过盈联接件的装配方法有:压入装配、低温冷装配和热套装配等数种。
在安装现场,则主要采用热套装配法,因为这种装配方法比较简单,能用于大直径(D >1000mm)和过盈量较大)的机件。
压入装配法多用于轻型和中型静配合,而且需要压力机等机械设备,故一般仅在制造厂采用。
冷缩装配法一般用液氮等作为冷源,且需有一定的绝热容器,故也只能在有条件时才采用。
以下介绍热套装配法。
1.热套装配的基本原理
热套装配的本质原理是加热包容件(孔),使其直径膨胀一个配合过盈值,然后装入被包容件(轴),待冷却后,机件便达到所需结合强度。
实际上,加热膨胀值必须比配合过盈值大,才能保证顺利安装而不致于在安装过程中因包容件的冷却收缩,出现轴与孔卡住的严重事故。
同时,为了保证具有较大的啮合力——结合强度,热套装配的结合面要经过加工,但不要过分光洁,因为一定的表面粗糙度(一般为Ra3.2),不受轴向移动而被压平,冷却以后,将使内外机件的结合强度较大,所能传递的扭距也较大。
2.加热温度的确定
当工件材料一定后,包容件的最低加热温度取决于配合面的过盈量及所需装配间隙。装配间隙的大小直接影响装配时间,为防止包容件冷却收缩,必须限定装配时间,应当预留的装配间隙,一般有经验数据推荐:
加热最小装配间隙⊿(um)
机件重量(㎏) | 被加热连接件直径(㎜) | ||||
80~120 | >120~180 | >180~260 | >260~360 | >360~500 | |
加热最小装配间隙⊿(um) | |||||
小于16 >16~50 >50~100 >100~500 >500~1000 >1000 | 40~50 60~70 100~120 150~170 | 50~60 80~90 130~150 180~200 210~230 | 60~70 90~100 180~200 240~250 250~270 280~300 | 100~120 20~240 60~280 90~310 30~360 | 220~240 300~320 340~360 380~400 |
包容件加热后孔的直径增大值有以下关系:
i+⊿=(t+t0)103*a*D
式中:t—加热后的温度(℃);
to—开始加热的温度(℃);
i—过盈量(um);
⊿—能使轴自由通入孔中(避免表面相擦)所需的装配间隙(㎜);
D—包容件(孔)的直径(mm);
a—包容件(孔)材料的线膨胀系数(10ˉ6·l/℃)。
故需加热温度为:
t=(i+⊿)/( 103*a*D)+ to
对于⊿值,可简化采用K=i+⊿=3i~6i,这样的⊿值取得略大了些。此时,上式可写为:
t=K/(a*D)+ to
注意:式中K值的单位是㎜
各种金属材料的线膨胀系数a值(10ˉ6·l/℃)
材 料 | 加热温度范围 (℃) | 冷 却℃ | ||||
20~100 | 20~200 | 20~300 | 20~400 | 20~600 | ||
工程用铜 | 16.6~17.1 | 17.1~17.2 | 17.6 | 18~18.1 | 18.6 | 一14 |
黄 铜 | 17.8 | 18.8 | 20.9 | | | —16 |
锡青铜 | 17.6 | 17.9 | 18.2 | | | 一15 |
铝青铜 | 17.6 | 17.9 | 19.2 | | | |
碳 钢 | 10.6~12.2 | 11.3~13 | 12.1~13.5 | 12.9~13.9 | 13.5~14.3 | —8.5 |
铬 钢 | 11.2 | 11.8 | 12.4 | 13 | 13.6 | |
40CrSi | 11.7 | | | | | |
30CrMnSiA | ll | | | | | |
3Crl3 | 10.2 | 11.1 | 11.6 | 11.9 | 12.3 | |
1Crl8Ni9Ti | 16.6 | 17 | 17.2 | 17.5 | 17.9 | |
铸 铁 | 8.7~11.1 | 8.5~11.5 | 1O.1~12.2 | 1.5~12.7 | 12.9~13.2 | —8 |
镍铬合金 | 14.5 | | | | | |
铝合金 | 23 | | | | | 一18 |
镁合金 | 26 | | | | | — |
注:碳素钢加热温度不得超过