Расчет прочности прессовых соединений

Расчет на прочность соединения с натягом

Условие прочности соединения при нагружении осевой силой:

где р - давление на поверхности контакта; 
К = 1,5... 2 - коэффициент запаса. 

Условие прочности при нагружении крутящим моментом:  

При совместном действии осевой силы и крутящего момента: 

Ft=2T/d - окружная сила.

По теории расчета толстостенных цилиндров удельное давление на поверхности контакта связано с натягом зависимостью:

где N – расчётный натяг; С1 и С2 – коэффициенты:

Ei и μi – модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки:

  • для стали E≈2,15∙105 МПа и μ≈0,3
  • для чугуна E≈1,3∙105 МПа и μ≈0,25
  • для бронзы E≈1,05∙105 МПа и μ≈0,33

При расчете прочности соединения расчетный натяг определяют по минимальному табличному или вероятностному натягу с поправкой на срезание и сглаживание шероховатости поверхности при запрессовке (если сборку выполняют нагреванием или охлаждением, U=0):

N=Nmin-U;   U=1,2∙(Rz1+Rz2)

где Rz1 и Rz2 - высоты шероховатостей посадочных поверхностей. Наиболее распространенные значения 6,3...3,2 мкм.

Точное значение коэффициента трения может быть определено только испытаниями при заданных конкретных условиях. В приближенных расчетах принимают f=0,08...0,1 - сборка прессованием; f=0,12...0,14 - сборка с нагревом или охлаждением.

Расчет по наименьшему табличному натягу приводит в большинстве случаев к чрезмерно большим запасам прочности соединения. Поэтому в массовом производстве выгодно применять вероятностные методы расчета, допуская ту или иную вероятность отказа. В индивидуальном производстве целесообразно проверять расчет по замеренному натягу.

Нагрузочная способность прессового соединения может быть увеличена за счет повышения коэффициента трения между деталями.

Осаждение в процессе химического никелирования на поверхности вала тонкого слоя из частиц карбида бора В4С или карбида кремния SiO повышает коэффициент трения в соединении с натягом до 0,7 благодаря эффекту «микрозацепления».