Розрахунок зусилля напресування втулки зубчатої муфти на хвостовик шестеренного валка.

Вихідні дані.

З’єднання виконано по посадці                                 ø

Діаметр з’єднання                                            d

Внутрішній діаметр вала                                 d₁

Зовнішній діаметр охоплючої деталі               D

Довжина спряжуваної поверхні                                l

Матеріал валка та втулки                                          сталь

Модуль пружності                                           Е₁ = Е₂ = 2,12·10⁵ МПа

Коефіцієнт Пуассона                                        μ₁ = μ₂ = 0,3

Клас шорсткості:

         - отвір втулки                                           п’ятий

         - хвостовик валка                                     шостий

Рішення

1. Параметри шорсткості:

- поверхні отвору втулки R_ZD

                                          R_aD

  - поверхні хвостовика валка R_Zd

 - поверхні хвостовика валка R_Zd

                                                                        R_ad

1. Вузол виготовлено по системі отвору:

- посадка і квалітет отвору

- посадка і квалітет хвостовика валка

1. Граничні відхилення розмірів:

       - отвір       верхнє ES

                              нижнє EI

       - валка      верхнє es

                              нижнє ei

1. Найбільший натяг в з’єднанні

N_max = es – EI

1. Найменший натяг з’єднання

N_min = ei – ES

1. Середній натяг з’єднання

N_cp =

1. Поправка на зменшення виступів шорсткості з’єднувальних поверхонь.

γ'_ш = 1,2(R_ZD+ R_Zd)

γ''_ш  = 5(R_aD+ R_ad)

Із отриманих значень для подальших розрахунків приймаємо більше значення γ_ш

1. Розрахунковий натяг

N_p = N_c+ γ_ш

1. Допоміжні коефіцієнти

1.  Питоме тиснення на спряжуваних поверхнях при напресуванні

1.  Зусилля для напресування втулки на хвостовик валка при коефіцієнті тертя f = 0,1 (хороше змащування)

1.  Розрахунок температури нагріву втулки для монтажу на хвостовик валка.

,

де: γ – мінімальний зазор, необхідний для збирання вузла.

Приймаємо мінімальний зазор посадки q 6.

α – коефіцієнт лінійного розширення.

Для сталі α = 11·10^-6

t₀ – початкова температура втулки.

Приймаємо t₀ = 20⁰С.

Розрахунок зусилля напресування підшипника на вал.

Вихідні дані.

Посадка внутрішнього кільця підшипника на вал ø

Посадка зовнішнього кільця підшипника

                                      з отвором в корпусі        ø

Тип підшипника та його серія

Параметри підшипника:                                        d×D×В

Клас шорсткості поверхні шийки вала                               7

Діаметр отвору вала                                             d₀

Коефіцієнт Пуассона матеріалу вала і підшипника μ_в = μ_n

Модуль пружності матеріалу вала і підшипника Е_в = Е_n = 2,12·10⁵ МПа

Рішення

1. Висота мікронерівностей на посадочному місці вала R_Z

2. Граничні відхилення розмірів з’єднувальних деталей:

           - отвір:         верхнє ES

нижнє EI

            - вал:           верхнє es

нижнє ei

3. Найбільший натяг в з’єднанні

N_max = es – EI

4. Найменший натяг в з’єднанні

N_min = ei – ES

5. Середній натяг в з’єднанні

N_cp =

6. Зменшення натягу внаслідок зменшення висоти мікронерівностей R_Zd на посадочній поверхні вала при напресуванні підшипника.

ΔN = 2·0,6·R_Zd

7. Ефективний натяг з’єднання.

N_e = N_cp + ΔN

8. Питоме тиснення при заданому ефективному натягу.

,

де: d₀ – діаметр отвору вала;

d₁  - приведений зовнішній діаметр внутрішнього кільця підшипника.

Примітка: d₁ – можна визначити по довіднику.

9. Зусилля напресування внутрішнього кільця підшипника на вал.

F_H = f·π·d·B·P,

де: f – коефіцієнт тертя при напресуванні на контактних поверхнях деталей

f = 0,1…0,2

При хорошому змащуванні f = 0,1

Розрахунок температури нагріву підшипника.

Вихідні дані.

Найбільший натяг в з’єднуванні внутрішнього кільця d ≥ 100 мм необхідно нагрівати до температури:

,

де: α – коефіцієнт лінійного розширення матеріалу підшипника;

α = 11·10^-6;

t₀ – початкова температура підшипника4

t₀ = 20⁰С.

Висновок: Температура нагріву не перевищує визначеного нормативу (100⁰С).