Посадки с гарантированным натягом

Содержание  
 

Введение  ………………………………………………………………………………3                                                                          

1. Общие положения и инструмент………………………………………………….3

2. Соединения заформовкой и запрессовкой………………………………………..7

3. Соединения с натягом и его тенденции…………………………………………..9

4. Расчет соединений и подбор посадки с натягом………………………………...11

5 Литература  …………………………………………………………………………22

 

Введение

     При монтаже различных конструкций  слесарю приходится производить  работы по сборке и разборке неразъемных  соединений — прессовых, заклепочных, выполняемых при помощи пайки, склеивания и др. Разборка таких соединений связана с порчей самих сопряженных  или соединяемых деталей. Заклепочные  соединения в настоящее время  в значительной степени вытеснены  другими видами прочных и плотных  соединений и оставлены для сравнительно небольшого класса изделий (котлы, краны, экскаваторы, монтажные конструкции  и др.). Вместо заклепочных соединений все шире применяются сварные, выполняемые  при помощи электрической или  газовой сварки.

Соединения, в которых при любых комбинациях  допусков вала и отверстия всегда получается натяг, называются соединениями с гарантированным натягом. Такие  соединения находят широкое применение в машинах и механизмах при  необходимости передачи значительных осевых усилий, крутящих моментов или  нагрузок. Прочность и относительная  неподвижность соединений с натягом  обеспечиваются силами трения, зависящими от величины натяга. Они могут выполняться  несколькими способами. Наиболее распространены прессовые соединения. При прессовых  соединениях наружный диаметр охватываемой детали должен быть больше диаметра отверстия  охватывающей детали, что обеспечивает при посадке необходимый натяг. В большинстве случаев такие  посадки выполняются без дополнительного  крепления сопрягаемых деталей. 

1. Общие положения  и инструмент.  

     Прессовое соединение деталей можно выполнить  путем приложения осевого усилия, запрессовывающего одну деталь в  другую, нагревания охватывающей детали или охлаждения охватываемой детали.

          В табл. .1. приведены краткие характеристики и примерные области применения предпочтительных посадок с натягом. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

     Табл. 1 - краткие характеристики посадок 

     В табл. 1 приведены краткие характеристики и примерные области применения предпочтительных посадок с натягом.

     Перед запрессовкой слесарь должен тщательно  осмотреть поверхности соединяемых  деталей. Царапины, забоины, заусенцы должны быть устранены. В процессе запрессовки  необходимо применять покрытие поверхностей различными смазочными материалами  для предохранения от задиров, уменьшения коэффициента трения и снижения необходимого усилия запрессовки. Торец вала должен иметь фаску под углом 7...10°, а  торец ступицы — фаску под  углом 30...45°. Наличие фасок облегчает  центрирование деталей и предохраняет их от случайных заеданий при запрессовке.

     Посадка деталей небольших размеров (штифтов, клиньев, втулок, шпонок) может производиться  вручную ударами молотка весом 0,25...1,25 кг.

При этом способе необходимо применять приспособления, позволяющие точно центрировать соединяемые детали.

     Крупные детали запрессовывают с помощью  пневматических, гидравлических, винтовых или реечных прессов. Тип пресса определяется, исходя из необходимого для сборки усилия запрессовки, а  также габаритных размеров соединяемых  деталей. Небольшие усилия запрессовки (до 15 кН) могут быть обеспечены пневматическими  прессами, а для больших усилий (до 800 кН) применяют гидравлические и механические прессы. При запрессовке  деталей под прессом для обеспечения плотной посадки детали на место процесс следует сначала вести медленно, при небольших усилиях, а в конце резко увеличить давление па запрессовываемую деталь.

     При запрессовке деталей типа втулок, заглушек, пробок, колец, зубчатых венцов и других используют прессы — ручные, гидравлические и пневматические. На рис.1,а представлена схема ручного эксцентрикового пресса. Пресс работает следующим образом. Рычаг 7, в который должна быть запрессована втулка 1, устанавливается на столе пресса, а втулка надевается на конец ползуна 3.

     При запрессовке небольших деталей  в тяжелые, крупные корпуса в  труднодоступных местах наибольшее распространение получили винтовые приспособления типа струбцин или домкратов.

Прессовая посадка вала или втулки в крупногабаритные детали может осуществляться путем  опускания краном груза . При этом вес груза на 20...25 % может превышать  усилие запрессовки на прессе.

Кроме прессов ручного действия с эксцентриковым или реечным приводом для запрессовки  применяются гидравлические прессы или домкраты. Одна из конструкций  такого пресса показана на рис.3. К детали 1, в которую должна быть

запрессована  втулка 2, при помощи стяжных болтов 7 прижимается через упорную плиту 3 плунжер пресса 4. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис 1 - Устройств для запрессовки втулок: а — эксцентриковый пресс; б –струбцина 
 

 

Рис. 2 – Устройств для запрессовки втулок. 

     Корпус  пресса 5 упирается в одну из опорных  планок 8. Давление жидкости от плунжерного  насоса передается на плунжер через  штуцер 6.

Удобство  пользования как стационарными, так и переносными гидравлическими  прессами состоит в том, что качество сборки, определяемое усилием запрессовки, легко контролируется величиной давления жидкости в цилиндре пресса.

