過盈配合中軸套收縮量的理論計算

1、過盈配合中軸套收縮量的理論計算SerialNo.396礦業(yè)快報EXPRESSINFORMATION0FMININGINDUSTRY總第396期2002年9月第18期?應(yīng)用技術(shù)？過盈配合中軸套收縮量的理論計算王吉慶徐玉華（冶山礦業(yè)有限公司）摘要探討了壓入軸套外徑過盈量與內(nèi)徑收縮量的關(guān)系，從理論上準(zhǔn)確地計 算壓入軸套的內(nèi)孔收縮量，同時找出在實(shí)際工作中如何簡便地求出收縮量的辦法. 從而在機(jī)械零件設(shè)計時將此收縮量反映到軸套內(nèi)-ILK寸公差上,使軸套加工完成待壓入 機(jī)體后，實(shí)際尺寸符合軸與孔要求的動配合精度,既科學(xué)又經(jīng)濟(jì)合理.關(guān)鍵詞軸套過盈配合收縮量計算1過盈配合中軸套收縮量問題機(jī)械設(shè)備中常用到軸與孔的

2、配合.為保護(hù)機(jī)體（如機(jī)架，箱體等）在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中不受磨損， 通常壓裝軸套，由軸套與軸配合.設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一定 周期軸套磨損后更換軸套即可恢復(fù)軸孔原尺寸.軸套的外徑與機(jī)體通常采用靜配合,而軸套 內(nèi)徑則與軸保持不同精度的動配合.在機(jī)械設(shè) 計中一般都只標(biāo)出軸套內(nèi)外徑的尺寸及公差， 以此來保證裝配后形成要求的配合.由于軸套 與機(jī)體采用過盈配合，其過盈量()形成軸套與 機(jī)體的裝配應(yīng)力，在這種裝配應(yīng)力的作用下，軸 套內(nèi)徑將產(chǎn)生一定的收縮量()，顯然，軸套的 收縮量()與軸套壓人機(jī)體時的過盈量(8)密 切相關(guān)，也與軸套和機(jī)體的幾何尺寸，即兩者的 壁厚系數(shù)及各自材料性能相關(guān).由于軸套的內(nèi)孔收縮改變了原來的尺寸， 也就

3、改變了內(nèi)孔與軸的配合關(guān)系，以致達(dá)不到 原來的設(shè)計要求，容易出現(xiàn)間隙過小，有時甚至 試車溫度升高而抱軸，嚴(yán)重時會出現(xiàn)軸孔小于 軸而不能裝配的現(xiàn)象.以鑿巖機(jī)中的配合及處 理辦法為例，見表1.2軸套裝配收縮量的理論計算工程力學(xué)中,一般將外徑與內(nèi)徑之比值之 大于1.1的圓筒視為厚壁圓筒，其比值為壁厚系 數(shù).在機(jī)械零件中，前述機(jī)體件之比值分布在 1.11.5,均屬厚壁圓筒，軸套類零件之比值大 致分布在1.O51.35之間.據(jù)此，可將軸套壓人 機(jī)體形成的結(jié)構(gòu)簡化為兩端開口的厚壁圓筒中 過盈配合組合圓筒問題.雙層組合圓筒簡圖如 附圖.表l不同材質(zhì)軸套與機(jī)體的配合 譬材質(zhì)主要尺寸及公差技術(shù)條件 銅套 sn7

4、一.72684-0.045X5555+.103裝配后加工機(jī)體 ZG45110X68.o3+o.16+O.6O襯套 MoS2 增強(qiáng)尼龍 l10+.o9X90+.+o.60554-0.40機(jī)體ZG4512oxl10.?.裝配后檢查軸套王吉慶，南京鋼鐵集團(tuán)冶山礦業(yè)有限公司科技開發(fā)部，主任.附圖厚壁圓筒的過盈配合工程師,211523江蘇省南京市.22王吉慶等:過盈配合中軸套收縮量的理論計算2002年9月第18期根據(jù)過盈雙層組合圓筒原理，可導(dǎo)出軸套與機(jī)體配合面間在過盈量為時，它與配合面間的裝配應(yīng)力P之間存在著如下關(guān)系：P=2re磊驀 12E1,r rE2,r; r(1)式中,P為軸套壓人機(jī)體后配合面間的

5、裝配應(yīng)力,kgf/cm;6為配合面間直徑過盈量,mm,rb,r分別為軸套內(nèi)徑半徑，機(jī)體外半徑，軸套與機(jī)體配合面半徑,mm;，分別為軸套，機(jī)體材料的泊松比.根據(jù)厚壁圓筒外部受均勻應(yīng)力P時，口 J得出軸套壓入機(jī)體后在應(yīng)變軸套任意半徑r處的徑向內(nèi)位移U的計算公式：U-r 一 F(1)rf.-1(2)EL(r 一 r)r則軸套內(nèi)壁的實(shí)際位移量為：u.(七)則軸套壓人機(jī)體后的內(nèi)孔直徑收縮量為:.(4)將式(1)代人式(4)得：rc-ra)十蕊十 2)據(jù)此,在軸套和機(jī)體的材料及徑向尺寸確用式(5)對每一種配合都進(jìn)行計算很麻 煩，定時,可根據(jù)其配合的過盈量計算出軸套壓人為尋求比較簡便的方法，現(xiàn)將式(5) 作

