|
Большинство разновидностей
неподвижных неразъемных соединений может быть отнесено к одной из трех
конструктивных групп: соединения с силовым замыканием, в которых
относительная неподвижность деталей обеспечивается механическими силами,
возникающими в результате пластических деформаций; соединения с
геометрическим замыканием, осуществляемым благодаря форме сопрягаемых
деталей; соединения, в основе которых лежат молекулярные силы — сцепление или
адгезия.
В машиностроении наиболее распространена сборка соединений
с гарантированным натягом, сварных, паяных, склеиваемых и заклепочных.
Сборка соединений на основе тепловых методов. По способу
получения нормальных
напряжений на сопрягаемых поверхностях соединения с
гарантированным натягом условно делятся на продольно-прессовые и
поперечно-прессовые. В поперечно- прессовых соединениях сближение сопрягаемых
поверхностей происходит радиально или нормально к поверхности. Такие
соединения собирают одним из следующих методов: нагреванием охватывающей
детали перед сборкой; охлаждением охватываемой детали; путем пластической
деформации (например, развальцовки); упругой деформацией охватываемой детали.
Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют в тех
случаях, когда конструкцией соединения предусмотрены значительные натяги. При
тепловых посадках создаются натяги, средняя величина которых примерно в 2
раза больше натягов при обычных посадках Я/г, HJs (прессовых).
Нагрев применяют также при сборке тяжело нагруженных
соединений, требующих высокой прочности, или в тех случаях, когда
охватывающая деталь выполнена из материала, имеющего высокий коэффициент
линейного расширения, а само соединение подвергается в машине воздействию
повышенных температур. Если такое соединение собрать без нагрева, то в
процессе эксплуатации его прочность значительно снизится. Нередко нагрев
детали применяют и при сравнительно небольших натягах, что облегчает процесс сборки
и способствует сохранению качества поверхностей сопрягаемых деталей.
Прочность тепловых посадок объясняется тем, что при их
выполнении микронеровности сопрягаемых поверхностей не сглаживаются, как при
холодной запрессовке, а как бы сцепляются друг с другом.
Время на запрессовку крупногабаритных деталей, собираемых
с нагревом или охлаждением, сокращается в 2...4 раза. При этом часто отпадает
надобность в тяжелых прессах, что упрощает и удешевляет процесс сборки.
Температура, до которой следует нагревать охватывающую
деталь 1 ( 3.12,а), определяется из условия, что величина к tndx будет больше
величины натяга А(/са — коэффициент линейного расширения материала детали; tu
— температура нагрева; d\ — диаметр отверстия).
С учетом начальной температуры /нач общая температура
охватывающей детали после нагрева + Обычно эта температура не превышает 623
... 643 К (350 370 °С). Больший нагрев не рекомендуется из-за возможных
повышенных деформаций или фазовых превращений.
Нагрев деталей выполняют в различных печах, термостатах
или на специальных установках. Охватывающую деталь после нагрева охлаждают
потоком воздуха, в масляной ванне или водным раствором нитрита натрия. В
первом случае дополнительные напряжения в детали будут минимальны, а при
охлаждении раствором или маслом они могут достигать значительной ве* личины.
Прочность соединений, выполняемых с нагревом охватывающей
детали, повышается, если поверхность сопряжения покрывается промежуточным
слоем материала: при покрытии свинцом — в 1,4 раза, цинком — в 2,7 раза,
синтетическим покрытием с толщиной пленки 20 мкм — в 1,6 раза.
Сборка с охлаждением охватываемой детали имеет ряд преимуществ
перед горячей посадкой
Нагрев деталей сложной формы может явиться причиной
возникновения температурных напряжений, местных деформаций, снижения
твердости и окисления поверхностей деталей. Сборка с применением холода не
имеет этих недостатков. Кроме того, процесс охлаждения^ достаточно прост, так
как охватываемые детали всегда меньше по массе и габаритам, чем охватывающие.
При этом в сборочной единице их может быть несколько (в одном корпусе
несколько втулок).
Прочность соединений, собранных с охлаждением охватываемой
детали, при прочих равных условиях & 2...2,5 раза выше прочности
соединений, выполненных с холодной запрессовкой. Однако в некоторых марках
сталей при низких температурах - возможны активные фазовые превращения, в
результате которых размеры деталей могут увеличиваться. Это сопровождается
заметным ростом натяга, что может быть причиной снижения качества сборки.
Поэтому не следует охлаждать стальные детали ниже тех температур, которые
необходимы по условиям сборки соединений. В некоторых случаях рост размеров
стальной детали при превращении остаточного аустенита в мартенсит в процессе
глубокого охлаждения можно использовать для получения неподвижных соединений.
-Детали соединяют с небольшим зазором, и собранную сборочную единицу
охлаждают, В результате в сопряжении возникает натяг.
Охлаждение до 198 К (—75 °С) производят при помощи твердой
углекислоты (сухого льда). Возможно также предварительное охлаждение в спирте
или ацетоне. Для этого в жидкость добавляют кусочки твердой углекислоты (а не
наоборот, чтобы избежать бурного выделения паров СО2). Расход сухого льда
должен составлять 18...20% от массы охлаждаемых деталей.
Посредством холодильных машин температура охлаждения может
быть доведена до 173 К (—100 °С). При необходимости можно получить более
низкие температуры, применяя жидкий воздух —83...78 К (—190...—195°С) или
жидкий.азот —78,2 К (—195,8 °С).
Сборка соединений путем пластической деформации деталей.
Пластическую деформацию используют при сборке соединений, натяг в которых
создается радиальным расширением охватываемой или сжатием охватывающей
детали. Основная цель применения этого способа — обеспечить неподвижность и
герметичность собираемых соединений. Разборка таких соединений во многих
случаях сопровождается корчей одной или обеих деталей.
Наиболее распространенными видами пластической деформации
являются вальцевание, раздача, бортование, осадка, деформирование, обжатие.
Сборка продольно-прессовых соединений. Продольно-прессовые
соединения сравнительно широко распространены в конструкциях машин.
Трудоемкость их сборки составляет 10... 12% от общей трудоемкости сборочных
работ.
Сила запрессовки растет от нуля до некоторого
максимального значения,
Так как наружный диаметр охватываемой детали больше, чем
диаметр отверстия охватывающей детали, то при относительном продольном
перемещении их в процессе сборки происходит деформирование металла (явления
механического и молекулярного характера). В результате на поверхности
контакта возникают значительные нормальные давления и силы трения, которые
препятствуют сдвигу этих деталей. В таких соединениях обычно не требуются
дополнительные конструктивные крепления деталей.
Необходимый для данного соединения натяг определяется при
расчете посадок. Наибольшая сила запрессовки для сборки продольно-прессового
соединения с гарантированным натягом может быть найдена по формуле: где
/зап—коэффициент трения при запрессовке; давление на поверхности контакта,
МПа; d — диаметр охватываемой детали по поверхности сопряжения, мм; L — длина
запрессовки, мм.
Запрессовку деталей производят после обеспечения
правильного направления детали. В ряде случаев на деталях делают
соответствующие заходные фаски или пояски. Неточность сопряжения, особенно в
период на- живления, может быть источником брака: задиров, трещин.
Для запрессовки используют, как правило, специальные
прессы и приспособления.
|