При сборке или разборке элементы соединения под­вергаются суммарной деформации (для цилиндрического соединения охватывающий элемент расширяется на ei, а охватываемый сжимается на ег), равной натягу:

Н — гіщах — <fmin = % "Ь

Прочность замкового соединения возрастает с увеличе­нием натяга (глубины поднутрения). Однако, чтобы ис­ключить. пластические деформации п, ри извлечении де­талей с поднутрениями из пресс-формы и при сборке, глубина поднутрения должна быть не больше предель­ного упругого удлинения материала.

В качестве допустимой рекомендуется принимать де­формацию [28], равную половине деформации, соответ­ствующей пределу текучести (табл. 11Л). Относитель­ный натяг #оти может составлять 4% от номинального диаметра детали (см. рис. II.1) [16].

Таблица II.1. Деформационные характеристики некоторых термопластов ' Термопласты Относительная деформация*. % Модуль уп^гости. Полиоксиметилен (ПОМ) 10 3000 ПОМ+30% стеклянного волокна 4 9000 Полиэтилентерефталат 5 3500 Полиамид 6 и полиамид 6,6 4—5 1600—2000 Поликарбонат 12 2400 Полифениленоксид 9 2500—2800 Сополимер АБС 3—5 2400 Полипропилен (ПП) 12 1200—1400 ПП+30% стеклянного волокна 2—3 4500 Полистирол 1-1,5 3200 Полиэтилен 8—10 1000 * Соответствует пределу текучести материала, * Нотн рассчитывают ПО формуле Яотн= [.(clmai—dmin)/imia] ■ 100.

Замковые соединения лучше всего применять для. кристаллизующихся термопластов (полиформальдегида и полиамидов). Размеры поднутрения. замкового соеди­нения (рис. II.2.) стального вала со ступицами из этих термопластов 'Приведены ниже:

Ступицы из полиформальдегида

d, мм........................... 2 3 4 5 . 10 15 20 25

Dmin, мм. . , , 5 8 10 11 17 22 28 33

е (а=0,52 рад), ‘

мм..... . 0,05 0,06 0,07 0,09 0,16 0,25 0,30 0,45 е (а=0,785 рад),

мм. . . . . . 0,1 0,12 0,15 0,20 0,35 0,55 0,70 0,90

Ступицы из полиамида 6,6

d, мм. ..................... V 4 5 10 15 20 25 30 35

Dm.*, мм.... 12 13 20 26 32 38 44 50

е (а=0,785 рад),

мм............................ 0,12 0,15 0,30 0,45 0,60 0,75 0;90 1,05

От глубины поднутрения зависит способ сборки. При flfmax—^тіпД>0.4 мм ручная сборка замкового соединения невозможна [29].

При использовании одной из деталей с продольными разрезами, способствующими появлению у нее пружи - нящих крючков, можно значительно увеличить глубину поднутрения. Такой пружинящий крючок можно рас­сматривать как односторонне закрепленную балку (рис. П. З). При сборке на. крючок действует усилие Р,

Рис. U.3. Деталь с продольными разрезами (в) и пружинящий крю­чок до сборки (б) и пр». сборке (в) замкового соединения.

которое 'вызывает изгибающие и сдвиговые напряжения в балке.

Максимально возможная высота. поднутрения /шах равна максимальному допустимому прогибу /ИЗг свобод­ного конца балки, который можно рассчитать по урав­нению упругой линии:

W = РР/ЗЕ! (П.1)

где I — длина от выступа до основания крючка (см. рис, 11,3); Е — модуль упругости; I — момент инерции.

Для более точного расчета /max необходимо учиты­вать деформацию сдвига /сдВ:

— Pl^fFG

где - л — коэффициент, зависящий от формы поперечного сечешія (для прямоугольного сечения к=1,2); F — площадь поперечного се­чения; О ■— модуль сдвига.