6、如下的變機(jī)體后的收縮量.化：3壓入軸套的收縮系數(shù)2r/r1 :麗.EL/r11(r.).一.E,(rb/r)一】.令式中rc/r.一 i,rb/r=i:,i,i分別為軸套和機(jī)體的壁厚系數(shù)，則：=南.器 1EiE, 一1 :,i; 一 1.瓜K 一麗11則式(6)簡化為:一 K6,(7)1.10,1.151.35;鋼機(jī)體的壁厚系數(shù)i 一式中,K為壓入軸套收縮系數(shù).1.10,1.15,1.201.50，根據(jù)上述之值，可預(yù)至此可得出如下結(jié)論:當(dāng)一軸套與機(jī)體配先計算出相應(yīng)的K-i表(見表2).合后，其軸套內(nèi)孔收縮量等于其外徑壓人時通過K-i表，即可很方便地獲得上述銅套過盈量與壓力軸套收縮系數(shù)之積,而收

7、縮系數(shù)壓人聯(lián)接件后的收縮量f).具體步 驟如下:i機(jī)體材料確定盼覦下只與兩者壁=68 1.25.12 一_1.6.厚系數(shù)有關(guān).b4收縮量的簡便求法查K-i表得K-0.82，如通過檢查平均過仍以青銅襯套，鑄鋼機(jī)體為例:盈量為O?O4mm,那么=O?826O?O3mm.查E青銅一 10kg/mmz，青銅O.4;E鋼一則原銅套內(nèi)徑55工藝尺寸可標(biāo)為2X 10kg/mmz，鋼:O.3o5.+o-+o.o6這樣一次加工到位，壓裝后應(yīng)可滿足分別設(shè)青銅軸套的壁厚系數(shù)i 一 1.O5,55+的設(shè)計要求尺寸,滿足與其相關(guān)軸的配 合要求.總第396期礦業(yè)快報2002年9月第18期表2適用于銅軸套，鋼機(jī)體的Ki表1

8、.200.520.610.680.720.750.780.800.830.850.860.870.880.890.91據(jù)此也可方便地求出其它不同尺寸的軸套,機(jī)體組合的壓入收縮系數(shù)K,并據(jù)它們的壓入過盈量6求出其實(shí)際收縮量.同樣還可列出其它使用較多材料的K-i表，方便查算.至 此，也就解決了壓入軸套收縮量的簡便計算問 題和壓入軸套內(nèi)孔一次完成加工問題.參考文獻(xiàn)1上海交通大學(xué)力學(xué)教研組.工程學(xué).上?？萍汲霭嫔纾?978.52機(jī)械工程手冊第四篇.工程學(xué).機(jī)械工程手冊嫡委會.機(jī) 械工業(yè)出版社,1978.12（收稿日期2002 一 O809）?信息平臺？我國礦業(yè)應(yīng)有重點(diǎn)地到國外投資我國加入WTO后,資源

9、領(lǐng)域應(yīng)抓住機(jī)遇大力推進(jìn)實(shí)施全球資源戰(zhàn)略，到國外勘查開發(fā) 資源，建立穩(wěn)定的資源國外供應(yīng)基地，取得合理 的經(jīng)濟(jì)收益.中國國土資源經(jīng)濟(jì)研究院院長關(guān)鳳峻說， 當(dāng)前周邊國家和地區(qū)與我國睦鄰友好,多數(shù)運(yùn) 輸方便，特別是周邊國家很多豐富的資源，恰是 我國最短缺的資源,如石油，鉀鹽，鐵礦，銅礦， 耕地等，因此應(yīng)當(dāng)成為最好的選區(qū).實(shí)施全球資 源戰(zhàn)略，到國外調(diào)查評價,勘查開發(fā)利用資源， 需要盡快以地域關(guān)聯(lián)，產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)為基礎(chǔ),以資產(chǎn) 聯(lián)結(jié)為紐帶，組建具有強(qiáng)大國際競爭力的資源 型企業(yè)巨艦.一些專家同時提出，我國目前并不具備大 范圍實(shí)行到國外發(fā)展第一產(chǎn)業(yè)的條件,應(yīng)以國 內(nèi)礦業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)，有重點(diǎn)地發(fā)展到國外投資 辦礦.我國當(dāng)前對國外礦產(chǎn)資源的利用，還只適 宜限制在少數(shù)礦種:一是國內(nèi)資源條件差的，不 24得不以利用國外資源為主，如銘，鉀鹽；二是國 內(nèi)有一定資源條件但供給有缺口的重要大宗礦 產(chǎn)品，宜實(shí)行國內(nèi)礦業(yè)開發(fā)和利用國外資源相 結(jié)合的方針,如石油,天然氣，鐵，銅等.這些礦 種,根據(jù)其戰(zhàn)略地位重要程度和國外產(chǎn)地分布 狀況，確定實(shí)行鼓勵礦產(chǎn)品進(jìn)口或鼓勵企業(yè)到 國外投資辦礦的不同政策，重點(diǎn)則應(yīng)放在到國 外投資辦礦方面.全國政協(xié)委員，礦業(yè)專家張文駒說，到國外 投資辦礦有購買現(xiàn)成礦山企業(yè)和從風(fēng)險勘查開 始兩種形式.過去第一種形式較多，考慮到我國 有巨大而且供給能力過剩的地質(zhì)勘查隊伍，今