Результаты исследования влияния способа сборки на характеристики пластичности и прочности стыка соеди­нений с натягом представлены на рис. 4.12, 4.13. Зави­симости крутящих моментов Му и Мск от давления рт являются практически прямыми линиями [22]. Их про­должение при рт = 0 определяет моменты МУо и Мск0, которые передаются на вал при свободной сборке, ког­да сопрягаемые поверхности приведены в соприкоснове­
ние. В этом случае момент передается за счет микроне­ровностей профиля, играющих роль механического за­цепления. Отклонение от прямолинейной зависимости наблюдается только при гидропрессовой сборке с масла­ми, имеющими вязкость vioo°^15 мм2/с при 50 МПа. Сказанное относится и к величинам ту и ттах-

В) Рис. 4.12. Зависимость крутящих моментов Му, МсК и касательных контактных напряжений ту, Tmai от давления в стыке при сборке: тепловой (а), с охлаждением (б), гидропрессовой с маслом МС-20 (в)

Коэффициенты /у и / ск с увеличением давления в соединении незначительно снижаются, и для инженер­ных расчетов считаются независимыми от давления. Их

Рис. 4.13. Зависимость коэффициентов /у, FCK н /(т, КхпЛ от давле­ния прн сборке: тепловой (а), с охлаждением (б), гидропрессовой с маслом МС-20 (е)

	Юк-с
	X	X X/

О 40 80 рт, МПа 0 40 80рт, МПа В)

Средние значения и доверительные интервалы с вероят­ностью 0,95 для п опытов приведены в табл. 4.3. Вели­чины коэффициентов трения на торце FCK очень близки к коэффициентам трения /кр, определенным при относи­тельном провороте втулки и вала для этих же образцов.

Таблица 4.3 Способ сборки Л ~>у 'ск 'кр 'у/'ск Тепловой 8 0,185+0,004 0,256±0,017 0,244±0,019 0,72 С охлажде­ 10 0,194±0,013 0,294±0,015 0,269±0,024 0,66 Нием Гидро­ 6 0,160±0,005 0,238±0,015 0,223±0,015 0,67 Прессовый

Соотношение между коэффициентами fy и fCK определяет зону пластической работы стыка [43]; оно практически не зависит от давления и колеблется в пределах 0,65— 0,75.

Коэффициенты касательной контактной податливости при упругом и пластическом деформировании стыка свя­заны с давлением на торце зависимостью, близкой к ли­нейной, и с увеличением давления незначительно умень­шаются. Это объясняется тем, что с ростом давления увеличивается контактное сближение сопряженных по­верхностей и возрастает жесткость стыка за счет уве­личения фактической площади касания. Для практи­ческих целей при р=20 ... 110 МПа коэффициенты Кх И Лтпл можно считать независимыми от давления. Наи­большую податливость имеет стык при гидропрессовой сборке (Кх =0,226 мкм/МПа, АГтпл = 2,0 мкм/МПа^ а при сборке с охлаждением — наименьшую (Кх • = 0,184 мкм/МПа, /Сил = 1,75 мкм/МПа). При тепловой сборке коэффициенты касательной контактной податли­вости стыка занимают промежуточное положение (Кх = = 0,207 мкм/МПа, /Стал —1.83 мкм/МПа). В соединениях с натягом коэффициенты касательной контактной подат­ливости стыка при пластическом деформировании в среднем в 8—12 раз выше, чем при его упругом дефор­мировании.

Величины xz, которые являются универсальными ха­рактеристиками стыка, следует сопоставлять при одина­ковых давлениях р. Так как экспериментальные значе­ния т2 обычно определяли во всем диапазоне давления р=20 ... 110 МПа, то необходимо их пересчитать на фиксированные значения давления, в качестве которых приняты р=40 и 100 МПа, как наиболее характерные границы диапазона давлений в машиностроении. Такой пересчет осуществляли посредством корреляционных уравнений вида (4.30) и вычислением значений ху и Tmai и их доверительного интервала с вероятностью 0,95 при фиксированных значениях р.

Аналогично пересчитывали значения т2 и во всех по­следующих случаях при сравнении различных способов технологической подготовки сопрягаемых поверхностей соединений с натягом. При сборке с охлаждением кор­реляционные уравнения имеют вид ту=0,3+0,18 р, Ттах=0,9+0,27 р. Здесь и далее размерность давления р Дана в МПа. При тепловой сборке несколько изменяются коэффициенты линейного уравнения: ту= 1,1 +0,16 р, Тшах=0,9+0,24р. При гидропрессовой сборке с маслом МС-20 нарушается линейная зависимость тг от р и урав­нения принимают вид ту=—23,6 + 8,236 In р, ттах= =—37+12,76 In р.

Результаты вычислений xz у торца при давлениях 40 и 100 МПа приведены в табл. 4.4. Наибольшие значения ту и Тшах наблюдаются при сборке с охлаждением. Как уже отмечалось, это результат внедрения более твердых

Таблица 4.4 ТУ Тшах ТУ Тшах Сборка МПа при р, МПа 40 100 Тепловая С охлаждением Гидропрессовая 7,5±0,5 7,6±0,3 6,8±0,5 10,3±0,7 11,6±0,6 9,9±1,0 17,1 + 1.0 18,4±0,7 14,4±0,7 24,4±1,3 27,6±1,6 21,8±1,5

Микронеровностей охлажденного вала в сопрягаемую поверхность втулки. Однако увеличение крутящих мо­ментов Му и МСк при сборке с охлаждением выражено в меньшей степени, чем ту и ттах, что обусловлено увели­чением жесткости стыка. Вследствие этого уменьшаются его компенсирующие свойства, что находит свое отраже­ние в снижении коэффициентов Кх и Кхпл и вызывает увеличение концентрации нагрузки по длине соединения, которая отрицательно сказывается на увеличении кру­тящих моментов Му и Мск.

