родного охрупчивания металла. Дальнейшего повышения несущей способности можно достичь нанесением разнородных покрытий, например цинкового покрытия на одну поверхность и медного на другую. В результате взаимной диффузии атомов металлов можно ожидать образования в зоне контакта промежуточных структур более высокой прочности, чем металлы однородных покрытий (например, сплавов типа латуней при сочетании цинкового и медного покрытий).

ПРАВИЛА КОНСТРУИРОВАНИЯ

Особенность соединений с натягом состоит в том, что они еще до приложения рабочих нагрузок преднапряжены силами от натяга на посадочной поверхности, причем в охватывающей детали возникают неблагоприятные для прочности трехосные напряжения растяжения. При сложении прехшарительных напряжений с рабочими могут возникнуть напряжения, превышающие предел текучести материала, вследствие чего соединение выходит из строя.

Вместе с тем формальный расчет соединений с натягом, основанный на предположении постоянства сечений по длине деталей и игнорирующий граничные условия, не выявляет действительных напряжений. Фактическая несущая способность и прочность соединения сильно зависят от формы охватывающей и охватываемой деталей. Неравномерная жесткость деталей (ступенчатые валы, ступицы с дисками и т. д.) обусловливает неравномерное распределение контактных давлений и напряжений по длине соединения. Резкие скачки напряжений возникают на кромках соединения.

Формальный расчет, даже с большим коэффициентом запаса, не всегда обеспечивает работоспособность соединения, тем более что распределение рабочих напряжений по сечениям детали, а также характер их взаимодействия с предварительными напряжениями в большинстве случаев, особенно в соединениях, подвергающихся циклическому нагружению, неясны. Поэтому независимо от результатов расчета необходимо всемерно усиливать соединения с натягом конструктивными мерами.

Для увеличения несущей способности и прочности соединений с натягом целесообразно следующее:

снижать давление на посадочных поверхностях увеличением длины или диаметра соединения (способ более эффективный);

выбирать натяг в узких пределах, применяя посадки повышенного квалитета;

уменьшать напряжения целесообразным выбором толщины стенок охватывающей и охватываемой деталей (увеличение толщины стенок одной из деталей снижает напряжения в ней, но одновременно увеличивает напряжения в другой детали);

избегать резких изменений сечений соединяемых деталей на участке соединения (и на близких к нему участках) для предотвращения скачков напряжений;

снижать скачки напряжений на кромках соединения путем уменьшения сечений ступицы (и вала) по направлению к торцам;

подвергать посадочные поверхности упрочняющей термообработке (например, закалке с низким отпуском, закалке с нагревом ТВЧ) и упрочняющей обработке пластической деформацией (дробеструйному наклепу, накаты-

т) 3) и)

Рис. 535. Способы облегчения запрессовки

ванию валов, раскатыванию или дорноваиию отверстий);

применять сборку соединений с нагревом охватывающей детали или с охлаждением охватываемой детали;

применять гальваническое покрытие контактных поверхностей мягкими металлами (Cd,Cu,Zn).

Работоспособность соединений с натягом во многом зависит от правильности сборки. Для облегчения запрессовки вал и отверстие снабжают заходными фасками под углом а = = 30 -7-45° (рис. 535, оХ а при больших натягах а = 10 -г 15°. Высоту h фаски устанавливают так, чтобы заходный диаметр вала d был на 0,1-0,3 мм меньше диаметра отверстия df, (рис. 535,6).

Наиболее целесообразно скруглять торец вала галтелью переменного радиуса (рис. 535, в), хотя изготовление таких галтелей дороже.

Иногда на валу или в отверстии делают заходные цилиндрические пояски с посадкой H7/h6 (рис. 535, г, д). Расположение центрирующего пояска в отверстии требует применения системы вала.

Осевое положение деталей фиксируют запрессовкой их до упора в буртик (рис. 535, е, ж), в ступеньку отверстия (рис. 535, з), заподлицо с отверстием (рис. 535, ы). Гладкие детали можно фиксировать в любом положении мерными дистанционными кольцами 1, под-кладываемыми под скалку пресса (рис. 535, к).

Важно предотвратить закусывание и перекос соединяемых деталей, затрудняющий процесс запрессовки, а иногда приводящий к непоправимой порче соединения.

Тонкостенные детали типа втулок при запрессовке направляют с помощью центрирующей оправки (рис. 536, о). При запрессовке в сквозные отверстия втулку сажают на сверт-ную оправку с направляющим хвостовиком 1, вводимым в отверстие на посадке H7/h6 (536,6). После запрессовки хвостовик отвертывают.

Детали, соединенные по посадка.м с натягом, недопустимо подвергать термообработке.

