熱壓合過盈量的簡化計算

1、熱壓合過盈量的簡化計算劉逸民設(shè)計熱壓合時，可以按選定的材料求得若干過盈量，較好地發(fā)揮材 料的強度性能，且可一次計算求得最佳設(shè)計尺寸；避開常規(guī)過盈量的煩 瑣計算。這樣，熱壓合技術(shù)就容易普及和推廣。一、按材料求得過盈量的簡化式推導(dǎo)熱壓合大部分是鋼，且是實心軸(d=0)，配合面間壓強p與過盈量6 max的傳統(tǒng)式為：1max強度校核式為:Er把包容件的外內(nèi)徑d/d之比值m，過盈量6 換算為過盈量比 n=103。max/d，取鋼彈性模量E=21X104MPa，代入上!式，得無量綱式為:若在(1a)式添加，可改為計算，結(jié)果是無單位的量，且是小數(shù)，其表達(dá)式為:I mrn一 (4)過盈量(5)把式代入(1a)

2、、(2a)、(3a)式得:(1b)T 刎=xo st s=（0.60.7）。s，MPa（3b）式中 。最大切應(yīng)力，MPat2maxT最大剪應(yīng)力，MPa2max,當(dāng)然，可用（4）式把過盈量比n改寫成二十漢103=。sx/105。顯然，配合面間壓強值p與過盈量6 的關(guān)系（式1）改為壓強值 pmax與材料的屈服強度值。S的關(guān)系（式1b）,其計算結(jié)果相等?；隙?、常數(shù)x的特性和范圍常數(shù)x不可以任意選取，必有一定范圍。常數(shù)x是由選定的材料（鋼）的屈服強度值。、彈性模量E和過盈量 比n三結(jié)合求得的。但在設(shè)計時，首先確定常數(shù)1；但要選取多大才能 達(dá)到保證強度安全、傳遞載荷可靠。這個問題，決定熱壓合聯(lián)接的成敗。

3、當(dāng)取常數(shù)xV0.5，根據(jù)彈性定律（虎克定律），求得配合面間的壓強 值，只能使內(nèi)表面產(chǎn)生彈性階段（范圍內(nèi)）的變形；若是卸去載荷，立即 恢復(fù)原樣。當(dāng)常數(shù)x=0.5時，作用在配合面間的壓強值，能使內(nèi)表面剛開始產(chǎn) 生流動，即屈服階段的變形；這一現(xiàn)象，根據(jù)最大剪應(yīng)力理論（第三強度 理論）：只要最大剪應(yīng)力值T 二。/2時，內(nèi)表面產(chǎn)生流動。當(dāng)取常數(shù)0.5VXO,7時首先使內(nèi)表面進(jìn)入彈性極限變形后而進(jìn) 入塑性變形一小部分，由于軸對稱緣故，此塑性區(qū)域成圓環(huán)狀；但厚壁 筒的大部分仍處在彈性變形范圍內(nèi)，所以仍能保持正常工作。根據(jù)第四強度理論的流動條件：當(dāng)剪應(yīng)力T =。+3Q0.58。時開 始流動；但試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：剪

4、切限T =（0.550.6）。；手冊介紹L T 2忍T s=（0.60.7）X。S時配合部位的強度也是安全的。所以，把常 數(shù)蕓定在*.7范圍內(nèi)，即極限值x=0.7。經(jīng)過現(xiàn)場實踐驗證：設(shè)計熱壓合時，取常數(shù)xV0.5和x=0.5時，不 管包容件的外內(nèi)徑d/d之比值m如何變化，均可滿足強度條件式，即：2。忍。；T 忍T =（0.60.7）。，當(dāng)然強度校核可省略。四若是：取常數(shù)0.*VxO.7時，由下式求得常數(shù)x,亦可省略強度 校核，即：若是取較大的常數(shù)x,由（5）式求得比常規(guī)還大的過盈量6 ，且又 可以滿足強度條件式（2）和（3）；這樣，就可以避開常規(guī)過盈量故有的弊 病，較好地發(fā)揮材料的強度性能，突

