76 2. Stożkowe połączenia wciskowe bezpośrednie

na rys. 2.] a zębnika na stożkowym czopie końcowym wału wywołuje moment tarcia wystarczający do przeniesienia momentu skręcającego z wału na zębnik lub odwrotnie.

W istniejących konstrukcjach obserwuje się dość często stosowanie zabezpieczeń w postaci np. wpustów pryzmatycznych lub czółenkowych. Jest to spowodowane do nie­dawna jeszcze nie do końca wyjaśnionym istotnym wpływem błędów wykonania kąta stożka czopa i piasty na wartości sił i momentów, jakie stożkowe złącze wciskowe jest w stanie przenieść. Należy jednak stwierdzić, że wprowadzenie w połączeniu stożkowym dodatkowych zabezpieczeń w postaci wpustów jest zdecydowanie niekorzystne z następują­cych powodów:

a. Wykonane w czopie i piaście rowki wpustowe istotnie zmieniają stan naprężeń w tych elementach, zmniejszając znacznie nośność połączenia. Połączenie takie traci charakter połączenia odkształceniowego i staje się połączeniem kształtowym, którego nośność powinna być obliczana z warunku nacisku dopuszczalnego między powierzchniami bocznymi wpustu i rowka, a osadzenie stożkowe piasty na czopie służy jedynie środkowa­niu elementów.

b. Obniża się trwałość zmęczeniową wału w wyniku silnego działania ostrego karbu w postaci rowka wpustowego.

c. Istnienie rowków wpustowych wyklucza możliwość rozłączania połączenia na drodze hydrostatycznej.

Z wymienionych powodów stosowanie wspomnianych zabezpieczeń nie jest wskazane i zalecane. ' .

Wykorzystanie wyników teoretycznych i doświadczalnych prac E. A. Schmida [35] pozwala na określenie w wystarczającym dla praktyki stopniu nośności stożkowych połączeń zaciskowych w zależności od przyjętych tolerancji wykonania stożków czopa i otworu w piaście. Zagadnienie to zostanie szerzej omówione w pkt. 2.3.2.

Rys. 2.2. a) Podstawowe wymiary bezpośredniego połączenia stożkowego oraz b) układy sił działają­cych na czop i reakcje czopa w połączeniu stożkowym bezpośrednim niesamohamownym i c) samo-hamownym. Siły działające podczas wciskania czopa w otwór piasty zaznaczono liniami ciągłymi, przy rozłączaniu połączenia - liniami przerywanymi

2.1. Charakterystyka ogólna połączeń 77

Zasadniczą cechą geometryczną połączenia stożkowego jest jego zbieżność z, która zgodnie z oznaczeniami podanymi na rys. 2.2a określana jest wzorem:

d2-d, ²-—T

= 2 tg i

(2.1)

gdzie (/i i d-i są średnicami podstaw stożka w skrajnych przekrojach złącza, /jest długością połączenia, a Q — półkątem stożka. Zbieżność podaje się zazwyczaj w postaci z = l: s, na przykład: 1:3, 1:10 itd. Niektóre zastosowania połączeń stożkowych o określonych zbieżnościach zamieszcza tabl. 2.1.

Tablica 2.1. Przykłady zastosowań połączeń stożkowych o określonych zbieżnościach [7]

Zbieżność Z = 1:5	Kąt stożka a = 29	Przykłady zastosowań w budowie maszyn
1:4,072	14°	połączenia stożkowe w budowie obrabiarek
. 1:5	ll°25'16"	sprzęgła cierne, połączenia elementów maszyn o lekkim zacisku, obcią­żone poprzecznie do osi i na skręcanie
1:10	5''43'30"	sworznie sprzęgieł, nastawcze tuleje łożyskowe, elementy maszyn ob­ciążone momentem skręcającym, poprzecznie i wzdłużnie
1:50	1°8'46" •	kołki stożkowe

Połączenia stożkowe o odpowiednio małych zbieżnościach charakteryzują się samo-hamownoscią, występującą wówczas, gdy półkąt stożka O jest mniejszy od kąta tarcia q. Samohamowność umożliwia osadzenie w stożkowych gniazdach m.in. wrzecion obrabiarek różnego rodzaju narzędzi, jak wierteł, rozwiertaków itp., bez żadnych uzupełniających elementów mocujących. Przykład takiego osadzenia przedstawiony jest na rys. 2.1b. Jak widać, wykorzystanie samohamowności połączenia stożkowego uprościło znacznie konstrukcję mocowania.

Przy doborze kąta O należy zwrócić jednak uwagę na fakt, że rozłączenie połączenia samohamownego wymaga znacznie większej siły. Stąd przy przewidywanej dużej częstości rozłączania połączenia stożkowego należy uwzględnić również to, że im większy kąt 9, tym łatwiejszy i prostszy demontaż połączenia.

2.2. Siły w połączeniu Zacisk wstępny

Układy sil działających na czop stożkowy w połączeniu przedstawia rys. 2.2b i c. Dla ułatwienia analizy obciążenia silę rozpierającą tuleję 5 będącą wynikiem równomiernie rozłożonego na całej powierzchni nacisku przedstawiono w postaci siły skupionej przy­łożonej w punkcie A, leżącym w środku długości złącza. Pozostałe siły działające podczas łączenia zaznaczono liniami ciągłymi, a siły działające podczas rozłączania połączenia -liniami przerywanymi.

---