Горячая посадка втулки на вал

Посадка при помощи нагрева охватывающей детали. Посадка путем охлаждения охватываемой детали.

Горячее осаждение имеет много преимуществ перед соединениями с прессовой посадкой. Они обладают большей силой. Использование нагрева или охлаждения во время усадки детали позволяет во многих случаях обойтись без мощного прессового оборудования.

Нагрев может осуществляться в кипящей воде до 100° (используется, например, при усадке дисков турбины на валу ротора) или в горячем масле, нагретом до 85-90°. Этот метод чаще всего используется для посадки подшипников качения. Нагрев также осуществляется с помощью газовых горелок, в электрических, газовых или масляных печах и молотах, или с помощью электронагревателей как промышленной, так и высокочастотной мощности.

Суть процесса холодной посадки заключается в охлаждении соединяемой детали (вала, оси, пальца, втулки и т.д.) до температуры, позволяющей ей свободно разместиться в отверстии соединяемой детали. Охлаждение происходит в жидком азоте, в твердой двуокиси углерода (сухой лед) с температурой 190-196° и 75-80° ниже нуля соответственно.

Усадка нагретых деталей является производительной и позволяет соединять детали больших размеров, например, усадка шин на колесные диски диаметром до 4000 мм и выше, усадка тонких и длинных втулок и т.д. В настоящее время широко применяются установки для индукционного нагрева деталей перед термоусадкой токами промышленной частоты (ТПЧ).

Этот тип установки позволяет нагревать большие детали под давлением. Нет необходимости нагревать весь компонент, достаточно нагреть внутренние поверхности. Установка позволяет нагревать детали до 400°, при этом для пресс-фитинга требуется температура 140-160°, а для плотного прилегания — только 100-120°. Время нагрева составляет 10- 20 мин. Установка оснащена реле, которое срабатывает при достижении необходимой температуры.

Охлаждение с большим успехом используется при усадке штифтов, осей и особенно втулок с тонкими стенками и большой длиной. Например, при сборке втулки длиной 1 250 мм, наружным диаметром 460 мм и толщиной стенки 15 мм охлаждение занимает 35-40 минут, а сама контрсборка — всего 1 минуту. Прессование такого рукава с помощью пресса или другого метода невозможно из-за деформации рукава.

Существует разделение холодильного оборудования на оборудование без контакта компонентов с хладагентом и оборудование с прямым контактом компонентов с хладагентом. В устройстве без контакта компонентов с хладагентом (рис. 245, а) азот из резервуара Дуара 4 подается по змеевику 2 в охлаждаемое пространство, где установлены охлаждаемые детали 5. Проходя через змеевик, азот охлаждает детали и выходит в виде пара в атмосферу. По мере охлаждения деталей испарение жидкого азота уменьшается, и он может вытекать в виде струи. Для предотвращения этого под конец змеевика помещают промывку 6. В этот момент клапан 3 должен быть слегка закрыт, т.е. поток жидкого азота в змеевик уменьшается, а пары азота уходят в атмосферу. Как только детали охлаждаются, клапан полностью закрывается, и пары азота свободно выходят в атмосферу, а жидкий азот не попадает в змеевик. Для обеспечения равномерного охлаждения деталей можно периодически включать вентилятор 1, установленный на крышке устройства.

При таком типе установки детали охлаждаются равномерно. Расход охлаждающей жидкости снижается на 20-25%, температуру процесса охлаждения можно контролировать. Отрицательными моментами являются некоторое удлинение процесса охлаждения детали, наличие специального оборудования для контроля температуры, более сложный монтаж.

Установка для непосредственного контакта детали с охлаждающей средой намного проще, процесс ускоряется, возможно охлаждение крупных деталей (рис. 245, б). Поток жидкого азота более существенный, охлаждение неравномерное, температура охлаждения не контролируется.