.Вклад деформации сдвига Ъ общую деформацию крючка составляет 10% при //й = 3 и лишь 3,4% при //Л=5. Поэтому он должен приниматься во внимание только при наличии. в.соединении коротких или толсто­стенных элементов.

Рис. ПА. Зависимость максимальной высоты f поднутрения от длины I крючка при различных отношениях удлинения к высоте крючка 8тоах/Л: 1 — 0,05 м->; 2 — 0,1; 3 0,5; 4 — 1,0; S — 5,0; 5—10 м-1.

Преобразовав формулу (Н.1), для приближенных расчетов получим:

fmax — 2/3(Е)лйх Р 1Щ

где 'Emm — максимальное удлинение, соответствующее пределу теку - чесгн (см. табл, 11.1).

*

На рис. II.4. представлено несколько кривых (.рас­считанных при различных отношениях zmtx! h), для опре­деления максимальной высоты поднутрения крючков с. постоянным поперечным сечением, имеющим двухосную симметрию.^ <

Сборка замковых соединений облегчается округле­нием ранта и кромок или оформлением на последнем скоса под углом, называемым углом встречи сц, который составляет 0,17—0,785 рад (см. рис. II. 1).

Качество замковых соединений оценивают по. разъ - емности и удерживающей силе (несущей способности).

Разъемность замкового' 'соединения зависит от угла удержания оса (см. рис. II.1). При. аа^0,52 рад соеди­нение. может быть многократно собрано м разобрано. При большом угле удержания («а ='1,67 рад) замковое соединение. может быть разобрано, только принудитель­но. Работоспособность соединения, подвергнутого од­нажды (принудительной разборке, значительно ниже ра­ботоспособности соединения, не подвергающегося разъ­единению. При необходимости многократной разборки рекомендуется одну из деталей выполнять из эластично­го термопласта.

Неразъемность замкового соединения, например, у деталей с разрезной головкой обеспечивается тем, что после оборки в полость последней вводится штифт, ис­ключающий подвижность (изгиб) частей разрезной го­ловки. Несущая способность замковых соединений де­талей, полученных литьем под давлением, .ниже несущей - способности соединений деталей, изготовленных меха­нической обработкой [29]. Изделия, имеющие замковые соединения, предназначены преимущественно для вос­приятия осевых нагрузок.

Несущую способность замковых соединений рассчи­тать довольно трудно, так как при незначительных от­клонениях размеров элементов соединения резко изме­няются усилия, которые они могут. воспринимать. От­клонения размеров' возможны в процессе изготовления (в пределах допусков на размеры деталей) или вслед­ствие деформации (при извлечении из пресс-формы) и в процессе соединения деталей (например, в результате округления запорного выступа). Трудность расчета не­сущей способности замковых соединений обусловлена также сложным характером деформирования элемен­тов соединения во время сборки и разборки.

Вместе с тем в литературе [18, с. 806; 28] приводят­ся формулы для определения усилия, которое необхо­димо приложить к деталям при выполнении соединения или его. разборке. Эти формулы получены с учетом то­го, что в замковом соединении, как и в прессовом, при деформации на поверхности контакта возникает ради-

альное давление р, .влияющее на значение осевой силы Q, которую можно і разложить на две составляющие. Одна из них вызывает деформацию Ялта, а другая об­условливает. продвижение одного элемента соединения относительно другого. Если второй составляющей пре­небречь, то силу Q можно выразить формулой:

tg а, 4- !л

■ Q = P^Amin I ~ Г (11,2)

1 — (х tg а

где а — угод встречи или удержания; ц— коэффициент трения меж­ду элементами соединения; / — длина деформированной зоны.

Точно, определить I довольно трудно, Так как она зависит ;це только от толщины стенки детали, но и от высоты запорного. выступа. Принимают, что 1=2d (см. рис. 11Л).

