Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

прессованной в корпус 2 (рис. 37), кроме температурных де­ формаций цапфы и втулки необходимо учитывать изменение внутреннего диаметра втулки в зависимости от температурного натяга между втулкой и корпусом.

Предельные зазоры и натяги в расчетных посадках определяются по следующим формулам:

где 5НМи Sue — наименьший и наибольший зазоры в исходной посадке;

5НМ и 5н6— наименьший и наибольший зазоры в расчетной посадке;

Янм и #нб — наименьший и наибольший натяги в исходной посадке;

Я нм и Я „б— наименьший и наибольший натяги в расчетной посадке.

В каждом случае в расчетной посадке можно различить кор­ ректируемую границу, которая отличается от значения исходной посадки на величину температурного изменения посадки, и некор­ ректируемую границу, которая принимается такой же, как в ис­ ходной посадке. По найденным предельным значениям зазоров (или натягов) в расчетной посадке подбирается ближайшая стандартная посадка. Допускаются любые комбинированные посадки, образованные стандартными полями допусков валов и отверстий. В первую очередь рекомендуется назначать поля до­ пусков предпочтительного применения.

При назначении посадок компенсация температурного изме­ нения осуществляется в результате уменьшения допуска посад­ ки. Такой способ компенсации приемлем в основном в тех слу­ чаях, когда допуск исходной посадки значительно превышает величину температурного изменения посадки. По технологиче­ ским соображениям компенсацию предпочтительно осуществлять путем сокращения допуска вала, сохраняя неизменным допуск отверстия. Если уменьшение допусков сопрягаемых деталей не может полностью компенсировать температурное изменение по­ садки, то следует рассмотреть возможность подбора посадки, пре­ дельные зазоры и натяги которой выходят за пределы, определен­ ные по приведенным выше формулам.

Для большего приближения к исходной посадке рекомендует­ ся уменьшать шероховатость поверхности сопрягаемых деталей, работающих в условиях низких температур, не менее чем на один

класс. В тех случаях, когда величина температурного измене­ ния посадки не может быть скомпенсирована ни одним из ука­ занных способов, следует рассмотреть возможность подбора материалов пары с меньшей разницей коэффициентов линей­

ного расширения.

Обеспечение надежности посадок в соединениях с деталями из пластмасс [18]. Существующие поля допусков и посадок даже при любом комбинировании этих полей не дают, как правило, конструктору необходимых величин зазоров и натягов в соеди­ нениях с деталями из пластмасс. Применение этих посадок в не­

Рис. 37. Схема для расчета посасНГ док соединений, состоящих более

§чем из двух деталей

которых случаях не обеспечивает надежной работы соединения, вызывая заклинивание в соединениях с зазором и проворачива­

удлинение, колеблющееся от 0,5 до 200%, может быть соответст­ венно в 10—20 раз ниже или в 20—30 раз выше, чем у стали. В то же время пластмассы значительно отличаются друг от друга по механическим свойствам. У стеклопластиков, например, относи­ тельная деформация при растяжении составляет 0,5—1%, тогда как поликапролактам имеет модуль упругости в 20 раз меньший, а относительную деформацию в 200—400 раз большую, чем

устеклотекстолита.

Кособенностям физико-химических свойств пластмасс, суще­ ственно влияющим на характер соединения, следует отнести боль­ шие коэффициенты термического линейного расширения (в 5—10 раз больше, чем у стали), значительное изменение размеров дета­ лей даже при незначительном увеличении температуры эксплу­ атации соединения, изменение размеров в результате водо- и маслопоглощения (от 0,05 до 3—6 %). При этом существенное значение имеют конструктивные особенности пластмассовых подвижных соединений: отношение длины L к диаметру dc и наличие больших зазоров в соединении для компенсации тем­ пературных изменений зазора при температурном расширении

пластмассового элемента, а также для увеличения протекания через зазор необходимого количества смазывающе-охлаждаю- щей жидкости.

