Посадка с натягом , также известная как прессовая посадка или посадка с трением , представляет собой форму крепления между двумя плотно прилегающими сопрягаемыми деталями, которая создает соединение, удерживаемое вместе трением после того, как детали прижаты друг к другу. [1]
В зависимости от величины помех детали могут быть соединены с помощью удара молотка или с силой сжаты с помощью гидравлического пресса. Критические компоненты, которые не должны быть повреждены во время соединения, также могут быть охлаждены значительно ниже комнатной температуры, чтобы усадить один из компонентов перед установкой. Этот метод позволяет соединять компоненты без применения силы и создает помеху с горячей посадкой , когда компонент возвращается к нормальной температуре. Посадки с натягом обычно используются с авиационным крепежом для повышения усталостной долговечности соединения.
Эти посадки, хотя и применимы к валу и сборке отверстия, чаще используются для сборки подшипника-корпуса или подшипника-вала. Это называется монтажом «запрессовкой».
Плотность посадки контролируется величиной натяга; допуском (планируемым отличием от номинального размера). Существуют формулы [2] для вычисления допуска, которые приведут к различным прочностям посадки, таким как свободная посадка, легкая посадка с натягом и посадка с натягом. Значение допуска зависит от того, какой материал используется, насколько велики детали и какая степень плотности требуется. Такие значения уже были разработаны в прошлом для многих стандартных приложений, и они доступны инженерам в виде таблиц , что устраняет необходимость повторного вывода.
Например, вал диаметром 10 мм (0,394 дюйма), изготовленный из нержавеющей стали марки 303 , образует плотную посадку с допуском 3–10 мкм (0,00012–0,00039 дюйма). Скользящая посадка может быть образована, когда диаметр отверстия на 12–20 мкм (0,00047–0,00079 дюйма) шире стержня; или если стержень сделан на 12–20 мкм меньше заданного диаметра отверстия. [ необходима цитата ] Пример:
Допуск на дюйм диаметра обычно колеблется от 0,001 до 0,0025 дюйма (от 0,0254 до 0,0635 мм) (0,1–0,25%), 0,0015 дюйма (0,0381 мм) (0,15%) является справедливым средним значением. Обычно допуск на дюйм уменьшается по мере увеличения диаметра; таким образом, общий допуск для диаметра 2 дюйма (50,8 мм) может быть 0,004 дюйма (0,1016 мм), 0,2%), тогда как для диаметра 8 дюймов (203,2 мм) общий допуск может не превышать 0,009 или 0,010 дюйма (0,2286 или 0,2540 мм), т. е. 0,11–0,12%). Детали, собираемые с помощью принудительной посадки, обычно изготавливаются цилиндрическими, хотя иногда они слегка конические. Преимущества конической формы: снижается вероятность истирания сопрягаемых поверхностей; требуется меньшее давление при сборке; и детали легче отделяются, когда требуется замена. С другой стороны, коническая посадка менее надежна, потому что если она ослабевает, вся посадка становится свободной, но с небольшим осевым перемещением. Перед сборкой на штифт и отверстие следует нанести смазку, например, свинцовые белила и свиное сало, смешанные до консистенции краски, чтобы уменьшить тенденцию к истиранию. [ необходима цитата ] [3]
Существует два основных метода установки вала большего размера в отверстие меньшего размера, иногда применяемых в сочетании: силовое и тепловое расширение или сжатие.
Для описания посадки с натягом, создаваемой силой, используются по крайней мере три различных термина: прессовая посадка, фрикционная посадка и гидравлическое расширение. [4] [5]
Прессовая посадка достигается с помощью прессов, которые могут сжимать детали вместе с очень большим усилием. Прессы, как правило, гидравлические , хотя небольшие ручные прессы (например, оправочные прессы ) могут работать с помощью механического преимущества, обеспечиваемого винтовым домкратом или редуктором, приводящим в движение реечную передачу . Величина усилия, прилагаемого в гидравлических прессах, может быть любой: от нескольких фунтов для самых маленьких деталей до сотен тонн для самых больших деталей.
Кромки валов и отверстий скошены (скошены). Фаска образует направляющую для движения прессования, помогая равномерно распределить силу по окружности отверстия, чтобы сжатие происходило постепенно, а не сразу, тем самым помогая операции прессования быть более плавной, более легко контролируемой и требующей меньше мощности (меньше силы в любой момент времени), а также помогая выравнивать вал параллельно отверстию, в которое он прессуется. В случае колесных пар поездов колеса напрессовываются на оси силой.
Большинство материалов расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Обертывающие детали нагреваются (например, с помощью горелок или газовых печей) и собираются в положение в горячем состоянии, затем оставляются для охлаждения и сжатия до прежнего размера, за исключением сжатия, которое возникает из-за того, что они мешают друг другу. Это также называется усадкой . Железнодорожные оси, колеса и шины обычно собираются таким образом. В качестве альтернативы обернутая деталь может быть охлаждена перед сборкой так, чтобы она легко скользила в свою сопряженную часть. При нагревании она расширяется и мешает. Охлаждение часто предпочтительнее, поскольку оно менее вероятно, чем нагревание, чтобы изменить свойства материала, например, сборка закаленной шестерни на валу, где существует риск слишком сильного нагрева шестерни и ее отпуска .