Коэффициент трения еависит не только' от материа­ла, но и от-формы поверхностей, давления в зоне кон­такта и скорости скольжения. В расчете он может при­ниматься. от 0,2 до 0,3. Радиальное давление и натяг связаны между собой соотношением p~HmajK (где К — коэффициент, зависящий от материала элементов замка и диаметра деталей). В зависимости от геомет­рических факторов и деформационных характеристик материалов К определяют следующим образом: для полой охватываемой детали

„ ' ( г/ї - ф - dniin ^ [ dmin -- di

К — ( —--------------------- т--------- 1- v, I + — I —т------------------- —

Е3 ^1 — ftniti / dm in-—dj

для монолитной охватываемой детали

К = — ( "I---------------- 5— + V21 + — (1 -

£*2 — Стіп J Еі

где Ei, Е2 — модуль упругости материала охватываемой и охваты1 вающей деталей соответственно; vi, va — коэффициент Пуассона Ма­териала охватываемой и охватывающей деталей соответственно; d2, dmin — диаметры (см. рис, 1Г.1); dj — внутренний диаметр охватывае­мой детали.

При большой толщине охватывающей детали и мо­нолитной охватываемой детали усилие Q пропорцио­нально натягу Я и диаметру dmin направляющей цап­фы {рис. П.5). Если стенка охватывающей детали тол­стая, а в охватываемой имеется полость, то влияние из - - менения диаметра на осевую нагрузку Q. незначительно

0,2 0,4 OJi ' 0,6 1,0 0 W °Л °-6 1'°

Н,»м ■ И, нн

Рис. 11.5, Зависимость осевой удерживающей силы. Q замкового сое­динения деталей из полиформальдегида, из которых охватываемая — ■ монолитная, от натяга Н при различных

1 — 5 мм; 3 — 110; 3 — 16; 4 ~ 20 мм;

<Х| = аа = ц/4 рад; толщина стенки охватывающей детали 6 ММ; ширина вы-
ступа 3 мм.

Рис. 11.6. Зависимость осевой удерживающей силы Q замкового соединения деталей из полиформальдегида, из которых охватыва­емая—полая, от натяга Н при dmim равном 15—-75 мм {«| = аг= = л/3 рад). Толщина стенок охватывающей и охватываемой дета­лей 2,5 мм; ширина выступа 3 мм; ширина заходной части охваты­вающей детали 4 мм.

(рис. II.6). Это объясняется тем, что одновременно с изменением. dmin изменяется жесткость . охватываемой детали.

Максимальная о-севая - нагрузка Q, которую может воспринимать неразъемное замковое соединение (ае = = я/2 рад), связана с допустимым разрушающим 'на­пряжением при срезе [т] и площадью F выступа, по которой идет сдвиг:

Q=MvP

Допустимое. разрушающее напряжение при срезе термопластов можно считать равным половине і[28, 30], а стеклопластиков — 0,35—0,40 [31] допустимого разру­шающего напряжения материала при растяжении.

Для замковых соединений с. пружинящими крючка­ми (ем. рис, II.3) Q определяют [28]-по следующей формуле

где a — угол удержания.

S отличие ої йрессовьіх соединений замковые соеди­нения, не подвергающиеся разборке, не ослабевают в

процессе эксплуатации.

Жесткость термопластов зависит от температуры, поэтому замковые соединения не способны выдержи­вать длительную нагрузку при высоких температурах.

Для обеспечения герметичности в. замковых соеди­нениях применяют дополнительные уплотняющие уст­ройства.

Замковые соединения деталей из термопластов ис­пользуют при: быстроразъемной упаковке и консерва­ции [12, с. 641; 23]; креплении крышек с корпусом [32] (например, в капельнице для переливания крови); монтаже колпаков, заглушек и других деталей [15], не испытывающих больших нагрузок; сборке рам,[30], муфт для монтажа кабелей; посадке подшипников в корпус; изготовлении труб из ленты с поперечным сече­нием в виде стрелы, свиваемой в спираль таким обра­зом, чтобы «наконечник» стрелы - входил в прорезь ее «оперения» ,[33].