Skrekon.10.doc

159

Wyznaczyć:

              1) maksymalną wartość obciążenia siłą P, jaką można uzyskać w podnośniku przy założeniu, że o obciążeniu decyduje wytrzymałość rdzenia śruby (ew. wybo-czenie pomijamy),

              2) długość ramienia rączki R, jeżeli siła F nie może przekroczyć 250N.

Rys.19.39. Schemat podnośnika śrubowego

2. W przedstawionym na rys.19.38 sprzęgle tarczowym sztywnym zastosowano sześć śrub pasowanych M24, rozmieszczonych na średnicy Dśr=250mm. Jaką maksymalną wartością momentu skręcającego można obciążyć sprzęgło, jeżeli jego tarcze i śruby wykonano ze stali St5?                                      Rys.19.38. Schemat sprzęgła tarczowego

3. W sprzęgle sztywnym tarczowym z rys.19.38 zastosowano zamiast śrub pasowanych luźne M24. Jaką wartością momentu skręcającego można obciążyć sprzęgło jeżeli średnia średnica tarcia na powierzchniach czołowych sprzęgła = 300 mm i współczynnik tarcia na tej powierzchni m = 0,1?

19.3. Połączenia  wału  z  piastą

              Na wyodrębnionych cylindry-cznych lub stożkowych odcinkach wału tzw. czopach osadzane są spoczynkowo lub przesuwnie elementy przenoszące moment skręcający (rys.19.41). Dla przeniesienia tego momentu z czopa wału na piastę elementu (lub odwrotnie) konieczne jest zastosowanie odpowie-dniego  połączenia  (np.  koła  zębatego) z            Rys.19.41. Połączenie piasty elementu

z wałem.

              Połączenia te podzielić można na:

- połączenia kształtowe, w których równoważenie przenoszonego momentu
   obrotowego odbywa się poprzez siły spójności łączników. Do grupy tej należą
   połączenia wpustowe i wielowypustowe,

- połączenia kształtowo-cierne, gdzie przenoszone obciążenia równoważone są
  siłami spójności łączników oraz siłami tarcia; zalicza się do nich połączenia z
  klinami wzdłużnymi płaskimi, wpuszczanymi i stycznymi,

- połączenia cierne, w których siły tarcia wywołane naciskami na powierzchni
  styku równoważą przenoszone obciążenie; w grupie tej występują połączenia
  cierne cylindryczne i stożkowe.

19.3.1. Połączenia  wpustowe

              Połączenia wpustowe są połączeniami kształtowymi pośrednimi. Wpusty są to łączniki, które przenikają powierzchnie styku obydwu elementów łączonych. Typowe odmiany połączeń wpustowych przedstawiono na rys.19.42.

              Wpust osadzony jest z jednej strony z wciskiem we wzdłużnym rowku wykonanym w czopie, a ze strony drugiej we wzdłużnym rowku w piaście. Charakterystyczną cechą połączenia (rys.19.42a) jest luz promieniowy D pomiędzy dnem rowka w piaście i wpustem. Wpusty są pasowane na zasadzie stałego wałka, co umożliwia użycie tego samego wpustu, wykonanego w tolerancji h9, zarówno w połączeniu spoczynkowym (rys.19.43a), jak i przesuwnym (rys.19.43b). W połączeniach przesuwnych konieczny jest boczny luz pomiędzy wpustem a rowkiem w piaście, stąd zalecane pasowanie luźne.

Rys.19.42. Rodzaje połączeń wpustowych: a) połączenie z wpustem pryzmatycznym,

b) połączenie z wpustem czółenkowym

              Mechanikę przenoszenia obciążenia z czopa na piastę, dla czopa będącego elementem napędzającym, przedstawiono na rys.19.44. Moment skręcający M przekazywany z czopa na piastę powoduje powstanie nacisków na odpowiednich powierzchniach wpustu. Z kolei wpust naciska swoją prawą boczną powierzchnią na ściankę rowka w piaście. Siła P oddziaływania wpustu na czop, będąca wypadkową z nacisków powstałych na powierzchniach styku, równoważona jest wypadkową P' z nacisków powstałych na powierzchni styku czopa z piastą. Wskutek działania tarcia, siły P ulegają odchyleniu o kąt tarcia r, tworząc parę sił P' o ramieniu e. Para ta równoważy obciążający złącze moment M.

