Горячая посадка на вал
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 19.09.2024
Схемы расположения полей допусков для прессовых посадок в различных классах точности приведены на рисунках 3 и 4, а отклонения валов и отверстий для этих посадок — в таблице 7.
Прессовые посадки характеризуются наличием гарантированного натяга независимо от способа соединения деталей (под прессом, разогреванием охватывающей детали, охлаждением охватываемой детали или комбинированием этих способов).
Сопряжение деталей под прессом наиболее известный и несложный процесс. Его существенными недостатками являются неравномерная деформация тонкостенных деталей и возможность повреждения поверхности торцов.
Способ сопряжения путем нагрева охватывающей детали до 200—400° С и запрессовки в нее холодной охватываемой детали также широко распространен.
Недостатки этого способа — возможность изменения структуры металла, появление окалины и коробление.
Рис. 4. Схема расположения полей допусков для прессовых посадок в различных классах
точности Рис. 3. Схема расположения полей допусков для прессовых посадок в различных классах
точности Таблица 7. Таблица 7 9продолжение).
Хорошим способом сопряжения деталей с гарантированным натягом является охлаждение охватываемой детали.
Выбор способа сопряжения определяется конструктивными и технологическими соображениями в каждом отдельном случае (требующееся усилие запрессовки и мощность имеющегося пресса, конфигурация деталей и т. д.).
при соединении деталей под прессом или другими способами. Основным требованием, предъявляемым к прессовым посадкам, является достижение такой прочности соединения, при которой возможность относительного смещения деталей исключается без применения вспомогательных фиксирующих деталей. Прочность соединения зависит при одном и том же натяге от принятого способа
сопряжения, от материала деталей, их размеров, качества обработки соединяемых поверхностей, формы конца поверхности сопряжения у торца вала и у торца
отверстия, рода смазки, скорости запрессовки, условий нагрева или охлаждения и т. и.
Ввиду такого многообразия исходных факторов в ОСТ сделаны оговорки, предупреждающие о необходимости в каждом отдельном случае предварительной опытной проверки выбранной посадки.
Зависимость величины среднего натяга Scp от диаметра d при регламентации прессовых посадок в системе ОСТ:
где d — в мм. Постоянным членом β учитываются неровности от обработки на сопрягаемых поверхностях изделий: наличие неровностей делает необходимым соответствующее увеличение расчетного натяга.
Наибольший натяг определяется как сумма среднего натяга и полусуммы допусков вала и отверстия, а наименьший натяг — как разность среднего натяга и полусуммы допусков вала и отверстия. При выборе прессовых посадок рекомендуется производить поверочные расчеты :
1) достаточности минимального натяга для прочности соединения;
2) напряжений, получающихся при максимальном натяге.
Ниже приводятся примеры использования прессовых посадок в выполненных конструкциях.
Прессовые посадки 1-го класса точности
применяются для неподвижных соединений без добавочного крепления, а также в тех случаях, когда требуется достаточно прочное сопряжение при недопустимости значительных колебаний натягов (посадка втулки якоря на двуступенчатом валу тягового электрического двигателя).
Посадка
применяется для неподвижных соединений без добавочного крепления, подвергающихся воздействию значительных крутящих моментов, которые стремятся сдвинуть одну деталь относительно другой (посадка несъемных муфт на валу ротора больших синхронных машин; посадка пальца кривошипа в кривошипном диске главного вала парового брашпиля).
Посадка
применяется в неподвижных соединениях. К сопрягаемым деталям предъявляется, как правило, требование сохранения их относительного положения при всех режимах работы; при сборке допустимо большое осевое усилие.
Посадка
широко распространена в машиностроении (посадка шестерни постоянного зацепления и шестерни 3-й скорости на промежуточном валу коробки передач грузового автомобиля, с дополнительным креплением их сегментными шпонками; посадка приводной шестерни на валу масляного насоса трактора; посадка втулки в головке шатуна поршня прямоточного компрессора).
Посадка
применяется: 1) для сопряжений с тонкостенными деталями или с деталями из недостаточно прочного металла, которые не позволяют назначить посадку
вследствие того, что при этом появились бы большие деформации и напряжения: 2) в тех случаях, когда значительные скручивающие моменты отсутствуют, но требуется все же достаточно прочное соединение (посадка ротора на валу средних и малых электромашин переменного тока; посадка грундбуксы в корпусе цилиндрового сальника с мягкой набивкой; посадка шестерни на валу редуктора с
дополнительным креплением шпонкой).
Посадка
находит применение в тех же случаях, что и посадка Пр, когда возникающие напряжения не вызывают сомнений в прочности деталей, а деформации неимеют значёния (посадка втулки в поворотном кулаке передней оси трактора; посадка втулки в шарнирных соединениях механизма парораспределения паровоза).
