Сопряжение деталей из твердых и мягких материалов

Сопряжение деталей из твердых и мягких материалов

В соединениях деталей из твердых и мягких материалов поверхность детали из более твердого и износостойкого материала должна перекрывать поверхность детали из мягкого и легко изнашивающегося материала. При соблюдении этого правила мягкая деталь изнашивается равномерно. В противном случае на мягкой поверхности появляется ступенчатая выработка, нарушающая работу узла.

В конструкции концевой цапфы, опертой в бронзовой втулке (рис. 334, а) торец цапфы не доходит до торца втулки: при износе на участке s втулки появляется ступенька, мешающая цапфе самоустанавливаться в осевом направлении. Неправильно также выполнять осевые размеры по номиналу, производственные ошибки, неточность монтажа, а также тепловые деформации системы могут вызвать смешение торца цапфы (б) внутрь подшипника с тем же конечным результатом, что и в предыдущем случае. В правильной конструкции (в) цапфа выпущена из втулки с запасом, обеспечивающим перекрытие цапфой подшипника при всех возможных колебаниях осевых размеров системы.

В узле (г) толкателя, движущегося поступательно-возвратно во втулке, маслораспределительная канавка сделана на стержне толкателя. Целесообразнее расположение канавки во втулке, обеспечивающее равномерный износ стержня и втулки (конструкция д).

Сочетание деталей из материалов разной твердости

На рис. 334, е показано соединение шлицованного торсиона 1 с валом 2. Ошибка заключается в том, что протяженность шлицев торcиона, выполненного из закаленной стали, меньше, чем шлицев нормализованного вала. С течением времени шлицы торсиона вырабатывают ступеньки на шлицах вала. В правильной конструкции (ж) шлицы торсиона перекрывают шлицы вала.

В зубчатых передачах зубья шестерни, изготовляемой, как правило, из более твердого материала, чем колесо, должны перекрывать зубья колеса (рис. 334, и). В противном случае на зубьях колеса появляется ступенчатая выработка (рис. 334, з), нарушающая правильную работу передачи при смещении зубчатых колес друг относительно друга (например, при тепловых деформациях системы и т. д.).

На рис. 334, к, л показано соответственно неправильное и правильное выполнение цилиндропоршневого узла. В самоустанавливающемся сферическом подпятнике (рис. 334, м) диаметр поверхности трения стального диска меньше диаметра поверхности трения бронзовой опоры, вследствие чего диск вырабатывает на опоре ступеньки, мешающие самоустановке вала. Правильная конструкция представлена на рис. 334, н.

В торцовом уплотнении (о) неподвижная текстолитовая втулка 3 прижимается пружинами к стальному закаленному диску 4, вращающемуся с валом. Так как поверхность диска меньше поверхности втулки, последняя изнашивается неравномерно. В правильной конструкции (п) диск перекрывает втулку.

Каретки, перемещающиеся по прямолинейным направляющим, целесообразно выполнять из более мягкого материала, чем направляющие. Рабочая поверхность направляющих должна перекрывать рабочую поверхность пазов (рис. 334, с). При противоположном расположении (рис. 334, р) затрудняется приработка пазов к направляющим.

На рис. 335, а—в показан кран с конической пробкой из твердого материала, установленной в корпусе из мягкого металла. Конструкция (а), в которой пробка клапана полнее конического гнезда в корпусе, неверна. При притирке на участке n гнезда образуется ступенька, мешающая углублению пробки в гнездо. То же происходит при износе в эксплуатации.

В улучшенной конструкции (б) конец пробки выпушен из гнезда, что обеспечивает равномерный износ последнего. Не исключена, однако, возможность образования незначительной ступеньки на участке m пробки. Наиболее правильна конструкция (в), где пробка утоплена в гнезде. Износ гнезда и пробки не препятствует углублению пробки. Конструкция обладает свойством самопритираемости в эксплуатации.

Пробковые краны

Для противоположного сочетания (пробка из мягкого металла, корпус из твердого) справедливы те же соображения. В конструкции (г) при притирке и износе на участке и образуется ступенька, препятствующая углублению пробки. Этот недостаток можно устранить, если пробку утопить в гнезде (рис, 335, д). В конструкции (е) полностью устранена возможность образования ступенек как на пробке, так и в гнезде. Отсюда вытекает общее правило для всех случаев сочетания материала пробки и корпуса, в том числе и для случая, когда они выполнены из материалов одинаковой твердости: верхний торец пробки должен утопать в гнезде, а нижний выступать из гнезда.

Это правило справедливо и для неподвижных конусных соединений. Посадка ступицы из мягкого материала на конус стального вала (рис. 336, а) неправильна. Передний, ближайший к гайке торец ступицы выступает за конус вала. При притирке ступицы по конусу, а также при смятии отверстия в эксплуатации на участке h образуется ступенька, препятствующая перемещению ступицы по валу при повторных затяжках. В правильной конструкции (б) конус вала выходит из отверстия ступицы; изменение размеров отверстия при притирке и деформациях смятия не мешает правильной затяжке.

Затяжка конусных соединений

Если материал ступицы тверже материала вала (что практически встречается редко), то невыгоден случай, когда задний торец ступицы не доходит до окончания конуса (рис. 336, в), во время притирки и затяжки образуется ступенька на участке m вала. В правильной конструкции (г) торец ступицы перекрывает конус.

Посадки на конусах не обеспечивают точной продольной фиксации. Взаимное положение деталей зависит от точности изготовления конусов на валу и детали, от силы затяжки и меняется при переборках в результате смятия и износа сопрягающихся поверхностей. По этой причине соединения на конусах нельзя применять в случаях, когда требуется строго выдержать осевое положение соединяемых деталей. В качестве примера приведем узел водила планетарной передачи, диск которого прикреплен к корпусу на осях сателлитов. В конструкции (д) выдержать точное расстояние l по всем точкам крепления практически невозможно. Из-за неизбежных погрешностей диаметральных размеров конусов и осевых расстояний между ними продольные перемещения диска при затяжке будут различными для различных пальцев. Результатом явятся перекос и волнистая деформация диска, сопровождающиеся перенапряжением последнего. Затруднено также обеспечение межосевых расстояний конусов. Обеспечить совпадение центров отверстий в соединяемых деталях совместной обработкой (как это часто делается при цилиндрических отверстиях) невозможно. Практически соединение является несобираемым.

Конструкция (е) с односторонним креплением на конусах лучше только тем, что влияние неточности изготовления здесь в 2 раза меньше, чем в предыдущей. Узлы такого типа следует соединять на цилиндрических посадочных поверхностях с затяжкой диска на упоры (конструкция ж). Расстояние между фиксирующими ступеньками на осях можно выдержать достаточно точно. Соосность отверстий в корпусе и крышке обеспечивают обработкой отверстий по кондуктору или совместной их обработкой напроход.