- •Кафедра прикладной механики
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 Изучение крепёжных деталей и резьбовых соединений
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Определение коэффициента трения в резьбовом соединении
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Исследование резьбового соединения на сдвиг деталей
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4
- •1.2. Шлицевые соединения
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Выбор посадки для группы соединений с натягом
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Исследование прочности сварных соединений
- •1. Теоретические основы работы
- •2. Порядок выполнения работы и оформление её результатов
- •3. Выводы
- •4. Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Лабораторная работа № 5 Выбор посадки для группы соединений с натягом
Цель работы: изучить конструкции соединений деталей посадкой с натягом, для группы соединений с одинаковыми размерами определить экспериментальные значения силы запрессовки валика во втулку на определённую глубину и подобрать общую стандартную посадку.
Оборудование и инструмент: стенд ДМ 37, сконструированный на базе червячно-винтового пресса (рис. 5.1); набор лабораторных образцов стальных валиков и втулок одинаковых размеров; штангенциркуль; набор эталонов для определения шероховатости поверхностей.
Рис. 5.1. Конструктивная схема лабораторного стенда
для исследования соединения с натягом
1 – верхний штурвал управления винтовой передачей; 2 – динамометрическое кольцо
для измерения силы запрессовки; 3 – часовой индикатор; 4 – вертикально передвижной
стол; 5 – нижний штурвал управления червячно-винтовым механизмом подачи стола;
6 –соединение с натягом валика и втулки.
1. Теоретические основы работы
Соединения деталей посадкой с натягом относятся к неразъёмным соединениям и предназначены, в основном, для передачи вращающего момента с вала на ступицу сидящей на нём детали (например, зубчатого колеса, полумуфты и т.п.) и наоборот, а также – для восприятия осевой или изгибной нагрузки.
Натяг – это положительная разность диаметров вала и отверстия в ступице (втулке). После сборки соединения вследствие упругих и пластических деформаций его деталей диаметр посадочных поверхностей вала и ступицы становится общим. При этом на поверхности посадки возникает удельное давлениеи соответствующие ему силы тренияпри попытке относительного сдвига деталей, которые обеспечивают прочность соединения, т.е. неподвижность валика и ступицы (втулки) друг относительно друга, и возможность воспринимать вращающие, осевые и изгибные нагрузки (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Соединение деталей посадкой с натягом
Сборку соединений деталей посадкой с натягом выполняют одним из трёх способов: прессованием (механическая сборка с использованием осевой нагрузки), нагрев втулки до 200…400оС, охлаждение вала до -79…-196оС (может быть использована и комбинация двух последних способов). При любом способе сборки и разборки соединения происходит смятие, а при первом способе и срез, микро- и макронеровностей контактирующих поверхностей вала и втулки, т.е. их частичное разрушение. Это позволяет отнести соединения деталей посадкой с натягом к группе неразъёмных соединений.
Расчёт исследуемых соединений при заданных размерах и материалах деталей и известной нагрузке сводится к определению посадки, обеспечивающей прочность соединения, и выполняется по следующему алгоритму:
Требуемое нормальное давление на цилиндрической поверхности контакта валика и втулки определяют из условия относительной неподвижности деталей соединения при действии нагрузки, например осевой силы(рис. 5.2),
или , (5.1)
где - суммарная сила трения в контакте, Н;- посадочный диаметр, мм;- глубина запрессовки валика во втулку, мм;- коэффициент трения на контактной поверхности стальных деталей соединения при сборке прессованием;- коэффициент запаса [1].
Решив (1), получают
, МПа (5.2)
Расчётный натяг в соединении вычисляют [1] как
, мкм (5.3)
где ;; (5.4)
и ,и- модули упругости первого рода и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки (для сталиМПа и[1]);- диаметр отверстия в полом вале, мм;- внешний диаметр втулки, мм.
Учитывая поправку [1] на срез и смятие микронеровностей при запрессовке, рассчитывают требуемый действительный натяг в соединении.
, мкм (5.5)
где и- параметры шероховатости посадочных поверхностей вала и втулки, мкм (при сборке соединения тепловым способом).
Используя справочные данные [2], выборка из которых приведена в табл. 5.1, и рис. 5.3, подбирают требуемую посадку в соединении из условий
и , (5.6)
где и- верхние и нижние предельные отклонения полей допусков валика и втулки, мкм;и- максимальный и минимальный табличные натяги стандартной посадки.
Рис. 5.3. Схема полей допусков валика и втулки для выбора посадки
Таблица 5.1
Предельные отклонения (ПО) полей допусков в посадках с натягом
-
Номинальный размер
, мм
ПО,
мкм
Основные отверстия
H7(ES=+21)
H8(ES=+33)
валы в системе отверстия
p6
r6
s6
s7
u7
u8
x8
z8
св. 24 до 30
es
+35
+41
+48
+56
+69
+81
+97
+121
ei
+22
+28
+35
+35
+48
+48
+64
+88
Проверяют условия прочности деталей соединения при выбранной посадке
, (5.7)
где - максимально возможное давление на контактной поверхности, рассчитываемое по (5.2…5.5) в обратном порядке при;- предел текучести материала (стали 45) валиков и втулок.