Посадки с натягом

Посадки с натягом предназначены для неподвижных неразъемных соединений деталей без дополнительного крепления (как правило). Относительная неподвижность деталей достигается за счет напряжений, возникающих в материале деталей вследствие деформации их контактных поверхностей. При прочих равных условиях напряжения пропорциональны натягу. Как правило, посадки с натягом вызывают упругие деформации деталей, но в ряде посадок с большими натягами могут возникать и упруго – пластические деформации.

При одном и том же натяге прочность соединения зависит от материала и размеров деталей, шероховатости сопрягаемых поверхностей, способа соединения деталей и т.д. Поэтому выбор посадки следует производить на основе предварительных расчетов натягов и возникающих напряжений.

Различают следующие основные способы сборки деталей при посадках с натягом:

1) сборка под прессом за счет его осевого усилия при нормальной

температуре;

2) сборка с предварительным разогревом охватывающей детали (отверстия) или охлаждением охватываемой детали (вала) до определенной температуры.

Расчет посадок с натягом

Исходными данными для расчета являются:

а) геометрические размеры:

б) - модули упругости вала и втулки.

в) - коэффициенты Пуассона.

г) - пределы текучести материала вала и втулки.

Рисунок 1 – Расчетная схема соединения с натягом

Условие неподвижности соединения:

(1)

где: - это условная сила, эквивалентная действию крутящего момента Т и осевой силы .

(2)

- эквивалентная сила трения, возникающая за счет натяга.

N = d¢-D¢ (3)

Формула (3) справедлива для идеального случая: абсолютно гладкие и упругие цилиндры.

На основании формулы (1), используя выводы задачи Ламэ (это задача определения напряжений и перемещений в толстостенных полых цилиндрах).

(4)

где: - это наименьший, т.е. гарантированный натяг правильно выбранной посадки с точки зрения неподвижности.

- коэффициенты жесткости вала и отверстия,

, ;

- поправка, учитывающая шероховатость рабочих поверхностей вала и втулки;

- учитывает уменьшение натяга за счет погрешностей формы сопрягаемых поверхностей;

- учитывает влияние центробежных сил (при N<2000об/мин. );

- учитывает ослабление натяга при достижении рабочей температуры;

Вторая часть расчета – проверка прочности соединения.

Условие прочности отверстия (вала):

- для вала.

где: - наибольшее давление, которое может возникнуть в зоне контакта при выбранной посадке (при );

- наибольший натяг при данной посадке.

Применение посадок с натягом

Посадки - легкопрессовые. Характеризуются минимальным гарантированным натягом. Установлены в наиболее точных квалитетах (валы 4…6, отверстия 5…7). Применяются, когда крутящие моменты или осевые силы малы; для соединения тонкостенных деталей, не допускающих больших деформаций; для центрирования тяжело нагруженных и быстровращающихся крупногабаритных деталей (с дополнительным креплением).

Посадки - прессовые средние.

Характеризуются умеренными гарантированными натягами, обеспечивающими передачу нагрузок средней величины без дополнительного крепления. Применяются также в тех случаях, когда применение посадок с большими натягами недопустимо по условиям прочности деталей при тяжелых нагрузках с дополнительным креплением. В этих посадках имеют место упругие деформации деталей. Установлены для относительно точных деталей (валы 5…7, отверстия 6…7 кв.)

Посадки - прессовые тяжелые.

Характеризуются большими гарантированными натягами. Предназначены для соединений, на которые воздействуют значительные, в том числе и динамические нагрузки. Применяются без дополнительного крепления. В этих посадках возникают упруго – пластические или пластические деформации деталей. Применяются для деталей, выполненных по 7,8 квалитетам.

Расчет переходных посадок на вероятность получения натягов и зазоров

В основу расчета положено предположение, что размеры отверстия и вала распределяются по нормальному закону с центром группирования в середине поля допуска и средним квадратным отклонением равным . Тогда значения зазора и натяга также будут распределяться по нормальному закону симметрично относительно среднего значения (). А вероятность их получения определяется с помощью интегральной функции вероятности F (z)