Исследования показали, что наименьшие оптимальные отно­ шения сборочного диаметрального зазора Д к диаметру dc пла­

трения f с изменением отношения ф при следующих данных: диа­ метр соединения dc = 100 мм, длина соединения L = 80 мм, дав­ ление р = 3,4 (35 кгс/см2), скорость скольжения 4,5 м/с; материал пластмассовой втулки К-18-2.

Оптимальные границы колебаний значений A/dc для приведен­ ного примера находятся в пределах: 0,008—0,0085 при смазке ма-

Рис. 38. Изменение коэффициента трения в зависимости от зазора в соединении при смазывании:

1 — машинным маслом; 2 — соли­ долом; <3 — водой

шинным маслом (кривая У), 0,0118—0,0123 при смазке солидо­ лом (кривая 2), 0,016—0,165 при смазке водой (кривая 3).

Стандартную посадку можно подобрать только для первого случая. Это будет комбинированная посадка, в остальных случаях подобрать посадку трудно, и поэтому для посадок с от­ ношением более 0,008 необходимо руководствоваться ГОСТом 11710—71.

При расчете посадок с зазором необходимо учитывать сле­ дующие основные положения: большой разброс величины от­ носительно эксцентриситета охватываемой детали в охваты­ вающей; существенное влияние инерционных сил, обусловлен­ ных наличием зазоров в пластмассовых соединениях; диапазон

сокой температуропроводностью материала пластмассовой де­ тали— втулки); изменение первоначального зазора вследствие колебаний условий эксплуатации; возможности смазки водой (в отдельных случаях эксплуатации можно и без смазки); от­ носительно малые скорости скольжения при больших нагруз­ ках.

Качественно учет этих положений при расчете пластмассо­ вых подвижных сопряжений приводит к тому, что при прочих равных условиях для надежной работы пластмассового сопря­

жения необходимые зазоры оказываются большими, чем для металлических сопряжений. Количественно это выражается тем, что оптимальный зазор, подсчитанный по заданным усло­ виям, изменяется на величину температурно-влажностных и ус­

ных этапов: определения величины эксплуатационного зазора, определения величины сборочного зазора и выбора типа посад­ ки сопряжений. Эта последовательность справедлива для рас­ чета посадок с деталями из любых пластмасс (термореактив­ ных и термопластичных). При незначительных нагрузках и скоростях, когда пластмассовые подвижные сопряжения могут эксплуатироваться без смазки, величину эксплуатационного за­ зора Дэз выбирают на основании эмпирических данных; по ана­ логии с существующими конструкциями она соответствует, как правило, посадкам X, Л, Ш (в определенных классах точно­ сти).

Расчет величин эксплуатационных зазоров в подвижных со­ единениях с пластмассовыми деталями теоретически можно произвести только для смазываемых сопряжений. В этом слу­ чае основой расчета является гидродинамическая теория смаз­ ки, а собственно расчет оказывается аналогичным расчету ме­ таллических подвижных сопряжений.

Минимальная толщина слоя смазки /гнм, влияющая на наи­ больший эксплуатационный зазор, зависит от типа смазочного материала: 0,01 мм при смазке минеральными маслами; 0,008 мм при консистентных смазках и 0,005 мм при смазке во­ дой. Величина сборочного зазора Д 3.Сб определяется на основа­ нии эксплуатационного зазора Дэз с учетом температурно-влаж­ ностных и установочных деформаций.

Для обеспечения надежности при конструировании и сбор­ ке соединений с деталями из пластмасс в случае посадки с на­ тягом рекомендуется применять хрупкие материалы (типа К-18-2, декоррозита и т. д.) в сопряжениях с натягом в качест­ ве валов, причем при больших значениях натягов запрессовку следует осуществлять путем охлаждения валов в жидком азо­

те. Толщину стенок принимать из расчета— = 1,25 -н 1,4 в ди- d

апазоне от 10 до 200 мм .Шероховатость поверхности сопряга­ емой металлической детали должна находиться в пределах 5— 6-го класса чистоты.

Сборка сопряжений с натягом деталей из пластмасс между собой и с металлическими деталями может осуществляться или методом механической запрессовки сопрягаемых деталей, при этом пластмассовая и металлическая детали должны иметь на­