热压合过盈量的简化计算

1、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(d=0)，配合面间压强p与过盈量6 max的传统式为：1max强度校核式为:Er把包容件的外内径d/d之比值m，过盈量6 换算为过盈量比 n=103。max/d，取钢弹性模量E=21X104MPa，代入上!式，得无量纲式为:若在(1a)式添加，可改为计算，结果是无单位的量，且是小数，其表达式为:I mrn一 (4)过盈量(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 。最大切应力，MPat2maxT最大剪应力，MPa2max,当然，可用（4）式把过盈量比n改写成二十汉103=。sx/105。显然，配合面间压强值p与过盈量6 的关系（式1）改为压强值 pmax与材料的屈服强度值。S的关系（式1b）,其计算结果相等。幌二、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。、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1；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。

3、当取常数xV0.5，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T 二。/2时，内表面产生流动。当取常数0.5VXO,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T =。+3Q0.58。时开 始流动；但试验结果发现：剪

4、切限T =（0.550.6）。；手册介绍L T 2忍T s=（0.60.7）X。S时配合部位的强度也是安全的。所以，把常 数芸定在*.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xV0.5和x=0.5时，不 管包容件的外内径d/d之比值m如何变化，均可满足强度条件式，即：2。忍。；T 忍T =（0.60.7）。，当然强度校核可省略。四若是：取常数0.*VxO.7时，由下式求得常数x,亦可省略强度 校核，即：若是取较大的常数x,由（5）式求得比常规还大的过盈量6 ，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

5、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：xV0.5，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0.5VxO,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1500mmX3000mm球磨机的减速器的圆弧齿轮

6、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：齿顶圆直径 d =161.339 0mmo齿根圆直径 da=144.278，.取 d =144mm。f2工作扭矩 T=1 326 53 N.mm。设计尺寸：材料调质钢 4Cr，o s=8MPa。 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=d /1.8=8mm；配合长2度 L二.75d=6mm一般取 L=（1 2）d。安全系数S，为了克服有时逆转中启动，因此，偏大选取：S=6。包容件外内径之比m=d2/d=144/8=1.8；比压值Pn的确

7、定：0 J/ 0.511： h 30 k 女日.12二 Wc).?6 MPa由简化(1b)式求常数x为:rlr(. m -式中f摩擦因数；钢对钢取f=0.12。材料屈服强度过盈量司皿15压装后，齿顶圆(U 161.339 mm)的胀大量入，由弹性理论推导的径向变形量的公式为：0082此计算十分烦琐，可由简化式替代为：M =礼=0.1勿自7 - 0 .0573 mrn *八女宙土十田占成 3，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：=打a -t - = 0. yS8 x8(X)M 狷4=却8.，9 MPa勺如Lz =曲，-O.lMxSOO 9 瓯如 室= (138-3)

8、 MPa传统式为:1 * 由如 V 1 .|. (S0/144)1m项=叫孰1 _(.物函尸= 207,472 MPei109观一 1 -顷=匚(此月44 二1焚一 54切?占U山相差甚微，是因小数取舍造成的。实例验证之二It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，O s=360MPa，锤杆为35CrMo，O s=850MPa。活塞外内径 d2/d 之比 m=286/100=2.8,m7.84,，云* = m , =0.鸿【仪上-0.7,由（6）式求取常数x为：由（5）式求得过盈