Условие прочности соединения при нагружении осевой силой:
где р — давление на поверхности контакта;
К = 1,5… 2 — коэффициент запаса.
Условие прочности при нагружении крутящим моментом:
При совместном действии осевой силы и крутящего момента:
Ft=2T/d — окружная сила.
По теории расчета толстостенных цилиндров удельное давление на поверхности контакта связано с натягом зависимостью:
где N – расчётный натяг; С1 и С2 – коэффициенты:
Ei и μi — модули упругости и коэффициенты Пуассона материалов вала и втулки:
- для стали E≈2,15∙105 МПа и μ≈0,3
- для чугуна E≈1,3∙105 МПа и μ≈0,25
- для бронзы E≈1,05∙105 МПа и μ≈0,33
При расчете прочности соединения расчетный натяг определяют по минимальному табличному или вероятностному натягу с поправкой на срезание и сглаживание шероховатости поверхности при запрессовке (если сборку выполняют нагреванием или охлаждением, U=0):
где Rz1 и Rz2 — высоты шероховатостей посадочных поверхностей. Наиболее распространенные значения 6,3…3,2 мкм.
Точное значение коэффициента трения может быть определено только испытаниями при заданных конкретных условиях. В приближенных расчетах принимают f=0,08…0,1 — сборка прессованием; f=0,12…0,14 — сборка с нагревом или охлаждением.
Расчет по наименьшему табличному натягу приводит в большинстве случаев к чрезмерно большим запасам прочности соединения. Поэтому в массовом производстве выгодно применять вероятностные методы расчета, допуская ту или иную вероятность отказа. В индивидуальном производстве целесообразно проверять расчет по замеренному натягу.
Нагрузочная способность прессового соединения может быть увеличена за счет повышения коэффициента трения между деталями.
Осаждение в процессе химического никелирования на поверхности вала тонкого слоя из частиц карбида бора В4С или карбида кремния SiO повышает коэффициент трения в соединении с натягом до 0,7 благодаря эффекту «микрозацепления».