Наименьшие значения ту и ттах наблюдаются при гидропрессовой сборке с маслом вязкостью vioo° > ^ 15 мм2/с.

Влияние смазки особенно существенно при р^ 50 МПа, что вызывается возникновением в контакте замкнутых микрообъемов масла. Однако с увеличением податливо­сти стыка снижение величин Му и Мс„ происходит в меньшей мере, чем снижение напряжений ту и ттах.

§ 8. жесткость стыка в соединениях с оксидированными валами

Результаты исследования работы соединений с оксиди­рованными валами представлены на рис. 4.14, 4.15. При тепловой и гидропрессовой сборках с использованием масел малой вязкости типа турбинное Т22 наблюдалась практически прямолинейная зависимость Му, Мск, ту, Ттах от давления рт. Некоторое отклонение от прямоли­нейности наблюдалось при р>50 МПа в соединениях,

М.

О W 80Рт, МПа О 40 80 рТ)МПа

Ь)

Рис. 4.14. Зависимость крутящих моментов Му, МСк н касательных контактных напряжений ту, Ттах от давления в соединениях с окси­дированными валами при сборке: тепловой (а), гидропрессовой с маслом Т22 с маслом МС-20 (в)

Р ЬО SO рг, МПа 0 40 80 Рт, МПа

В)

Рнс. 4 15. Зависимость коэффициентов fy, fCH, Кх, Кхпл от давле­ния в соединениях с оксидированными валами при сборке: тепло­вой (а), гидропрессовой с маслом Газ (б), с маслом МС-20 (в)

Формируемых с применением вязкого масла МС-20. Коэффициенты /у и f ск так же, как и при исследовании влияния различных способов сборки, незначительно уменьшались с ростом давления. Для практических це­лей в исследованных пределах их можно считать незави­симыми от давления в соединении. Средние величины их приведены в табл. 4.5.

Табднца 4.5

Способ сворки	Л	Ту	'ск	'кр	'у/'ск
Тепловой	7	0,236±0,018	0,385±0,021	0,406	0,61
Гидропрессовый
С маслом:
Тда	6	0,242±0,029	0,363±0,023	0,360	0,67
МС-20	5	0,234±0,051	0,322±0» 058	0,310	0,72

При прочих равных условиях оксидирование валов способствовало повышению коэффициентов /у и FcК в 1,3—1,5 раза. Как и в соединениях без оксидирования валов разница между коэффициентами трения скольже­ния на торце и по всей поверхности незначительна: от­ношение /у//Ск так же, как и в последующих опытах, почти не изменилось.

Коэффициенты касательной контактной податливо­сти стыка Кх и Кхпл зависят от давления аналогично ко­эффициентам /у и /ск- Их средние значения составляют: при тепловой сборке Кх =0,287±0,02 мкм/МПа, Кхпл — =2,07 ±0,36 мкм/МПа; при_гидропрессовой сборке с маслами МС-20 или Т22 Кх =0,301 ±0,016 мкм/МПа, /Спи =2,05±0,34 мкм/МПа. По отношению к обычным соединениям наличие мягкой оксидной пленки вызывает увеличение упругой податливости стыка в 1,39 раза при тепловой и в 1,33 раза при гидропрессовой сборках, что благотворно отразилось на снижении концентрации

Таблица 4.6

		Ту	Ттах	Ту	Тшах
Способ сборки	Корреляционное уравнение	МПа при р, МПа
		40	100
Тепловой	Ту=1,3+0,2 р Тшах=°,6+0,35р	9,5±3,3	14,6±2,6	21,7±0,8	35,4±2,4
Гидро­прессо­вый « маслом Т„	ТУ=4,5+0,16р Тгаах=3,0+0,31 Р	10,9±0,7	15,5±1,3	20,5±1,0	34,2±1.7
Гидро­прессо­вый с маслом МС-20	Ту = —18+7,8 In Р Тт«х= -20.4+ +9,5 In Р	10,8±0,5	14.7±0,7	17,9±0,6	23,4±0,9

Нагрузки по длине соединения. Характер корреляцион­ных уравнений для касательных контактных напряжений и их абсолютные значения с доверительной вероятностью 0,95 приведены в табл. 4.6.

По сравнению с обычным контактом шлифованных поверхностей в стыке с оксидированной поверхностью уровень реализуемой нагрузки в соединениях при тепло­вой сборке возрастает в 1,3 раза при упругом деформи­ровании стыка ив 1,45 при пластическом; при гидропрес­совой сборке соединений с маслом Т22— в 1,5 раза при обоих видах деформирования стыка. Рост ту и тШах практически отсутствует лишь при гидропрессовой сбор­ке с маслом МС-20 при р>50 МПа из-за образования замкнутых микрообъемов масла.