Перед охлаждением отверстие детали, в которое будет устанавливаться охлаждаемая деталь, подготавливается: удаляются заусенцы, поверхности очищаются от масла, устанавливаются упоры для предотвращения выхода охлаждаемой детали за пределы сопрягаемых поверхностей во время осадки. Перед охлаждением детали должны быть обезжирены и очищены от стружки и грязи. Необходимо строго соблюдать требования безопасности при обращении с охлаждающей жидкостью. Вкратце эти требования можно сформулировать следующим образом: категорически запрещается проводить работы по обработке штампованных деталей путем охлаждения деталей без тщательного инструктажа обслуживающего персонала. Охлаждение замасленных деталей не допускается. Извлекать детали из камер охлаждения разрешается только с помощью плоскогубцев и т.п.

Рис. 245 Система охлаждения компонентов:

a — без контакта между охлаждаемыми деталями и охлаждающей средой;

b — при непосредственном контакте охлаждаемых деталей с охлаждающей средой.

При работе с системами, детали которых находятся в непосредственном контакте с жидким азотом, из-за его быстрого испарения необходимо контролировать и поддерживать уровень жидкости в холодильной камере. В крышке должно быть предусмотрено вентиляционное отверстие lar, которое также используется для долива азота. Уровень охлаждающей жидкости должен быть на 70-100 мм выше верхней точки охлаждаемых деталей.

Время охлаждения для втулок с толщиной стенки 5-10 мм составляет 6-10 мин, для втулок с толщиной стенки 20-30 мм не менее 20-30 (мин.) После охлаждения детали быстро снимаются сухими плоскогубцами и помещаются в подготовленное отверстие. Убедитесь, что детали вставлены без наклона во время вставки. Удары по детали запрещены, так как низкая температура может вызвать трещины из-за того, что ударная прочность металла снижается. Охлаждаемая деталь должна свободно входить в отверстие.

Недостатком способа охлаждения детали, в частности втулки рычага, является температурный зазор, возникающий при нагреве втулки до температуры окружающей среды после ее посадки. В случае высоких давлений, присущих этому фланцу, зазор должен быть закрыт путем повторного сжатия втулки. Если повторная запрессовка втулки доступными средствами невозможна, такие втулки не следует собирать методом охлаждения.

В случае сборки деталей со значительными интерференциями, охлаждение покрываемой детали недостаточно для обеспечения необходимой усадки для свободного прилегания к покрываемой детали. В таких случаях целесообразно использовать комбинированный метод сборки с нагревом покрывающей части и охлаждением покрываемой части. Покровную часть можно нагреть в кипящей воде. Имеется интересное применение комбинированного способа посадки гильзы 1 в отверстие станины 2 большой формовочной машины, используемой на Ново-Краматорском машиностроительном заводе (рис. 246).

Рис. 246. Рама большой формовочной машины с высаженной гильзой (a); нагрев рамы водой (b).

Посадка осуществлялась путем охлаждения втулки сухим льдом до — 75-80° и нагревания отверстия в грядке (для посадки втулки) горячей водой до +70°. Вода, залитая в цилиндрическую часть станины, нагревалась с помощью погруженного в воду электронагревателя (рис. 246, б). Разница температур в 150° обеспечила свободную посадку гильзы уникального размера в отверстие станины с гарантированной интерференционной посадкой 0,3 мм. Прижимная посадка втулки была бы невозможна как из-за размера станины, так и из-за значительной деформации втулки во время прижимной посадки. Стоимость такой операции будет в 8-10 раз меньше, чем стоимость одной подгонки термопресса.

Втулки и кольца имеют посадочные поверхности, а также торцы. Одна грань этих деталей опирается на грани соседних деталей, другая грань служит основанием для другой соседней детали (см. сборочный чертеж).

Втулки должны иметь минимальный зазор или минимальную интерференционную посадку. Если поля допусков отверстия и вала не выбраны, то H7/jS6, H7/k6, H7/m6 — это наиболее подходящие посадки для втулок на валу и в корпусе. Если же поля допусков валов и отверстий задаются в связи со сборкой смежных компонентов, например, подшипников качения, зубчатых и червячных передач, поля допусков отверстий или наружные диаметры втулок должны быть выбраны таким образом, чтобы минимизировать зазоры или интерференцию (см. P4 таблицы 1).

