połączenia kształtowe

POŁĄCZENIA KSZTAŁTOWE
Klasyfikacja połączeń maszynowych
POŁĄCZENIA
nierozłączne
siły spójności
spawane
zgrzewane
lutowane
siły tarcia
zawalcowane
nitowane
zagniatane
punktowe
skurczowe
łapkowe
rozłączne
siły przyczepności
klejone
wulkanizowane
siły tarcia
śrubowe
(z luzem)
klinowe
cierne
siły ‘kształtu’
śrubowe
(pasowane)
wpustowe
wypustowe
kołkowe
wieloboczne
Połączenia kształtowe - sposób łączenia elementów, w celu
ustalania położenia lub przenoszenia obciążeń, za pomocą
własności geometrycznych elementów łączonych lub
elementów dodatkowych.
Obciążenie połączenia równoważone jest siłami
powierzchniowej i wewnętrznej spójności materiałów
łączników.
Klasyfikacja połączeń kształtowych
Połączenia kształtowe
bezpośrednie
wypustowe
kłowe
pośrednie
wieloboczne
wpustowe
klinowe
wzdłużne
klinowe
poprzeczne
kołkowe
Połączenia wpustowe
Do wzajemnego ustalenia elementów maszyn w kierunku
obwodowym a tym samym przeniesienia obciążenia z jednego
elementu na drugi służą specjalne łączniki – wpusty.
wpusty
wpust
piasta
st
u
wp
us
p
aw
n
k
t
e
w
o
r
czop wału
n
k
e
w
o
r
us
p
aw
t
P
P
d
M
a’
h
piasta
b
wpust
d
czop
Wpusty zakłada się z pewnym luzem a’ między dnem
rowka w piaście a wpustem.
P
P
Ms
Moment Ms przenoszony jest za pośrednictwem nacisków na
ściankach wpustu.
Czop (element napędzający) naciska lewą boczną ściankę
rowka na wpust, który swoją prawą stronę naciska na ściankę
rowka w piaście.
Wypadkowa para sił daje moment usiłujący obrócić
wpust w rowku.
Wynika stąd konieczność zacisku wpustu w rowku.
W połączeniach wpustowych stosuje się pasowanie
wg zasady stałego wałka.
F9/h9
H9/f9
N9/h9
H9/n9
dobrze
źle
mocowanie wpustu wkrętami
Wpusty czółenkowe stosuje się w masowej produkcji w
złączach mniej odpowiedzialnych ze względu na znacznie
mniejsza wytrzymałość zmęczeniową.
wpust czółenkowy
W odróżnieniu od klinów wpusty są to elementy pryzmatyczne
bez zbieżności.
1:100
wpust
klin
Wpusty są znormalizowane, ich wymiary poprzeczne są
dobrane do pewnego zakresu średnic wałów, a długość
oblicza się w zależności od obciążenia połączenia
wpustowego.
Wpusty wykonuje się z prętów ciągnionych wykonanych ze
stali o dużej zawartości węgla.
Ponieważ wpusty nie zabezpieczają przed wzajemnym
przesunięciem elementów w kierunku osiowym, zachodzi
potrzeba stosowania dodatkowych zabezpieczeń.
Brak napięcia wstępnego nie pozwala używać połączeń
wpustowych tam, gdzie obciążenie zmienia kierunek lub ma
charakter udarowy.
Złącze wpustowe oblicza się z warunku na nacisk
powierzchniowy:
P
p = ≤ pdop
F
gdzie:
P – siła obwodowa:
2M s
P=
d
Ms – moment przenoszony przez złącze,
d – średnica czopu wału.
F – pole powierzchni wpustu narażone na docisk:
lo
P
h
h
F = i ⋅ lo ⋅
2
h/2
b
F
gdzie:
i – liczba wpustów,
lo – czynna długość wpustu,
h – wysokość wpustu.
P
p = ≤ pdop
F
2M s
P=
d
F = i ⋅ lo ⋅
P 2M s
2
p= =
⋅
≤ pdop
F
d i ⋅ lo ⋅ h
Ostatecznie:
4M s
p=
≤ pdop
d ⋅ i ⋅ lo ⋅ h
h
2
Najczęściej dobiera się długość wpustu l0:
4M s
lo =
d ⋅ i ⋅ h ⋅ pdop
Połączenia wypustowe
W połączeniu wypustowym, wpust został zastąpiony występami
wykonanymi wprost na czopie.
Występy te współpracują z odpowiednimi rowkami wykonanymi
w piaście.
W zależności od kształtu zarysu rozróżnia się
wypusty:
¾ prostokątne,
¾ ewolwentowe,
¾ trójkątne.
.
zarys prostokątny
zarys ewolwentowy
zarys trójkątny
Zarys prostokątny i ewolwentowy jest znormalizowany.
Zarys ewolwentowy zapewnia równomierne obciążenie
na wypusty co zwiększa ich wytrzymałość.
Połączenia wypustowe mniej osłabiają wał aniżeli
połączenia wpustowe i zwiększają jego sztywność.
Połączenia wypustowe pozwalają na przenoszenie
nierównomiernych i udarowych momentów
skręcających.
Sposób osiowania zależy od twardości powierzchni styku,
wymaganej dokładności i warunków pracy.
Stosuje się osiowanie:
a) na wałku – dla wypustów
nieutwardzonych w połączeniach
spoczynkowych lub mniej
dokładnych połączeniach
ruchowych,
b) w otworze – w dokładnych
połączeniach przy wypustach
utwardzonych,
c) na powierzchniach bocznych –
mniej dokładne, zmniejsza do min.
luz obwodowy, co wymagane jest
przy zmiennym kierunku
obciążenia.
Podobnie jak w połączeniach wpustowych wypusty oblicza się z
warunku na naciski powierzchniowe p:
P
p=
≤ pdop
0 ,75 ⋅ z ⋅ h0 ⋅ l0
gdzie:
2M s
P=
Dśr
D+d
Dśr =
2
z – liczba wpustów,
ho – wysokość rzutu bocznej powierzchni wypustów na
polszczyznę przechodzącą przez oś złącza prostopadłą do
kierunku działania siły P,
lo – czynna długośc styku wypustu z rowkiem.
Połączenia kołkowe
Połączenie kołkowe - połączenie rozłączne spoczynkowe;
służy do ustalania wzajemnego położenia dwóch lub więcej
elementów.
Kołek może mieć kształt walcowy lub stożkowy.
kołek walcowy
kołek stożkowy
W celu zwiększenia sprężystości, kołki mogą być rozcięte.
Odmianą połączeń kołkowych są połączenia sworzniowe.