Влияние тонкостенности на НДС профильных соединений с натягом

Abstract

В машинах и технологическом оборудовании для передачи значительных осевых сил и крутящих моментов находят широкое применение соединения деталей посадкой с натягом. Такие соединения позволяют передавать значительные осевые усилия и крутящие моменты. Посадки с натягом используются для соединения с валом различных конструктивных элементов вместо шпоночных, болтовых и сварных соединений. Они являются более экономичными и рациональными по сравнению, например, со шпоночными соединениями, также исчезает опасность возникновения значительной концентрации напряжения в местах шпоночных канавок. Прочность соединения в неподвижных посадках с натягом достигается за счет упругой, а иногда также пластической деформации соединяемых деталей, возникающей при технологическом процессе сборки. Прочность и относительная неподвижность таких соединений обеспечивается силами трения между сопрягаемыми деталями, обусловленного величиной натяга. Целью данной работы является оценка зависимости напряженно-деформированного состояния разных видов профильных соединений с натягом. Были исследованы соединения круглых втулок с отверстиями круглой, эллиптической и шестигранной формы с валами соответствующей формы. На основе ПК ANSYS были получены результаты, представленные в виде таблиц и графиков для суммарных перемещений, контактных давлений и эквивалентных напряжений. Показана зависимость напряженно-деформированного состояния профильных соединений указанных типов от фактора тонкостенности. Практическое значение полученных результатов состоит в оценке прочности соединений с натягом, имеющих различную форму вала, и пригодности их для использования.

In machines and technological equipment for transmitting significant axial forces and torques, the connection of parts by interference fit is widely used. Such joints allow the transmission of significant axial forces and torques. An interference fit is used to connect various structural elements to the shaft instead of key, bolt and welded joints. They are more economical and rational in comparison with, for example, keyed joints, and the risk of a significant stress concentration in the places of keyed grooves also disappears. The strength of the connection in stationary fit is achieved due to the elastic, and sometimes also plastic deformation of the parts to be joined that occurs during the assembly process. The strength and relative immobility of such joints is ensured by the forces offriction between the mating parts, due to the magnitude of the interference fit. The aim of this work is to assess the dependence of thede-flected mode of different types of profile joints with interference. The connections of round bushings with round, elliptical and hex-agonal holes with shafts of the corresponding shape were investigated. Based on the ANSYS PC, the results were obtained, presented in the form of tables and graphs for the total displacements, contact pressures and equivalent stresses. The dependence of the deflected mode of the profile compounds of the indicated types on the thin-walled factor is shown. The practical significance of the obtained results consists in assessing the strength of the interference fit having a different shaft shape and their suitability for use.