     Rys.19.43. Pasowanie wpustu:

    a) w połączeniu spoczynkowym,                                            Rys.19.44. Mechanika przenoszenia
      b) w połączeniu przesuwnym                                                   obciążenia z czopa na piastę

M = P'×e

a ponieważ                            P' » P                            oraz                            e = 0,5 d

zatem                                                  M» P× 0,5 d                                                        (19.3.1)

              Maksymalny moment skręcający, jaki może przenieść połączenie wpustowe, wyznacza się ze względu na:

              a) naciski powierzchniowe na boku wpustu

                                              (19.3.2)

              b) ścinanie wpustu

                                                          (19.3.3)

              gdzie:              P = M/ 0,5d              - siła obwodowa na powierzchni styku czopa z piastą,

                            S= 0,5h ×               - powierzchnia styku wpustu pryzmatycznego z czopem,

                            S= Dt ×               - powierzchnia styku wpustu czółenkowego z czopem,

                            S= b ×               - powierzchnia wpustu podlegająca ścinaniu,

                                            d              - średnica czopa,

                                                         - długość obliczeniowa wpustu,

                                            b              - szerokość wpustu,

                                           Dt               - wysokość wpustu czółenkowego tkwiącego w piaście,

                                                          - naciski dopuszczalne,

                                                          - naprężenia dopuszczalne na ścinanie materiału wpustu.

              Kształty i wymiary przekroju poprzecznego wpustu b ´ h są znorma-lizowane w zależności od średnicy czopa d [zał. tabl.5a,b].

Dla danej średnicy czopa d dobierane są z norm wymiary poprzeczne wpustu
b ´ h a długość lo wyliczana jest z warunku na naciski dopuszczalne - wzór (19.3.2) W przypadku wpustu czółenkowego należy go dodatkowo wyliczyć z warunku na ścinanie wpustu - wzór (19.3.3), wybierając wartość większą.

                                              (19.3.5)

              W połączeniach z wpustami czółenkowym sprawdza się, czy naprężenia tnące obliczone ze wzoru (19.3.7) i naciski powierzchniowe ze wzoru (19.3.8) nie przekraczają wartości dopuszczalnych.

                                                (19.3.6)

                                       (19.3.7)

              Zaleca się, by obliczeniowa długość wpustu lo nie przekraczała 1,5 średnicy czopa d.

lo £ 1,5 d

Jeżeli ze względu na przenoszony moment M warunek ten nie jest spełniony, należy stosować innego rodzaju połączenia, np. czopowe cierne lub połączenia z dwoma wpustami, które jednak nie są zalecane z uwagi na trudności wykonawcze.

              W tablicy nr 19.3.1 podano wartości nacisków dopuszczalnych stoso-wanych w obliczeniach połączeń wpustowych spoczynkowych i przesuwnych.

              Wyznaczenie długości lo pozwała na przyjęcie długości piasty l, która powinna być trochę większa. Grubości piasty g i g, uzależnione od materiału i rodzaju połączenia, wyznaczane są orientacyjnie za pomocą zależności (19.3.9) i (19.3.10):

              [cm]                                               (19.3.9)

  [cm]                                              (19.3.10)

Wartości współczynników c i c' przedstawiono w  tablicy nr 19.3.2.

              Zaletą połączeń wpustowych jest prostota wykonania nie wymagająca skomplikowanej technologii, łatwość montażu i demontażu oraz dość dobre środkowanie piasty względem czopa.

              Wadą połączeń wpustowych jest ich nieprzydatność w przypadku wystąpienia zmiennych lub udarowych momentów skręcających oraz konieczność stosowania ustalenia poosiowego, zwłaszcza w przypadku wystąpienia sił wzdłużnych. Na rys.19.3.5 przedstawiono przykłady zastosowania połączeń wpustowch, a na rys.19.58 sposoby wymiarowania.

Tabela 19.3.1

Naciski dopuszczalne w połączeniach wpustowych