Кольцевая посадка на валу или в отверстии корпуса должна иметь зазор. Если выбор пределов допуска отверстия и вала не указан, рекомендуется, чтобы посадки колец на вал были H11/d11, H10/d10 или H9/d9. При высоких скоростях вращения вала (n>1500 мин-1 ), для уменьшения возможного дисбаланса, посадки вала должны быть H8/h8, H8/h7, H7/h6. Если поля допусков валов заданы в связи с прилегающими деталями, например, шестернями, то поля допусков отверстий под кольца следует принимать как D11, D10 или D9, чтобы гарантировать зазор между валом и кольцом.

Поле допуска наружного диаметра колец, установленных в отверстиях корпуса, в любом случае следует принимать за d11.

Часто кольцо устанавливается на монтажную поверхность для подшипников качения. В этом случае поле допуска для кольцевого отверстия определяется скоростью вращения вала. Например, при частоте вращения вала менее 1500 мин-1 поле допуска для кольцевого отверстия составляет D9, D10 или D11. Для скоростей свыше 1500 мин-1 используются поля допусков H9, H10, H11. Рекомендации по выбору посадки колец приведены в таблице 2 P4. См. P4 в таблице 2.

3.2 Выбор посадок для соединений чашеобразных оболочек

В случае консольного вала соединение чашки с корпусом должно быть хорошо отцентрировано в корпусе, чтобы обеспечить требуемую точность осевого зазора шестерни. Для этой цели обычно принимаются переходные подгонки (см. [2, с. 318-330]). При выборе посадки необходимо учитывать заданные характеристики нагрузки. Рекомендации по соединению гнезда с корпусом см. в P4 в Таблице 3.

3.3 Выбор посадок для соединений крышка подшипника — корпус

Крышки подшипников могут быть изготовлены в виде болтов или посадочных мест, с отверстием в валу или без него.

В зависимости от условий эксплуатации и монтажа, буртик прилегания крышки подшипника к корпусу должен быть свободным. В случае глухого покрытия это соединение можно считать не реагирующим. Крышка со сквозным отверстием для выхода вала должна быть обработана более качественно, чем глухая крышка, и более точно отцентрирована. Это необходимо для обеспечения надежной работы сальника или другого защитного уплотнения.

Зона допуска центрирующей поверхности (буртика) крышки болтовой заготовки принимается по ГОСТ 18511-73 d11, а наличие отверстия для прохода вала — по ГОСТ 18512-73 h8.

Поле допуска центрирующей поверхности встраиваемых крышек любой конструкции для уплотнения против утечки смазки принимает h8. Общим для всех посадочных крышек является посадка выступа крышки в посадочное место корпуса, которое принимается равным h11/h11.

Для крышек с отверстием для вала поле допуска для уплотнительного отверстия равно H8.

Окончательный выбор допуска посадки для гладких цилиндрических соединений с использованием метода подобия показан в таблице.

Обозначение соединения на сборочном чертеже.Общее обозначениеВыбранный фасонСтандартные отклонения и допуски, мкмПредельные зазоры и посадки, допуски, мкм
отверстиевал
EsEiTDeseiTdSminSmaxTSNminNmaxTN

В нашем примере

3.1 Выбор посадок для соединения крышки подшипника с корпусом

Прилегание фланца крышки подшипника к корпусу должно быть свободным. В случае глухого покрытия это соединение можно считать невосприимчивым. Обработка шляпки со сквозным отверстием должна производиться на более высоком уровне, чем глухая шляпка, и более точно центрироваться. Это необходимо для надежной работы сальника или другого защитного уплотнения ([1], 1t, p.297…346).