Рис. 536. Запрессовка тонкостенных втулок

Рис. 537. Механическая обработка после запрессовки

так как при нагреве натяг теряется вследствие потери упругости материала. В точных соединениях необходимо учитывать деформацию деталей при запрессовке (уменьшение внутренних размеров охватываемой детали и увеличение наружных размеров охватывающей). Деформация тем больше, чем больше натяг и меньше толщина деталей.

Найти достоверно изменение размеров расчетом и заранее скорректировать исходную форму детали можно только в сравнительно редких случаях, когда стенки деталей имеют постоянную толщину. Детали с переменной толщиной стенок деформируются неравномерно. Так, при запрессовке тонкостенной подшипниковой втулки в корпус с центральной стенкой (рис. 537,0) втулка принимает корсетную форму. При асимметричном расположении стенки корсет смещается в сторону узла жесткости (рис. 537,6). Для обеспечения правильной работы подшипцика необходимо после запрессовки окончательно обработать внутреннюю поверхность втулки, предусматривая в заготовке соответствующие припуски. Чаще всего втулки развертывают, оставляя под развертку припуск 0,02-0,1 мм на сторону.

При запрессовке деталей в полость вала наружная поверхность вала бочкообразно выпу- чивается, что требует чистовой обработки вала после запрессовки (рис. 537, в). При напрес-совке тонкостенных зубчатых колес на валы (рис. 537, г) необходимо производить чистовую обработку зуба после запрессовки. Если это невозможно по габаритам (длинные валы), следует увеличить толщину обода или применить разборное крепление (на шпонке или шлицах).

Запрессовка не влияет на размеры элементов, расположенных на большом расстоянии от посадочных поверхностей (например, зубья дисковых колес). В таких случаях можно без опасения за точность размеров напрессовывать детали в окончательно обработанном виде. Перекос и торцовое биение дисковых деталей большого диаметра предупреждают увеличением длины посадочного пояса.

Распространенной ошибкой при конструировании нерасчетных (подвергающихся неболь-

Рис. 538. Соединения с натягом:

I - неправильные; 2 - правильные конструкции

шим или неопределенным силам) соединений с натягом является недостаточная длина прессового пояса, а также малая толщина стенок охватывающей или охватываемой детали (рис. 538). Такие соединения быстро выходят из строя в результате сминания посадочных поверхностей и перенапряжения тонких стенок при запрессовке.

Для ориентировочного определения минимальной длины посадочных поясов в соединениях с натягом общего назначения можно пользоваться формулой = ad, где

min - длина пояса (за вычетом фасок), мм; а - диаметр соединения, мм; а - коэффициент, равный для охватывающих деталей, выполненных из сталей, о = 4, из чугунов а = 5, из легких сплавов а= 6. На основании этой формулы построен график (рис. 539).

Если соединение подвержено действию высоких изгибающих моментов или поперечных сил, особенно знакопеременных, а также при необходимости точного направления и прочной заделки запрессованной детали (например.

W 60 80 100 120 d,mm

Рис. 539. Минимальная длина соединении с натигом в функции d

Рис. 540. Обеспечение выхода воздуха при запрессовке в глухие отверстия

колонны станин), длину запрессовки делают значительно большей [I = (1,5 -=-2)d].

Рекомендуется избегать запрессовки в глухие Отверстия, которые затрудняют точную обработку и распрессовку.

В конструкциях с посадкой в глухие отверстия необходимо обеспечивать вывод воздуха в процессе запрессовки. Сжатие воздуха при запрессовке, сопровождаемое увеличением его удельного объема вследствие нагрева, может вызвать разрыв охватывающей детали, особенно если она имеет тонкие стенки или выполнена из материала пониженной прочности (например, из легких сплавов). Для выпуска воздуха поедусматривают канавки (рис. 540, о) или отверстия (рис. 540,6 и в).

Недопустима запрессовка деталей по двум поясам одинакового диаметра (рис. 541, о). При пропуске детали через первый (по ходу запрессовки) пояс возникает перекос, затрудняющий введение конца детали во второй пояс. Кроме того, могут образоваться задиры на поверхности детали и отверстия. В таких соединениях посадочные пояса следует делать разного диаметра (рис. 541,6). Осевые размеры соединения должны быть такими, чтобы деталь вступала сначала во второй пояс на величину т = 2 -=- 3 мм (рис. 541, в), получая устойчивое направление, и только затем входила в первый пояс.

В конструкции (рис. 541, г) для сокращения точной механической обработки отверстие выполнено с двумя короткими посадочными поясами. Ошибка заключается в одинаковом диаметре посадочных поясов. Кроме того, здесь неизбежна деформация втулки на участках расположения посадочных поясов.

Если важна строгая прямолинейность стенок отверстия, следует предусматривать развертывание втулки после запрессовки или сажать втулку всей длиной или по крайней мфе на большей части длины (рис. 541, д и е).

Охватывающим деталям следует придавать достаточную жесткость во избежание деформации под силой запрессовки.