红套过盈量确定.doc

1）铜套热套前的检验
        ①内径应加工到图样或工艺规定的尺寸（须考虑热套时过盈量），外径每边应放1~2mm的加工余量。加工后，用内径千分尺测量铜套内径尺寸，应符合图样要求。
        ②进行水压试验，试验压力0.2MPa，并在此压力下至少保持5分钟，轴套不得有任何裂纹或渗漏现象。
        ③测轴套与轴的配合过盈量，具体见表6-11所示数值，并做好原始记录。
        测量时使用的内、外径千分尺应相互核对，并消除误差。
表6-11  轴套与轴配合的过盈量    单位：mm
顺号        轴颈直径D        平均过盈量（按轴颈%）        备  注
1                 ≤100        0.08~0.12       
2        ＞100~200        0.07~0.11       
3        ＞200~300        0.06~0.10       
4        ＞300~400        0.05~0.09       
5        ＞400~500        0.04~0.08       
6        ＞500~600        0.035~0.075       
7        ＞600~800        0.03~0.065       
8                 ＞800~1000        0.025~0.05       
        （2）铜套热套后的检验
        ①复精加工后，轴套接缝处应进行油压试验，试验压力不得低于0.2MPa，并在该压力下至少保护5分钟，轴套接缝处不得有任何裂纹或渗漏现象。试验结束后，应将泵油空间用红粉白漆或环氧化树脂等捻没封死，泵油孔用螺塞或其他办法闷死。
        ②检验轴颈直径、跳动量等数据，验收要求测量方法同前。测量记录见表6-9（其中的图形改为铜套结构，其余相同）。

一般300-400度

热压合过盈量的简化计算
刘逸民
　　设计热压合时，可以按选定的材料求得若干过盈量，较好地发挥材料的强度性能，且可一次计算求得最佳设计尺寸；避开常规过盈量的烦琐计算。这样，热压合技术就容易普及和推广。
　　一、按材料求得过盈量的简化式推导
　　热压合大部分是钢，且是实心轴(d1=0)，配合面间压强pmax与过盈量δmax的传统式为：
　　(1)
　　强度校核式为：

　　把包容件的外内径d2/d之比值m，过盈量δmax换算为过盈量比n=103δmax/d，取钢弹性模量E=21×104MPa，代入上式，得无量纲式为：

　　若在(1a)式添加，可改为提出计算，结果是无单位的量，且是小数，其表达式为：
　　　(4)
　　过盈量(5)
　　把式(4)代入(1a)、(2a)、(3a)式得：
　　　　(1b)
　　　　(2b)
　　　　τ2max=xσS≤τS=(0.6～0.7)σS，MPa(3b)
式中　σt2max——最大切应力，MPa
　　　τ2max——最大剪应力，MPa
　　当然，可用(4)式把过盈量比n改写成103=σSx/105。
　　显然，配合面间压强值pmax与过盈量δmax的关系(式1)改为压强值pmax与材料的屈服强度值σS的关系(式1b)，其计算结果相等。
　　二、常数x的特性和范围
　　常数x不可以任意选取，必有一定范围。
　　常数x是由选定的材料(钢)的屈服强度值σS、弹性模量E和过盈量比n三结合求得的。但在设计时，首先确定常数x；但要选取多大才能达到保证强度安全、传递载荷可靠。这个问题，决定热压合联接的成败。
　　当取常数x＜0.5，根据弹性定律(虎克定律)，求得配合面间的压强值，只能使内表面产生弹性阶段(范围内)的变形；若是卸去载荷，立即恢复原样。
　　当常数x=0.5时，作用在配合面间的压强值，能使内表面刚开始产生流动，即屈服阶段的变形；这一现象，根据最大剪应力理论(第三强度理论)：只要最大剪应力值τ2max=σS/2时，内表面产生流动。
　　当取常数0.5＜x≤0.7时首先使内表面进入弹性极限变形后而进入塑性变形一小部分，由于轴对称缘故，此塑性区域成圆环状；但厚壁筒的大部分仍处在弹性变形范围内，所以仍能保持正常工作。
　　根据第四强度理论的流动条件：当剪应力τ=σS÷3≈0.58σS时开始流动；但试验结果发现：剪切限τS=(0.55～0.6)σS；手册介绍：τ2max≤τS=(0.6～0.7)×σS时配合部位的强度也是安全的。所以，把常数x定在0.7范围内，即极限值x=0.7。
　　经过现场实践验证：设计热压合时，取常数x＜0.5和x=0.5时，不管包容件的外内径d2/d之比值m如何变化，均可满足强度条件式，即：σt2max≤σS；τ2max≤τS=(0.6～0.7)σS，当然强度校核可省略。
　　若是，取常数0.5＜x≤0.7时，由下式求得常数x，亦可省略强度校核，即：
　　　(6)
　　若是取较大的常数x，由(5)式求得比常规还大的过盈量δmax，且又可以满足强度条件式(2)和(3)；这样，就可以避开常规过盈量故有的弊病，较好地发挥材料的强度性能，突破了常规过盈量的束缚。
　　设计热压合时，把选定的材料(钢)划分为：弹性阶段(范围内)的变形；其条件是：x＜0.5，是弹性变形到屈服变形(流动)关节点；屈服流动变形阶段，其条件是：x=0.5，内表面由刚开始小变形到大变形关节点；弹塑共存状态时，其条件是0.5＜x≤0.7，是弹塑共存到全部流动的关节点。
　　现将前列简化式，归整为常数简化式如下：

