Способы получения соединений с натягом

Соединения с натягом (прессовые соединения) могут быть получены тремя способами:

- запрессовкой, простейший и высокопроизводительный способ, обеспечивающий удобного контроля измерения силы запрессовки, но связанный с опасностью повреждения поверхностей и затрудняющий применение покрытий;

- нагревом охватывающей детали до температуры ниже температуры отпуска – способ, обеспечивающий повышения прочности сцепления более чем в 1,5 раза по сравнению с запрессовкой, так как при запрессовке неровности на контактных поверхностях деталей частично срезаются и сглаживаются, что приводит к ослаблению прочности соединения.

- охлаждением охватываемой детали – способ, преимущественно применяемый для небольших деталей при их установке в массивные корпуса с помощью твёрдой углекислоты (сухой лёд -79⁰С) или в жидком воздухе (температура -190⁰С) в последнем случае нужно быть особенно осторожным и обеспечить тщательное обезжиривание деталей.

- комбинированной, например, гидропрессовкой, при которой одновременно с осевым усилием в зону контакта сопрягаемых деталей подается масло под высоким давлением для получения необходимой поперечной деформации.

Применение нагрева или охлаждения для сборки особенно удобно для деталей с большой длиной (валы, оси) при этом температура нагрева должна быть ниже температуры низкого отпуска. До 150⁰С нагрев мелких деталей осуществляется в масле, а также в электрической или газовой печи. Температура масла, должна быть не более 250°С, т.к. если выше, то в закаленных деталях могут происходить структурные изменения, снижающие твердость.

При сборке цилиндрического соединения с нагревом охватывающей или охлаждением охватываемой детали необходимая разность температур ∆t соединяемых деталей определяется по формуле

где N _max – наибольший натяг выбранной для соединения посадки;

S – зазор, необходимый для сборки соединения, принимаемый обычно равным наименьшему зазору посадки движения;

α – коэффициент линейного расширения нагреваемой или охлаждаемой детали, принимаемый для стали α=12∙10^-6, для чугуна α=10,5∙10^-6, для оловянных бронз α=17∙10^-6, для латуни α=18∙10^-6, для алюминиевых сплавов α=23∙10^-6;

d – номинальный посадочный диаметр.

Монтаж соединений путем охлаждения охватываемой стали, вызывает повышение предела прочности и твердость стальных деталей и не изменяет их пластические свойства, исключение составляют, стали с остаточным аустенитом. Мартенситное превращения таких сталей начинается при положительной температуре, а заканчивается при отрицательной и сопровождается увеличением объема детали, например, превращение 10% аустенита в мартенсит вызывает увеличение диаметра вала d=100 мм на 130 мкм, что превышает величину натяга при горячей посадке и приводит к появлению в деталях напряжений текучести.

Для некоторых деталей, например, для колец подшипников качения, посадочный натяг ограничивают изменением диаметров свободной (непосадочной) поверхности, т.к. уменьшение радиального зазора в подшипнике может привести к заклиниванию тел качения. В этом случае задаются допустимым уменьшением радиального зазора и по нему считают допустимое посадочное давление и натяг.

Соединения с гарантированным натягом снижают усталостную прочность валов, что связано с концентрацией напряжений и контактной коррозией на посадочных поверхностях. Для повышения усталостной прочности валов под ступицей применяют следующие мероприятия:

- разгружающие выточки в охватывающей детали снижают эффект концентрации напряжений на 40…50% (рис.19,а, в).

- разгружающие канавки у вала, нанесенные путем накатки или выдавливания повышают усталостную прочность на 40% (рис.19,б).

- резкое повышение усталостной прочности дает азотирование подступичной части вала глубиной 0,2…0,3мм.

- обкатка роликами поверхностный наклёп повышает предел выносливости на 80…100%;

Рис.19. Конструктивные средства повышения усталостной прочности в местах посадок с натягом