В случае крышки со сквозным отверстием, посадка

3.2 Выбор посадок для соединения ступицы с валом

Поскольку кольцо находится на критической части вала, его посадка на вал зависит от посадки соседней части на вал, поэтому мы выбираем посадку H7/h7. Посадка H7/h7 широко распространена, предпочтение отдается ST SEV 144-75. Используется для неподвижных соединений, с высокими требованиями к точности центрирования часто разбираемых деталей: сменные шестерни на валах металлообрабатывающих станков, фрикционные муфты и установочные кольца на валах, фрезы на оправках; для деталей, которые должны легко скользить одна в другой для регулировки и настройки: шпиндельная бабка станины бритвы, неподвижные кулачки на валах (положение кулачка на валу регулируется и фиксируется штифтом).

3.3 Выбор посадок для соединения втулки с корпусом

Посадки следует выбирать таким образом, чтобы при наименьшей интерференционной посадке обеспечивалась массивность и передача нагрузки, а при наибольшей интерференционной посадке обеспечивалась прочность деталей.

Для этого типа посадки предпочтительна посадка H7/r6. Примеры: седла клапанов в гнездах при вибрации, втулки и кольца в корпусах, втулки и шестерни в передней бабке токарных станков, фиксирующие кольца на валах электродвигателей, шарики сальников в корпусах уплотнений, уплотнительные кольца на валах для размещения внутреннего кольца подшипника качения, шестерни на валах редукторов, барабанах проволоки и других валах с дополнительной шпоночной посадкой.

Окончательные данные для выбора посадок для гладких цилиндрических соединений с использованием метода подобия.

Примечание для покупателей подшипников

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, присылайте свои вопросы и заявки на приобретение подшипников и комплектующих по электронной почте или звоните прямо сейчас:
тел:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Поставка подшипников по Российской Федерации и за рубеж.
Каталог подшипников на сайте

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, присылайте свои вопросы и требования по приобретению подшипников и комплектующих по электронной почте или звоните прямо сейчас:
тел:+7 (495) 646 00 12
zakaz@themechanic.ru
Поставка подшипников по Российской Федерации и за рубеж.
Каталог подшипников на сайте

В тех случаях, когда невозможно выполнить посадку под прессом из-за больших размеров сопрягаемых деталей, следует использовать посадку с подогревом.

Нагретая посадка означает, что одна из сопрягаемых (охватывающих) деталей нагревается до температуры, необходимой для свободного прилегания к другой (охватывающей) детали. Температура нагрева зависит от размера сопрягаемой детали и заданной посадки впрыска. Нагрев может осуществляться в емкости с кипящей водой, горячим маслом или паром, когда расчетная температура нагреваемой детали не превышает 100-120°C.

Преимущество этого метода заключается в том, что детали нагреваются равномерно и деформация исключена. Нагрев деталей в горячем минеральном масле также предотвращает возможную коррозию, что является преимуществом, когда на валах установлены подшипники качения и другие детали.

Детали могут нагреваться в газовых или электрических нагревательных печах партиями, что обеспечивает непрерывную работу в серийном и массовом производстве. Здесь также происходит равномерный нагрев деталей, а температура может регулироваться точно и в желаемых пределах.

Электрический резистивный или индукционный нагрев в основном используется для горячего осаждения крупных деталей. Для этого используются специальные индукторы или спирали, которые вставляются или устанавливаются в одну из частей и через которые пропускается высокочастотный или промышленный электрический ток.

Так, например, крупные детали зубчатых колес, муфт, валов, коробок осей, шарикоподшипников и других деталей с размером отверстия 300 мм и наружным диаметром до 1000 мм и шириной 350 мм могут быть нагреты с помощью токов высокой частоты.

При штамповке обеспечивается прессовая посадка, плотная посадка и скользящая посадка класса точности II и III. Нагрев деталей до 150-200°C занимает всего 15-20 минут.

Для стальных компонентов необходимая температура нагрева оболочки рассчитывается по формуле:

Оцените статью
Добавить комментарий