　　上列顺序式可知，设计热压合时，与采用传统公式(1)～(3)式相比大为简便；根据选定的材料(钢)，可求得若干过盈量和压强值供选用；可以突破常规过盈量的束缚，充分地发挥材料强度性能。　　

图1
　　三、实例验证
　　实例验证之一
　　我矿φ1500mm×3000mm球磨机的减速器的圆弧齿轮轴(图1)在滚动轴承部位断裂，但齿面啮合性能良好，因无备件，决定采用热压合修复。
　　已知条件：
　　1.齿顶圆直径da=161.339-0.08mm。
　　2.齿根圆直径df=144.278，取d2=144mm。

　　3.工作扭矩T=1 326 530 N.mm。
　　设计尺寸：
　　1.材料调质钢40Cr，σS=800MPa。
　　2.配合公称直径d常取(见［德］G.尼曼 机械零件(第一卷)，机械工业出版社1985年第一版P.324)，这里取d=d2/1.8=80mm；配合长度L=0.75d=60mm〔一般取L=(1～2)d〕。
　　3.安全系数S，为了克服有时逆转中启动，因此，偏大选取：S=6。
　　4.包容件外内径之比m=d2/d=144/80=1.8；
　　比压值pn的确定：

　　由简化(1b)式求常数x为：

式中　f——摩擦因数；钢对钢取f=0.12

　　　σS——材料屈服强度
　　过盈量
　　压装后，齿顶圆(φ161.339-0.08mm)的胀大量λ2，由弹性理论推导的径向变形量的公式为：

　　此计算十分烦琐，可由简化式替代为：
　　　　，在公差规定范围内。
　　加热温度可按常规方法(从略)。
　　强度校核计算如下：

　　传统式为：

　　相差甚微，是因小数取舍造成的。

图2

　　实例验证之二
　　lt模锻锤的活塞与锤杆过盈配如图2。常规最大过盈量为0.140mm，在工作中容易脱落，影响生产严重。实践表明：只有在不使构件破坏的前提下，尽可能增大配合面间的静摩擦力，才能保证其可靠性；因为，模锻锤承受的载荷特点是：冲击频繁，振动大，受力复杂，难以计算确定，如打击时产生巨大振动等。
　　已知：活塞材料为45#调质钢，σS=360MPa，锤杆为35CrMo，σS=850MPa。活塞外内径d2/d之比m=286/100=2.8，m2=7.84，
　　由(6)式求取常数x为：
　　由(5)式求得过盈量δx为：

　　是常规过盈量的1.7143倍。
　　强度校核如下：

　　配合部位的强度安全，配合面静摩擦力比原来增大1.7143倍。

　　作者单位：四川彭县铜矿　611946
〔编辑　王秩信〕