Конспект лекций по предмету "Детали машин"

Узнать цену работы по вашей теме


Соединения деталей с натягом

Это условно неразъемное соединение, т. к. его можно разбирать без разрушения, но повторная сборка-разборка снижает надежность.
Натяг образуется за счет положительной разности диаметра вала и отверстия во втулке (рисунок 9.18, а).
N = A – B > 0
(9.56)
После сборки соединения диаметр d становится общим для вала и втулки. При этом на поверхности контакта развивается нормальное давление р (рисунок 9.18, б), которое является следствием упругих и упругопластических деформаций деталей соединения при сборке.. Как следствие давления в контакте также развивается сила трения, которая обеспечивает полную неподвижность соединения при действии внешних сил.

Рисунок 9.18 – Соединение с натягом: а) до запрессовки; б) после запрессовки
Сборка соединения с натягом может производиться: прессованием (запрессовкой); нагревом охватывающей детали; охлаждением охватываемой детали; гидрозапрессовкой.
Запрессовка – наиболее распространенный и несложный способ сборки. Основной недостаток – срез (смятие) неровностей поверхностей при запрессовке и уменьшение шероховатости поверхности, что снижает прочность соединения.
Нагрев охватывающей детали (до 230 ºС) распространенный способ. Недостаток – возможно коробление деталей, появление окалины и изменение структуры при более высокой температуре, поэтому рекомендуется нагревать детали в машинном масле.
Охлаждение охватываемой детали (до -79 ºС – углекислота и -196 ºС пары жидкого азота) очень выгодно применять для посадки малых деталей на большие (массивные) детали.
При гидрозапрессовке осуществляется нагнетание масла под давлением в зону контакта. Этот метод наиболее эффективен при сборке деталей больших диаметров и конических соединений. Недостаток – требует специального оборудования.
Области применения соединений: для посадки подшипников качения, ходовых колес, зубчатых колес, кулачков и т. п. на валы.
Преимущества:
1. Простота и технологичность, что обеспечивает низкую себестоимость и возможность применения в массовом производстве.
2. Хорошее центрирование (базирование) соединяемых деталей.
3. Возможность передачи больших знакопеременных нагрузок.
Недостатки:
1. Нагрузочная способность зависит от рассеивания значений коэффициента трения и колебаний действительных посадочных размеров.
2. Высокие сборочные напряжения.
3. Сложность сборки и особенно разборки при больших натягах
Целью расчета подобных соединений является определение величины требуемого натяга и выбора по нему стандартной посадки.
Значение этих параметров зависит от требуемого контактного давления р на посадочной поверхности. Это давление должно быть таким, чтобы сила трения на указанной поверхности, оказалась больше внешних сдвигающих сил и моментов. Определим величину этого давления, исходя из условия его равномерного распределения по контактной поверхности, для наиболее распространенных случаев (рисунок 9.18):
а) соединение нагружено осевой силой.
Условие отсутствия сдвига вала относительно втулки

(9.57)
где К = 2 ÷ 4 – коэффициент запаса сцепления.
Сила трения в контакте
,
(9.58)
где d – посадочный диаметр; f – коэффициент трения; l – длина посадочной поверхности.
Отсюда
,
(9.59)
б) соединение нагружено крутящим моментом
Условие отсутствия сдвига деталей
,
(9.60)
где момент трения
.
(9.61)
Откуда

(9.62)
в) соединение одновременно нагружено осевой силой и моментом (рисунок 9.18)
В этом случае векторы сдвигающей силы и крутящего момента взаимно перпендикулярны. Поэтому

(9.63)
Откуда

(9.64)
При сборке запрессовкой для стальных и чугунных деталей коэффициент трения f = 0,07, при температурной сборке f = 0,14. При сборке стальных и бронзовых деталей те же самые коэффициенты соответственно равны 0,05 и 0,07.
Используя известное решением задачи о напряжениях и деформациях в толстостенных полых цилиндрах (задача Ляме), приведенном в курсе сопротивления материалов, можно определить расчетный натяг

(9.65)
где С1 и С2 – коэффициенты жесткости
и
(9.66)
В этих уравнениях: d1 – диаметр отверстия охватываемой детали; d2 – наружный диаметр охватывающей детали (рисунок 9.19); Е1 и Е2, μ1 и μ2– модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и ступицы: для стали Е = 2,1∙105 МПа и μ = 0,3; для бронзы Е = 0,98∙105 МПа и μ = 0,35.
При сборке деталей запрессовкой микронеровности посадочных поверхностей частично срезаются и сглаживаются, что приводит к уменьшению натяга. Для учета влияния этого фактора вводят поправку u на обмятие микронеровностей
,
(9.67)
где Ra1 и Ra2 – шероховатость посадочных поверхностей (3,2; 1,6; 0,8; 0,4 мкм и т. п.).


Рисунок 9.19 – Схема соединения с натягом
Для учета влияния температурного фактора вводят поправку на температурную деформацию
,
(9.68)
где t1 и t2 – температура деталей соединения в процессе работы, 0С; α1 и α2 - температурные коэффициенты линейного расширения материала деталей (для стали α = 12∙10-6 0С-1).
При частоте вращения соединения больше 1000 мин-1 также необходима поправка для учета влияния центробежных сил
,
(9.69)
где ρ – плотность материала втулки, (кг/м3); ω – угловая скорость, с-1.
С учетом влияния этих факторов действительный натяг находят по формуле
,
(9.70)
По этому значению подбирают стандартную посадку, у которой минимальный натяг

(9.71)
При этом рекомендуется выбирать предпочтительные посадки: H7/p6; H7/r6; H7/s6 и т. п.
На практике возможны случаи, когда выбранная посадка создает натяг, значительно превышающий допустимое значение. Это может привести к разрушению деталей соединения, в первую очередь – охватывающей детали (ступицы). Поэтому вал и ступицу необходимо проверить на прочность. Схема нагружения показана на рисунке 9.20.