5、破了常規(guī)過盈量的束縛。設(shè)計熱壓合時，把選定的材料（鋼）劃分為：彈性階段（范圍內(nèi)）的變 形；其條件是：xV0.5，是彈性變形到屈服變形（流動）關(guān)節(jié)點；屈服流 動變形階段，其條件是：x=0.5,內(nèi)表面由剛開始小變形到大變形關(guān)節(jié)點； 彈塑共存狀態(tài)時，其條件是0.5VxO,7，是彈塑共存到全部流動的關(guān) 節(jié)點。現(xiàn)將前列簡化式，歸整為常數(shù)簡化式如下:上列順序式可知，設(shè)計熱壓合時，與采用傳統(tǒng)公式（1）（3）式相比 大為簡便；根據(jù)選定的材料（鋼），可求得若干過盈量和壓強值供選用； 可以突破常規(guī)過盈量的束縛充分地發(fā)揮材料強度性能。圖1三、實例驗證實例驗證之一我礦1500mmX3000mm球磨機的減速器的圓弧齒輪

6、軸（圖1）在滾動 軸承部位斷裂，但齒面嚙合性能良好，因無備件，決定采用熱壓合修復(fù)。已知條件：齒頂圓直徑 d =161.339 0mmo齒根圓直徑 da=144.278，.取 d =144mm。f2工作扭矩 T=1 326 53 N.mm。設(shè)計尺寸：材料調(diào)質(zhì)鋼 4Cr，o s=8MPa。 配合公稱直徑d常取（見德G.尼曼機械零件（第一卷）， 機械工業(yè)出版社1985年第一版P.324），這里取d=d /1.8=8mm；配合長2度 L二.75d=6mm一般取 L=（1 2）d。安全系數(shù)S，為了克服有時逆轉(zhuǎn)中啟動，因此，偏大選取：S=6。包容件外內(nèi)徑之比m=d2/d=144/8=1.8；比壓值Pn的確

7、定：0 J/ 0.511： h 30 k 女日.12二 Wc).?6 MPa由簡化(1b)式求常數(shù)x為:rlr(. m -式中f摩擦因數(shù)；鋼對鋼取f=0.12。材料屈服強度過盈量司皿15壓裝后，齒頂圓(U 161.339 mm)的脹大量入，由彈性理論推導(dǎo)的徑向變形量的公式為：0082此計算十分煩瑣，可由簡化式替代為：M =禮=0.1勿自7 - 0 .0573 mrn *八女宙土十田占成 3，在公差規(guī)定范圍內(nèi)。加熱溫度可按常規(guī)方法(從略)。強度校核計算如下：=打a -t - = 0. yS8 x8(X)M 狷4=卻8.，9 MPa勺如Lz =曲，-O.lMxSOO 9 甌如 室= (138-3)

8、 MPa傳統(tǒng)式為:1 * 由如 V 1 .|. (S0/144)1m項=叫孰1 _(.物函尸= 207,472 MPei109觀一 1 -頃=匚(此月44 二1焚一 54切?占U山相差甚微，是因小數(shù)取舍造成的。實例驗證之二It模鍛錘的活塞與錘桿過盈配如圖2。常規(guī)最大過盈量為0.140mm, 在工作中容易脫落，影響生產(chǎn)嚴(yán)重。實踐表明：只有在不使構(gòu)件破壞的 前提下，盡可能增大配合面間的靜摩擦力，才能保證其可靠性；因為， 模鍛錘承受的載荷特點是：沖擊頻繁，振動大，受力復(fù)雜，難以計算確 定，如打擊時產(chǎn)生巨大振動等。已知：活塞材料為45#調(diào)質(zhì)鋼，O s=360MPa，錘桿為35CrMo，O s=850MPa?；钊鈨?nèi)徑 d2/d 之比 m=286/100=2.8,m7.84,，云* = m , =0.鴻【儀上-0.7,由（6）式求取常數(shù)x為：由（5）式求得過盈