватываемой детали действует в направлении их запрессовки. Тогда величины AS будут зависеть от мас­сы охватываемой детали. Влияние массы на величину погрешности AS оценивали на исследуемых нами об­разцах с помощью графиков f = cp(S) (см. рис. 2.3), по которым определяли значения AS при условиях 0,25, 0,50, 0,75 и 1,0 кН. Найденные при этом границы до­верительных интервалов изменения AS с вероятностью 0,95 представлены в табл. 5.3.

С точки зрения оценки предельного уровня сниже­ния несущей способности соединений представляют ин­терес лишь верхние границы доверительного интервала

Рис. 5.20. Зависимость верхней границы до верительного интервала величины &S с ве роятностью 0,95 от осевого усилия, воспри ннмаемого соединением в момент измере ния д

О 0,4 (F+Q), нН

AS. Зависимость их от суммарного значения внешних усилий F и силы веса Q охватываемой детали пред­ставлена на рис. 5.20. Из него следует, что для соеди­нений с разной конструкцией втулок значения AS, при­веденные к одному весу, хорошо согласуются между собой. Для исследуемых образцов наибольшие значе­ния AS будут при отсутствии осевых нагрузок в мо­мент измерения S. Путем аппроксимации можно уста­новить, что в этом случае AS=0,58 мм, а соответству­ющее снижение прочности соединения при S = 2. ..6 мм составит 9,5—28,5%. При весе охватывающих деталей свыше 1,50 кН, действующем в направлении запрес­совки, неточности в оценке нулевого положения дета­лей для соединений с К= 1 : 50 не превысят AS = 0,1 мм и ими можно пренебречь.