Рисунок 9.20 – Эпюры напряжений прессового соединения
Из курса сопротивления материалов известно, что для толстостенных сосудов наиболее опасными являются точки внутренней поверхности вала и втулки. В этих точках развиваются радиальные и тангенциальные напряжения.
Из рисунка 9.20 следует, что максимальное радиальное напряжение для вала и втулки
,
(9.72)
максимальные тангенциальные напряжения для вала
,
(9.73)
максимальное тангенциальное напряжение для втулки
,
(9.74)
Т. к. вал и втулка одновременно подвергаются воздействию радиальных и тангенциальных напряжений, то по 3-й гипотезе условие прочности будет иметь вид:
для полого и сплошного вала
, ,
(9.75)
где σТ1 – предел текучести материала вала.
Для втулки
,
(9.76)
где σТ2 – предел текучести материала втулки.
Отсюда максимальное контактное напряжение для втулки
.
(9.77)
что обеспечивает прочность соединения.

Вопросы к главе 9
1. Для чего предназначены, и какие виды соединений применяются в машиностроении?
2. Как происходит образование винтовой линии?
3. Назовите основные геометрические параметры резьбы?
4. Как различаются резьбы по назначению, геометрической форме и какие из них стандартизованы?
5. Какая резьба используется чаще – с мелким или крупным шагом и почему?
6. Что такое самоторможение, и от каких факторов зависит выполнение этого условия?
7. Какие ограничения по к.п.д. имеет винтовая пара?
8. Чем отличается расчет затянутых и незатянутых резьбовых соединений?
9. В чем преимущества и недостатки болтовых соединений, поставленных с зазором и без зазора и нагруженных поперечной силой?
10. Как влияет на диаметр болта тип уплотнительного элемента под крышкой сосуда, находящегося под давлением?
11. В чем преимущества и недостатки фрикционных клеммовых соединений?
12. Какие преимущества и недостатки шпоночных и шлицевых соединений?
13. Как подбираются по стандарту призматические и сегментные шпонки?
14. Как произвести проверочный расчет призматических и сегментных шпонок?
15. Какими достоинствами обладают шлицевые соединения по сравнению со шпоночными?
16. Какие существуют способы центрирования шлицевых прямобочных соединений?
17. По каким критериям работоспособности рассчитываются шлицевые соединения?
18. Какие преимущества и недостатки соединений с гарантированным натягом?
19. От чего зависит нагрузочная способность соединений с натягом, и какие факторы влияют на величину натяга?
20. Как подбирается стандартная посадка по расчетному натягу?
21. По какой причине может произойти разрушение соединения с натягом?
22. Какие виды сварки получили распространение в промышленности?
23. По каким признакам классифицируются сварные соединения и сварные швы?
24. В чем принципиальная разница в методике расчета сварных соединений, выполненных стыковыми и угловыми швами?
25. Какие факторы учитываются при определении допускаемых напряжений для сварных швов?
Введение к главе 10

Конструкция изделия должна максимально удовлетворять потребности пользователя, т. е. при низкой цене иметь высокое качество. Технические характеристики должны быть на уровне мировых достижений и иметь резерв развития. Это достижимо только при выполнении ряда важных требований к конструкции узлов и деталей машин:
- выбор наиболее рациональной схемы конструкции и ее элементов; создание изделий нового поколения;
- обеспечение показателей, заложенных в техническом задании и определяющих назначение, технические и экономические характеристики объекта: производительность, мощность, скорость движения, стоимость и т. д.;
- повышение надежности и ресурса, обусловленных свойствами изделия выполнять в течение заданного времени свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели;
- уменьшение материалоемкости, что выполняется при создании компактной конструкции и изготовлении деталей из материала с высокой удельной прочностью;
- малое энергопотребление при эксплуатации, что реализуется при минимальных потерях на трене и высоком КПД;
- обоснованное назначение точности и шероховатости деталей и обеспечение их взаимозаменяемости;
- использование стандартизации и унификации деталей и их элементов;
- исключение попадания грязи, пыли и влаги на подвижные детали изделия путем использования уплотнений или защиты антикоррозионными покрытиями;
- использование элементов (лючков, регулировочных устройств и др.) для обеспечения технического обслуживания, ремонта и контроля;
- создание безопасности и комфорта оператору или исключение его присутствия;
- учет производственно-технологических требований.
Конструктивные решения, рассмотренные в этом разделе, основываются, в частности, на многолетнем опыте, обобщенном в капитальных трудах П. И. Орлова [5 Доп. лит.].


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный конспект лекций Вы можете использовать для создания шпаргалок и подготовки к экзаменам.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем конспект самостоятельно:
! Как написать конспект Как правильно подойти к написанию чтобы быстро и информативно все зафиксировать.

Другие популярные конспекты:

Конспект Основные проблемы и этапы развития средневековой философии
Конспект Проблема познаваемости мира. Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм. Взаимосвязь субъекта и объекта познания
Конспект Понятие финансовой устойчивости организации
Конспект Внутренняя политика первых Романовых.
Конспект ПРОБЛЕМЫ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ
Конспект Понятие мировоззрения, его уровни и структура. Исторические типы мировоззрения
Конспект Синтагматические, парадигматические и иерархические отношения в языке
Конспект Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил. Определение равнодействующей геометрическим способом 13
Конспект Происхождение человека. Основные концепции антропосоциогенеза. Антропогенез и культурогенез.
Конспект Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации