Методика инженерного расчета натяга при запрессовке деталей

Ниже представлена краткая методика инженерного расчета натяга при запрессовке деталей друг в друга. Расчетные зависимости и положения этой методики могут быть использованы для оценки действующих напряжений растяжения и сжатия, момента сопротивления вращению в соединении и необходимой температуры нагрева охватывающей детали с целью обеспечения неподвижности соединения.

Перед проведением расчета необходимо определиться с исходными данными материалов для детали 1 и детали 2: пределы прочности, пределы текучести, коэффициенты Пуассона, коэффициенты линейного расширения материалов этих деталей, и, естественно, размеры этих деталей для нормальных условий (см. Рис.).

расчетная схема к методике расчета натяга в соединении деталей
Рис. Схема к методике расчета натяга в соединении.

Ширина деталей в радиальном направлении определяется для каждой из деталей по формулам:

отношения размеров
отношения размеров

Напряжение растяжения в детали 1 (охватывающей детали - втулке или кольце)

напряжение растяжения

где

δ - фактический диаметральный натяг в соединении;

E1 - модуль упругости материала детали 1 (охватывающая деталь);

E2 - модуль упругости материала детали 2 (охватываемая деталь).


Напряжение сжатия в детали 2 (охватываемой детали - кольце)

напряжение сжатия

Оценочная расчетная температура нагрева охватывающей детали

температура нагрева детали

где

δmax - максимальный натяг в соединении;

δtech - технологический диаметральный зазор для горячей сборки;

tair - температура окружающего воздуха;

Δtloose - понижение температуры охватывающей детали 1 от момента времени её нагрева до момента времени соединения с деталью 2;

α1 - коэффициент температурного линейного расширения материала охватывающей детали 1.


Отношения диаметров
отношение диаметров a1
отношение диаметров a

Расчетные коэффициенты для деталей
коэффициент охватывающей детали
коэффициент охватываемой детали

где

μ1 - коэффициент Пуассона для охватывающей детали;

μ2 - коэффициент Пуассона для охватываемой детали.


Расчетное удельное контактное давление на посадочной поверхности при максимальном натяге

контактное давление при максимальном натяге

Расчетное удельное контактное давление на посадочной поверхности при минимальном натяге

контактное давление при минимальном натяге

где

δmin - минимальный натяг в соединении;


Максимально допустимое удельное контактное давление

максимально допустимое удельное контактное давление при натяге

где

σт1 - предел текучести материала охватывающей детали 1;


Расчетное максимальное напряжение растяжения на внутренней поверхности охватывающей детали при максимальном натяге в соединении:

напряжение растяжения при максимальноем натяге

Расчетное напряжение растяжения на внутренней поверхности охватываемой детали при минимальном натяге в соединении:

напряжение при минимальном натяге в соединении


Расчетное максимальное напряжение сжатия на внутренней поверхности охватываемой детали при максимальном натяге в соединении:

напряжение сжатия при максимальном натяге

Расчетное напряжение сжатия на внутренней поверхности охватываемой детали при минимальном натяге в соединении:

напряжение сжатия при минимальном натяге

Момент сопротивления вращению соединения

момент сопротивления вращению

где

F - площадь поверхности соединения с натягом;

f - коэффициент трения покоя в соединении, для стальных деталей можно принять приближенно равным ~0,25.


Допускаемая осевая сила соединения с натягом

осевая сила при минимальном натяге

Наибольший допустимый расчетный натяг в соединении

наибольший допустимый натяг
Выполняем профессиональные инженерные расчеты неподвижных соединений с натягом.