Расчёт прессового соединения

Коленчатый вал собран из отдельных кривошипов. Соединяют кривошипы рамовыми шейками, которые горячей посадкой заводят в расточку щеки.

В составном коленчатом валу передача крутящего момента осуществляется за счёт сил трения, они обуславливаются контактным давлением на поверхностях. Величина этих давлений задаётся натягом, то есть разностью диаметров шейки и отверстием в щеке. С учётом требования неподвижность эти давления

где k - коэффициент запаса сцепления, принимаем k=1,8;

- коэффициент трения при горячей посадки, принимаем =0,15;

и – толщина щеки и диаметр посадочной поверхности: =0,29 м, = 0,81 м.

Величину крутящего момента вычислим через физическую зависимость

Минимальная величина натяга из условия передачи крутящего момента

где модуль упругости,

и - коэффициенты радиальной податливости

где – коэффициенты Пуассона материала щеки и шейки, ;

- диаметры деталей (Рисунок.1).

Условие прочности соединения определяется отсутствием пластических деформаций в материалах сопрягаемых деталей. Выполнение этого условия даёт наибольший расчётный натяг

Посадку назначают в системе отверстия. При этом распределение действительных размеров деталей по полю допусков должно быть таким, чтобы фактический натяг удовлетворял условию . Таким образом фактический натяг принимаем, равным 2 мм.

Технология горячей сборки коленчатого вала предусматривает нагрев щеки до температуры, при которой за счёт линейного расширения увеличивается посадочный диаметр, на величину принятую из расчётов . Далее шейка свободно заводится в расточку щеки и сопрягаемое соединение охлаждается на воздухе. В результате происходит защемление сопрягаемых деталей с появлением контактных давлений. Температура нагрева щеки

где – коэффициенты линейного расширения материала шейки ;

- исходная температура шейки,

Вычислим контактные давления и проверим выполнение прочности соединения. Контактное давление связано с натягом соотношением

Прочность соединения оценивается напряжениями в сопрягаемых деталях. Наибольшие напряжения возникают на поверхности расточки щеки. Их эквивалентное значение по третьей теории прочности определяется формулой

По третий теории прочности, напряжения вызванные на поверхности расточки щеки не превышает допустимое, следовательно, коленчатый вал удовлетворяет условию прочности.

Вывод

В результате расчёта выявлены самые нагруженные рамовые шейки: пятая и шестая. Для них подсчитаны коэффициенты запаса прочности с учётом дополнительных напряжений от крутильных колебаний, удовлетворяющие требованиям работоспособности деталей коренных шеек ( и шатунных шеек

Расчёт подшипников коленчатого вала