Рис. 3 Гидравлический пресс

     2.Соединения заформовкой и запрессовкой

 

     Заформовка  заключается в соединении металлических  элементов (арматуры) со стеклом, пластмассами, резиной, легкоплавкими цинковыми, алюминиевыми и магниевыми сплавами путем погружения этих элементов в формуемый материал, находящийся в вязкотекучем пластичном или жидком состоянии. После застывания формуемого материала образуется неразъемное соединение.

     Таким способом получают различные рукоятки (рис. 6), крышки, клеммовые держатели, детали для электроизмерительных, оптико-механических и электронных приборов. Заформовка является единственным способом получения газонепроницаемого соединения металлических электродов со стеклянными баллонами электровакуумных устройств.

     Соединения  заформовкой имеют следующие  достоинства: не требуются высокие  точность и чистота обработки погружаемых частей арматуры; можно получить необходимые, часто не совместимые местные свойства элементов узла – электро- и теплопроводность арматуры при сохранении изоляционных свойств узла; уменьшаются масса изделий и расход металла, стоимость.

     

     Рис. 4 Виды заформовок

     При заформовке практически отсутствует  сцепление арматуры с формуемым  материалом. Прочность и плотность  соединений обеспечивают выбором соответствующих  форм погружаемой арматуры в виде кольцевых проточек, впадин, уступов, уширений, загибов (см. рис. 4), увеличивающих поверхности контакта и препятствующих ее выдергиванию.

     Соединения  запрессовкой получают путем создания гарантированного натяга между охватываемой и охватывающей поверхностями при сборке. После сборки вследствие упругих и пластических деформаций на поверхности контакта возникает удельное давление и соответствующие ему силы трения, препятствующие взаимному смещению деталей.

     Сборка  при соединении запрессовкой может осуществляться одним из трех способов: прессование без нагрева, с нагревом втулки или с охлаждением вала. Наиболее распространены соединения запрессовкой по цилиндрическим поверхностям. Они применяются для соединения зубчатых колес на валиках, при соединении зубчатого венца червячного колеса со ступицей. Для облегчения сборки на деталях выполняют направляющие фаски. Сборка с нагревом втулки может вызвать изменение структуры, коробление детали. Предпочтительнее сборка с охлаждением вала. Для охлаждения используют жидкий азот (–196 °С), сухой лед (–72 °С).

     При малых размерах соединяемых деталей  часто используют запрессовку на валик с накаткой, что значительно  уменьшает стоимость соединения за счет снижения точности изготовления соединяемых поверхностей. На валу накатывают треугольные выступы (шлицы), при этом часть материала вала выдавливается инструментом и первоначальный диаметр вала увеличивается. Прочность соединения зависит от глубины вдавливания накатанных зубцов в цилиндрическую поверхность сопряженной детали. В процессе запрессовки материал втулки деформируется и заполняет впадины вала. Соединение с накаткой применяют для сборки стальных или латунных валиков с алюминиевыми или пластмассовыми деталями. Этот вид соединения хуже прессовых центрирует детали, но при этом не требуются высокие точность и чистота обработки поверхностей, упрощается сборка.

     Чем больше натяг и параметры шероховатости поверхности, тем выше надежность соединения. К соединениям с гарантированным натягом относятся соединения с применением посадок H7/u7; H7/r6; Н7/p6 и др. Выбор необходимой посадки осуществляют из условий прочности по величине удельного давления.

Достоинствами соединений запрессовкой являются: отсутствие дополнительных креплений, простота конструкции, хорошая центровка сопрягаемых деталей, возможность передачи значительных осевых усилий и крутящих моментов. К недостаткам соединений относятся: высокие точность и стоимость изготовления соединяемых деталей, сложность сборки, влияние величины натяга, коэффициента трения и рабочих температур на прочность соединения. 
 
 

     3. Соединения с натягом и его тенденции

     Соединение  деталей машин с натягом - разностью  посадочных размеров - осуществляют за счет их предварительной деформации. С помощью натяга соединяют обычно детали с цилиндрическими и реже коническими поверхностями контакта.

     Соединение  деталей с натягом представляет собой сопряжение, в котором передача нагрузки от одной детали к другой осуществляется за счет сил трения на поверхностях контакта, образующихся благодаря силам упругости. Вследствие этого соединение имеет нежесткую фиксацию деталей в осевом и окружном направлениях. 

     

     Рисунок 5 – Соединения с натягом венца червячного колеса с центром (а) и шарикоподшипника с валом (б)

     Соединения  используют сравнительно часто для  посадки на валы и оси зубчатых колес, шкивов, звездочек и др.

     Два способа соединения:

     1) При сборке механическим способом охватываемую деталь с помощью пресса устанавливают в охватывающую деталь или наоборот. Этот способ используется при сравнительно небольших натягах.

     2) Тепловой способ соединения применяется при больших натягах и производится путем нагрева охватывающей детали до температуры 300 °С в масляной ванне или охлаждения в жидком азоте охватываемой детали. Выбор способа зависит от соотношения масс и конфигурации деталей.

     В настоящее время получают распространение так называемые термомеханические соединения элементами с памятью формы. Это свойство присуще сплавам, испытывающим обратимое мартенситное превращение, и характеризуется как способность материала, деформированного в мартенситном состоянии, полностью или частично восстанавливать свою форму в процессе последующего нагрева.

     Для конструкционных элементов с  памятью формы используют никель титановый сплав с температурами мартенситного превращения -80 - 150 °С и восстановления формы -140 - 60 °С. Сплав практически полностью восстанавливает заданную деформацию и развивает напряжение в условиях противодействия процессу формовосстановления до 200-400 МПа.