Посадка
применяется для деталей, запрессовка которых производится с нагревом отверстия. Она может быть применена и в случае холодной запрессовки при коротких сопрягаемых деталях (посадка втулки в головке шатуна трактора).
Посадка
находит применение для деталей, запрессовка которых производится с разогревом отверстия, при допустимости больших напряжений материала (посадка контактных колец на изоляции на ступице малых и средних электромашин переменного тока).
Посадка
находит ограниченное применение в сельскохозяйственном машиностроении и вагоностроении. Иногда эта посадка используется для сопряжения стальных деталей (штифты и втулки) с деталями из пластмасс.
Широкое распространение в машиностроении имеют также и комбинированные прессовые посадки как в системе отверстия, так и в системе вала. К их
Сила запрессовки может быть значительной, особенно при больших натягах и размерах посадочных поверхностей. Она последовательно возрастает по мере продвижения запрессовываемой детали в отверстие и достигает максимума к концу прессования. Максимальную силу запрессовки можно определить по формуле (113).
Найдем силу, необходимую для запрессовки массивного стального вала (а1 = 0) диаметром d = 100 мм в чугунную ступицу длиной l = 150 мм и наружным диаметром d2 = 165 мм (a2 = 0,6) при посадке Н7/s6 (Δ = 93 мкм).
По диаграмме на рис. 526 для а1 = 0 и а2 = 0,6 величина k0 = 0,39. Давление
Максимальная сила запрессовки Р = k·l·π·d·f = 29·150·π·100·0,1 = 135 кН.
В целях облегчения запрессовки применяют тепловую сборку : нагрев охватывающей или охлаждение охватываемой детали, а также то и другое вместе. При запрессовке в крупные корпусные детали практически применим только метод охлаждения охватываемой детали.
Тепловая сборка существенно (в среднем в 1,2—1,5 раза) увеличивает несущую способность соединений с натягом. Это объясняется тем, что при сборке под прессом микронеровности сминаются, в то время как при тепловой сборке они, смыкаясь, заходят друг в друга, что повышает коэффициент трения и прочность сцепления. Следовательно, в неразборных соединениях можно снизить натяг, необходимый для передачи заданного крутящего момента, с соответствующим уменьшением напряжений в охватывающей и охватываемой деталях.
Если же соединение в дальнейшем подвергается переборкам с применением пресса, натяг следует, независимо от вида первоначальной сборки, назначить исходя из обычных значений коэффициента трения.
При достаточно высоком нагреве охватывающей детали (или глубоком охлаждении охватываемой) можно получить нулевой натяг или обеспечить зазор при сборке соединения. Это исключает опасность перекоса соединяемых деталей и допускает сборку деталей в произвольном угловом положении относительно друг друга.
Температура нагрева охватывающей детали, необходимая для получения зазора h в соединении.
где Δ — максимальный натяг в соединении; d — диаметр соединения; α2 — коэффициент линейного расширения материала охватывающей детали.
Для случая охлаждения охватываемой детали
где α1 — коэффициент линейного расширения материала охватываемой детали при минусовых температурах. Для охлаждения применяют твердую углекислоту (температура испарения –80°C); при более глубоком охлаждении — жидкий кислород (–183°С), азот (–196°С) и в отдельных случаях водород (–252°С).
Следует учитывать, что нагретые детали остывают при их переносе из печи и установке под пресс. Во время запрессовки температура нагретой ступицы быстро падает в результате соприкосновения с холодным валом. Поэтому расчетные температуры нагрева надо повысить на величину, зависящую от времени переноса детали и быстроты операций запрессовки (в среднем 30—50°С).
Температуру охлаждения следует назначать с учетом нагрева детали при переносе и запрессовке.
Температуру охлаждения можно регулировать продолжительностью выдержки в охлаждающей среде или (способ более технологичный) продолжительностью нагрева.
Пример. Соединение с натягом диаметром 100 мм; посадка H7/r6 (максимальный натяг 73 мкм); вал и ступица стальные. Определить температуру нагрева ступицы, необходимую для получения при запрессовке нулевого натяга (h = 0) и зазора h = 50 мкм.
Коэффициент линейного расширения стали в интервале 0—100°С α ≈ 12·10 –6 1/°С. Принимая температуру сборки t0 = 20°С, получаем
С учетом охлаждения детали при переносе (Δt = 30°C) t = 110°C.
Для получения зазора 50 мкм необходим нагрев до температуры
С учетом охлаждения при переносе t = 150°C. Определим температуру t’ охлаждения вала, необходимую для получения нулевого натяга.
Коэффициент линейного расширения стали в интервале от 0 до –200°С равен ~8·10 –6 1/°С. Температура охлаждения вала
Читайте также: