Соединения с натягом

Клеевые соединения

 

Это соединения, осуществляемые за счёт сил сцепления в процессе затвердевания жидкого клея. Прочность клеевых соединений зависит от материала и конструкции склеиваемых деталей, качество подготовки поверхностей к склеиванию, выбору марки клея и технологии склеивания.

 

Достоинства («+») Недостатки («-»)
● Возможность соединения деталей из разнородных материалов, в том числе и деталей, не поддающихся сварке; ● Герметичность; ● Высокая коррозионная стойкость; ● Хорошее сопротивление усталости. ● Сравнительно низкая прочность; ● Низкая теплостойкость (до 250˚C); ● Снижение прочности некоторых клеевых соединений с течением времени.  

 

Эти соединения относят к неразъёмным, хотя они занимают промежуточное положение между разъёмными и неразъёмными соединениями. Эти соединения можно разбирать без разрушения деталей, однако повторная сборка не обеспечивает той же надёжности, что первичная. Наибольшее распространение получили цилиндрические соединения. По способу сборки цилиндрические соединения с натягом разделяют на:

1) соединения, собираемые запрессовкой;

2) соединения, собираемые с предварительным нагревом охватывающей детали или с охлаждением охватываемой детали.

 

Запрессовка - наиболее простой и распространённый способ сборки, однако при запрессовке происходит смятие и частичное срезание шероховатостей посадочных поверхностей, что снижает прочность (запрессовку деталей производят на гидравлических, винтовых и рычажных прессов со скоростью меньшей или равной 5 мм в секунду). Прочность соединения деталей нагревом или охлаждением в полтора раза выше, чем у запрессованных.

 

Достоинства («+») Недостатки («-»)
● Простота и технологичность, что обеспечивает низкую стоимость соединения и возможность его применения в массовом производстве; ● Хорошее центрирование деталей и распределение нагрузки по всей посадочной поверхности, что позволяет использовать эти соединения для скрепления деталей современных высокоскоростных машин; ● Передача больших знакопеременных нагрузок, в том числе вибрационных и ударных. ● Сложность сборки и особенно разборки (требуется применение специальных печей и мощных прессов); ● Рассеивание нагрузочной способности соединения, связанное с колебаниями действительных посадочных размеров, пределов допусков; ● Повышенная точность изготовления деталей соединения.

 

Применение: для изготовления зубчатых, червячных колёс, коленчатых валов, соединения зубчатых колёс с валами для посадки подшипников качения и т. д.

 

Пример. Подобрать посадку с натягом косозубого колеса с ведомым валом редуктора, шпонку не учитывать. Соединение нагружено вращающим моментом M=420 Н·м и осевой силой Fa=600 Н. Размеры деталей соединения: d=55 мм и l=65 мм – диаметр и длина посадочной поверхности соответственно; d2=90 мм – условный наружный диаметр ступицы; вал сплошной (d2=0); материал вала – сталь 45 (σт1=280 Н/мм2), колёса – сталь 40Х (σт2=640 Н/мм2). Сборка осуществляется запрессовкой. Соединение работает при температуре t≤20° C.

Решение. 1) Принимаем: для стали модуль упругости E1=E2=2,1·105 Н/мм2; коэффициенты Пуассона μ1=μ2=0,3; коэффициент трения f=0,07; коэффициент запаса сцепления K=3.

2) Определяем среднее контактное давление

 

Н/м.

 

3) Определяем требуемый расчётный натяг соединения

 

мкм,

где ;

.

 

4) Назначаем шероховатость посадочных поверхностей зубчатого колеса и вала со средними арифметическими отклонениями профиля микронеровностей: для вала Ra1=0,8 мкм; для колеса Ra2=1,6 мкм.

Определяем величину поправки на обмятие микронеровностей

 

u=5,5(Ra1+Ra2)=5,5(0,8+1,6)=13,2 мкм.

 

5) Принимаем величину поправки на температурную деформацию ∆t=0, так как t≤20° С.

6) Определяем действительный натяг соединения

 

Nд=Np+u+∆t=48,1+13,2+0=61,3 мкм.

 

7) По полученному значению Nд подбираем соответствующую стандартную посадку. Из таблиц ГОСТ 25347-82 (СТ СЭВ 144-75) для данного соединения можно применять посадку Ø55H7/u7 или в числовом значении Ø55, при которой наименьший натяг Nmin=0,087-0,030=0,057 мм=57 мкм и наибольший натяг Nmax=0,117-0=0,117 мм=117 мкм.

8) Проверяем допустимость выбранной посадки по условию прочности ступицы. Максимальное контактное давление, допускаемое прочностью ступицы:

 

Н/мм2

 

и соответствующий ему максимально допустимый натяг:

 

мм=214 мкм.

Так как Nmax=117 мкм<[N]max=214 мкм, то прочность ступицы обеспечена, т. е. принятая посадка при наибольшем натяге не вызывает пластическую деформацию на поверхности отверстия ступицы.

 

2.2 Разъёмные соединения