При передаче нагрузки соединениями с натягом на поверхностях контакта возникают касательные напряжения Т. Наибольшее их значение определяется зависимостью

Тшах — Pf<

Где F — коэффициент трения покоя.

Если касательные напряжения достигают предельных значений на всей поверхности сопряжения, то происходит разрушение сое­динения, сопровождаемое относительным перемещением сопрягае­мых поверхностей. С точки зрения работоспособности идеальным является такое соединение, в котором касательные напряжения распределены равномерно. Однако из-за разной деформации сопря­гаемых деталей [47, задача № 30] такое соединение осуществить практически невозможно. В зависимости от конструкции соединения может наблюдаться значительная неравномерность распределения нагрузок; на отдельных участках поверхности сопряжения касатель­ные напряжения будут соответствовать предельным значениям сил трения и возникнет локальное относительное скольжение поверхно­стей, что отразится на долговечности соединений.

Неравномерность распределения нагрузки в соединениях замет­но сглаживается предварительным смещением, т. е. касательным смещением нормально нагруженного стыка под действием усилия, не превышающего силы трения. Зависимость предварительного сме­щения от касательных напряжений в стыке представлена на рис. 4.1.

Прн первом нагружении стыка сдвигающими усилиями разли­чают участки упругого, упругопластнческого и пластического дефор - мнровання.

При повторном деформировании стыка (нагрузка не превы­шает первоначальную) смещения носят упругий характер и прямо пропорциональны прилагаемому усилию. С увеличением нормально­го давления в стыке величина предварительного смещения возра­стает.

Для технических расчетов в работе [72] предложена линейная аппроксимация зависимости TZ=F(6) (см. рнс 4.1). В этом случае участок упругого смещения определяется зависимостью

6 = /Схт,

Рис. 4.1. Зависимость предваритель­ного смещения от касательных кон­тактных напряжений в стыке

Где б — смещение в плоскости сты­ка, мкм; т - удельная касательная нагрузка, МПа; Кх~ коэффициент контактной касательной податли­вости, мкм/МПа.

При работе стыка в упругой зо­не наибольшие контактные касатель­ные напряжения не превышают ту, а соответствующие смещения — 6Г.

На участке пластического деформирования смешения в стыке 6=6у + Ктпл(т-ту),

Где КТпп — коэффициент контактной касательной податливости при пластическом деформировании стыка Для плоских стыков в пре­делах нормальных давлений р=0,09...1,5 МПа Кхия= (20...25) Кх.

При упругом деформировании соединения касательные напря­жения т не превышают напряжений ту, соответствующих предельным упругим смещениям. В этом случае обеспечивается локальная не­подвижность соединения и отсутствие контактной коррозии на сопрягаемых поверхностях под воздействием динамических нагру­зок. По мере увеличения нагрузки наряду с упругими деформациями при т^ту в местах наибольшей концентрации нагрузки, где т>ту, возникают упругопластические или пластические деформации стыка. При этом возможно появление заметных остаточных смещений в зо­не контакта, которые носят локальный характер. При удар­ном нагружении возможно накопление этих смещений до fimai (см. рис. 4.1), соответствующих срыву поверхностей [43]. Когда в ме­стах концентрации нагрузок контактные касательные напряжения т превосходят напряжения tmal, соответствующие срыву поверхно­стей, передача динамических нагрузок сопровождается локальным скольжением контактируемых поверхностей. В работах [3, 48] выявлена связь между развитием контактного трения в посадках с натягом и пределом выносливости валов. Установлено, что тре­щины зарождаются в наиболее пораженных контактной коррозией местах при напряжениях ниже предела выносливости.

В зависимости от условий работы соединений допускаемые касательные напряжения могут ограничиваться отсутствием пла­стических смещений илн проскальзыванием стыка. Хотя доля упру­гих смещений нерелика по сравнению с величиной предварительного смещения, при оценке работоспособности соединений необходимо знать характер распределения нагрузок. Решения этой задачи основываются на условиях равновесия элемента соединения и сов­местности перемещений [32, 34, 49, 50, 56]. Решение этой задачи позволяет рассчитать наибольшие значения касательных напряже­ний и перемещений в стыке, значения предельных нагрузок при допустимом характере деформирования стыка, коэффициент кон­центрации нагрузки и минимальный уровень давлений из условий обеспечения упругих и упругопластических перемещений в стыке.

/