Методика инженерного расчёта натяга при запрессовке деталей
Ниже представлена краткая методика инженерного расчёта 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 расчёта необходимо определиться с исходными данными материалов для детали 1 и детали 2: пределы прочности, пределы текучести, коэффициенты Пуассона, коэффициенты температурного линейного расширения материалов этих деталей, и, естественно, размеры этих деталей для нормальных условий (см. Рисунок), т.е. выполнить предварительный расчёт посадки с натягом.
Рисунок. Схема к методике расчёта натяга в соединении.
Ширина деталей в радиальном направлении определяется для каждой из деталей по формулам:
Напряжение растяжения в детали 1 (охватывающей детали - втулке или кольце)
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)
Оценочная расчётная температура нагрева охватывающей 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
Расчётные коэффициенты для деталей
где
μ1 - коэффициент Пуассона для охватывающей детали;
μ2 - коэффициент Пуассона для охватываемой детали.
Расчетное удельное контактное давление на посадочной поверхности при максимальном натяге
Расчетное удельное контактное давление на посадочной поверхности при минимальном натяге
где
δmin - минимальный натяг в соединении;
Максимально допустимое удельное контактное давление
где
σт1 - предел текучести материала охватывающей детали 1;
Расчётное максимальное напряжение растяжения на внутренней поверхности охватывающей детали при максимальном натяге в соединении:
Расчетное напряжение растяжения на внутренней поверхности охватываемой детали при минимальном натяге в соединении:
Расчетное максимальное напряжение сжатия на внутренней поверхности охватываемой детали при максимальном натяге в соединении:
Расчетное напряжение сжатия на внутренней поверхности охватываемой детали при минимальном натяге в соединении:
Момент сопротивления вращению соединения
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
Наибольший допустимый расчетный натяг в соединении
