Соединение с натягом

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Соединение с натягом — технологическая операция получения условно разъёмного соединения^[1] которое получается при вставлении одной детали (или части её) в отверстие другой детали при посадке с натягом. Обычно соединяют детали с цилиндрическими или коническими поверхностями также эти поверхности могут быть эллиптическими, призматическими и пр. Для получения надёжного соединения необходим натяг (разность диаметров вала и отверстия до сборки, если диаметр вала больше диаметра отверстия). После сборки вал и отверстие благодаря упругим и пластическим деформациям принимают один размер.

Сборка соединения с натягом производится запрессовкой или температурным деформированием.

Содержание

1 Сборка запрессовкой
2 Сборка температурным деформированием
3 Разборка соединения
4 Расчёт соединения с натягом
- 4.1 Температурное деформирование
- 4.2 Запрессовка
5 Применение
6 См. также
7 Литература
8 Примечания

[править] Сборка запрессовкой

В зависимости от относительной величины натяга, пластичности материалов, качества поверхности запрессовка производится с различными усилиями и на различном оборудовании.

[править] Сборка температурным деформированием

Позволяет произвести сборку наименьшими усилиями (свободное соединение) и минимальными повреждениями. Это достигается нагревом отверстия (но ниже температуры структурных изменений) и (или) охлаждением вала (сухой лёд −79 °C, жидкий азот −198.6 °C).

Сборка стеклянного импеллера на стеклянный вал в стеклянном химическом реакторе (стекло в виде стеклоэмалевого покрытия на металл) с помощью охлаждения вала жидким азотом. Азот подаётся по каналу внутри вала.

[править] Разборка соединения

Разборка соединения производится в обратной последовательности в направлении рассоединения деталей распрессовкой или температурным деформированием.

При расспресовке можно применить гидростатическую расспресовку как дополнительное средство для более лёгкого снятия детали. Для этого необходимо подать гидравлическое масло под давлением по каналу (предусмотренному конструкцией вала или ступицей) под место соединения. Под действием гидравлических сил масло раздвигает соединение образуя зазор и в дополнении вымывает и смазывает его, что позволяет выпрессовывать с меньшими усилиями и с меньшими повреждениями.

[править] Расчёт соединения с натягом

[править] Температурное деформирование

Для этого способа необходимо расчитать разность температур $\Delta t\,\!$ вала и отверстия. При этом принимают

$\Delta t=\left(\frac{\N+z_0}{\alpha d}\right),\,\!$

где $N\,\!$ — натяг посадки; $z_0\,\!$ — минимальный зазор необходимый для свободного соединения деталей, $z_0=0,01 mm\,\!$ при $d=30...80 mm\,\!$ , $z_0=0,015 mm\,\!$ при $d=80...180 mm\,\!$ , $z_0=0,02 mm\,\!$ при $d=180...400 mm\,\!$ ; $\alpha\,\!$ — коэффициент линейного расширения; $d\,\!$ — номинальный диаметр.

[править] Запрессовка

Расчёт соединения с натягом втулки и вала. При этом втулка и вал (если в нём имеется отверстие) считается толстостенным цилиндром (т.е. толщина стенки которых не более чем в пять раз меньше радиуса цилиндра.

Исходя из сил действующих на соединение находим контактное давление $p\,\!$ :

$p=k\frac{\sqrt{F^2+\left(2T/d \right)^2}}{ \Pi dlf },\,\!$

где $k\,\!$ — коэффицент запаса сцепления $k=1,5...3\,\!$ ; $F\,\!$ — осевая сила; $P\,\!$ — крутящий момент; $d\,\!$ — номинальный диаметр; $l\,\!$ — длинна соединения; $f\,\!$ — коэффицент трения скольжения.

Далее находим расчётный натяг $N_p\,\!$ :

$N_p=pd\left(C_1/E_1 + C_2/E_2 \right),\,\!$

$C_1=\left(\frac{d^2+d_1^2}{d^2-d_1^2} \right)-\mu_1, \quad C_2=\left(\frac{d_2^2+d^2}{d_2^2-d^2} \right)+\mu_2 \,\!$

где $E\,\!$ — модуль упругости; $\mu\,\!$ — коэффицент Пуансона.

Так как имеются неровности профиля которые деформируются и затрудняют продвижение запрессовки, полученное значение увеличиваем на величину поправки и получаем практический натяг: