Połączenia wpustowe, wielowypustowe, PDF

Preview

Summary

Połączenia wpustowe, wielowypustowe,...

Description

Połączenia wpustowe, wielowypustowe, klinowe, kołkowe i sworzniowe Jednym z typowych problemów technicznych jest mocowanie kół na wałach (piast kół na czopach wałów). Powszechnie w takich sytuacjach stosuje się połączenia kształtowe lub cierne:  połączenia kształtowe (wpustowe, wielowypustowe, kołkowe)  połączenia cierne (klinowe, wciskowe) Przykładowe połączenia kształtowe

Przykładowe połączenia klinowe

Połączenia wpustowe Połączenia wpustowe zaliczamy do rozłącznych, kształtowych. Zastosowanie: do osadzania kół na wałach; przeniesienie momentu obrotowego pomiędzy czopem wału a piastą koła. Budowa:

- w czopie wału rowek na wpust (technologia wykonania – frezowanie) - w piaście koła rowek na wpust (technologia wykonania – dłutowanie, frezowanie) - dodatkowy element wpust (znormalizowany)

W połączeniach wpustowych zawsze występuje luz promieniowy: t1 + t2 > h (t1 + t2) – h = x = (0,2 – 0,5) mm

Wpusty pasuje się na ZSW:  połączenie spoczynkowe  połączenie ruchowe

w wale N9/h9 w wale N9/h9

w piaście N9/h9 w piaście F9/h9

Wpusty oznacza się przez podanie rodzaju i wymiarów (najczęściej b x h x l)

Rodzaje wpustów: pryzmatyczne,

np. WPUST PRYZMATYCZNY A10x8x50

PN-70/M-85005

czopkowe,

np. WPUST CZOPKOWY S10x8x50

PN-73/M-85047

czółenkowe,

np. WPUST CZÓŁENKOWY 5x9

PN-88/M-85008

Obliczanie połączeń wpustowych Dla średnicy czopa dobiera się zalecane wymiary przekroju wpustu b x h i oblicza się jego długość l.

Wpusty pracują na naciski i na ścinanie „Na naciski” Naciski pomiędzy powierzchnią boczną rowka w czopie a wpustem pw-wp. Gdyby założyć rozkład nacisków równomierny pw-wp śr to M 2M s T p w wp _ śr  czyli i siła obwodowa T  s  d t 1 l d 2 Ponieważ pmax = 2 · pw-wp śr więc

p w wp _ śr 

2 M s t1  l  d

p w wp 

4Ms  pdop t1  l  d

Analogicznie naciski pomiędzy wpustem a powierzchnią boczną rowka w piaście pwp-p

pwp p 

4  Ms p h  t1   l  d dop

„Na ścinanie” 2 M s 2Ms T t   kt  d  b l b l b l  d czyli

t 

2 M s  kt bl  d

Porównując warunki „na naciski” i „na ścinanie” widać, że dla przeciętnych materiałów bardziej „ostrym” jest warunek na naciski (szczególnie na naciski wp-p ). Dlatego długość wpustu wylicza się z warunku „na naciski” a tylko sprawdza warunkiem „na ścinanie”.

Połączenia wielowypustowe Połączenia wielowypustowe zaliczamy do kształtowych, rozłącznych, bezpośrednich.

Wykonanie: wielowypusty wewnętrzne przez przeciąganie, wielowypusty zewnętrzne – frezowanie (met. podziałową lub obwiedniową), rzadziej przez walcowanie. Wypustów może być: 6, 8 lub 10.

Wielowypust mogą być wykonane jako: spoczynkowe, przesuwne lub luźne. Rodzaje zarysów wielowypustów:

- prostokątny - ewolwentowy - wielokarbowy (spoczynkowe, mniej dokładne osiowanie, karby ewolwentowe lub trójkątne)

Przykładowe oznaczenia: - zarys prostokątny WAŁEK WIELOWYPUSTOWY 8 x 36 x 40 D-3 PN-63/M-85015 (liczba wypustów N = 8 d x D centrowane na D) OTWÓR WIELROWKOWY 8 x 36 x 40 D PN-63/M-85015 - zarys ewolwentowy POŁĄCZENIE WIELOWYPUSTOWE 50 x 4 x H9/f8 PN-69/M-85010

(średnica nominalna 50, moduł 4, pasowanie na bokach H9/f8) - zarys wielokarbowy POŁĄCZENIE WIELOKARBOWE 25 D PN-68/M-85014 (średnica nominalna 25, wykonanie dokładne) Centrowanie wielowypustów: na d, na B, na D.

Pasowanie wielowypustów

Obliczanie połączeń wielowypustowych: „na naciski” (naprężenia zginające i ścinające są pomijalnie małe).

Ponieważ wymiary poprzeczne są znormalizowane do wymiaru średnicy wałka, więc wyliczeniu podlega tylko długość połączenia l Zakłada się: - równomierny rozkład nacisków na powierzchni bocznej pracującego wypustu , - że ze względu na nieuniknione błędy wykonawcze rozmieszczenia wypustów na obwo– dzie tylko 75% z nich przenosi obciążenie, - siła obwodowa przyłożona jest w połowie wysokości wypustu. Ms  D d    T 8 Ms 8 Ms  4     p  pdop  D d  l z  D  d  l z 0,75  D  d D  d   l  z 0,75 D 2  d 2  l  z 0,75   0,75        2   2 



p



8 Ms  pdop 0,75  D2  d 2  l  z





Połączenia klinowe Połączenia klinowe zaliczamy do ciernych (kształtowo-ciernych), rozłącznych. Połączenia klinowe wzdłużne i poprzeczne (niezalecane ze względu na niebezpieczne naprężenia w rdzeniu wału).

Połączenia kołkowe Połączenia kołkowe zaliczamy do kształtowych, rozłącznych. Rozróżniamy połączenia kołkowe spoczynkowe (z kołkiem poprzecznym, wzdłużnym lub stycznym) i ruchowe.

Technologia wykonania połączenia (dla kołków poprzecznych i wzdłużnych). Kołki są elementami znormalizowanymi (gładkie i karbowane). Kołki wykonuje się z materiału o wyższej wytrzymałości niż łączone części (np. stal 45). Pasowania H7/m6. Służą do łączenia części oraz do ustalania wzajemnego ich położenia (np. połówki form odlewniczych).

Obliczanie połączeń z kołkiem poprzecznym („na docisk” i „na ścinanie”).

„Na docisk” między wałem a kołkiem. Zakładając trójkątny rozkład nacisków należy siły skupione T (zastępujące działanie tych nacisków) za2 d czepić w środkach ciężkości pól tych nacisków, czyli w odległości  od osi wału, czyli 3 2 2 3M s Ms  T  d  T  2d 3 Gdyby rozkład nacisków był równomierny pw-k śr, to 3M s 3Ms T pwk _ śr   2d  d d dk d 2 dk  dk 2 2 Ponieważ pw-k max = 2·pw-k śr więc

p w k _ max 

6 M s  pdop dk  d 2

„Na docisk” między kołkiem i piastą Zakładając równomierny rozkład nacisków należy siły skupione T (zastępujące działanie tych nacisków) d s zaczepić w odległościach  od osi wału (s – grubość ścianki piasty), czyli 2 2 Ms Ms  T   d  s  T   d  s Naciski pk-p wynoszą więc

Ms T Ms d  s  p k p    p  d  s  d k  s dop dk  s dk  s

pk  p 

czyli

Ms p d  s  d k  s dop

Ten warunek wytrzymałościowy można przedstawić inaczej, wyrażając s (grubość ścianki piasty) jako:

s

D d 2

gdzie: D – zewnętrzna średnica piasty. Wówczas: 4 M s Ms Ms Ms    2 pk p  Dd  D d D d  Dd   2d  D d   D  d  D  d 2 d k )  dk  ( )  ( )  dk ( )  d (  d k    2  2 2  2   2  2   2 



pk  p 



4 M s  pdop D  d 2  dk 2



„Na ścinanie” kołka Siły tnące T działają na powierzchni styku wału z piastą, czyli w odległości Ms  T  d  T 

Ms d

Naprężenia ścinające kołek wynoszą

Ms T 4 Ms t   kt  d 2  2  dk   dk  d k2 d 4 4 czyli

t 

4  Ms  kt 2  dk  d

d od osi wału 2



Obliczanie połączeń z kołkiem wzdłużnym („na docisk” i „na ścinanie”).

„Na docisk” między wałkiem a kołkiem Zakładając równomierny rozkład nacisków i nieznaczny wymiar kołka w stosunku do średnicy wałka d od osi wałka, czyli można siłę styczną T zaczepić w miejscu oddalonym o 2 d 2M s M s T   T  2 d Naciski między wałkiem a kołkiem pw-k i między kołkiem a piastą pk-p wynoszą 2M s T 4 Ms  d  pw k  pk p   p dop dk dk   l l d k l d 2 2 czyli

pw k  pk  p 

4 Ms  p dop dk  l  d

„Na ścinanie” kołka Siła tnąca T działająca na powierzchni styku wałka z piastą ma wartość jak wyżej. Naprężenia ścinające kołek wynoszą 2M s 2M s T t   kt  d  dk  l dk  l d k  l  d czyli

t 

2  Ms  kt dk  l  d

Porównując zależności „na naciski” i „na ścinanie” dla kołków wzdłużnych widać, że bardziej „ostrym” warunkiem jest warunek „na naciski”, więc należy liczyć „na naciski” i sprawdzać „na ścinanie” (a nie w odwrotnej kolejności).

Połączenia sworzniowe

Sworzeń to kołek walcowy (zwykle o większej średnicy) osadzony luźno i zabezpieczony przed przemieszczeniem poosiowym. Połączenia sworzniowe – rozłączne, kształtowe, ruchowe. Sworznie mogą być pasowane ciasno lub luźno (może być różne pasowanie w różnych fragmentach sworznia). Sworznie luźno pasowanie w obu łączonych częściach nazywamy pływającymi.

Obliczanie połączeń sworzniowych Dla sworzni pasowanych ciasno liczymy „na naciski” i „na ścinanie” Dla sworzni pasowanych luźno liczymy „na naciski” i „na zginanie” „Na naciski” Zakładamy równomierny rozkład nacisków P P dla „widełek” p  Dla części „środkowej” p   pdop  p dop d  2b d L „Na ścinanie” P t   kt   d2 2  4 „Na zginanie” Pb L    Mg 2 2 4  g   kg   d 3 Wx 32

Połączenia wieloboczne...