Połączenia klinowe

Połączenia klinowe to

połączenia

rozłączne spoczynkowe. Elementem łączącym jest

klin

.

Wyróżnia się dwa typy połączeń klinowych:

Połączenie klinowe wzdłużne
z klinami znormalizowanymi, służą głównie do osadzania

piast

(1) kół na

wałach

(2). Klin umieszczony jest w gnieździe wyżłobionym w wale i piaście.

Połączenia klinowe poprzeczne
służą do łączenia

cięgien

, w którym jedno jest zakończone gniazdem lub

tuleją

złączną (3), a drugie drągiem (4).

W czasie montażu klin zostaje wbijany w połączenie. Klin przenosi swoją
powierzchnią całe obciążenie złącza.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia klinowego wzdłużnego opiera się na
kryterium maksymalnego dopuszczalnego

nacisku powierzchniowego

k

n

. Za

krytyczną powierzchnię przyjmuje się część powierzchni styku klina z
gniazdem wału, która jest zwykle mniejsza niż powierzchnia styku klina z
piastą.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia klinowego poprzecznego polegają
na obliczeniu wytrzymałości wszystkich trzech elementów połączenia. Drąg i
tuleja obliczane są na

rozciąganie

k

r

, a klin na

zginanie

k

g

. W ramach obliczeń

sprawdzających sprawdza się klin ze względu na

nacisk powierzchiowy

k

n

. W połączeniach klinowych wzdłużnych

stosujemy max 3 kliny na jedno połączenie, rozstawione co 120stopni.

Połączenia wpustowe

Połączenia wpustowe to

połączenia

rozłączne ruchowe, w których elementem

pośredniczącym jest

wpust

.

Połączenie wpustowe służy do łączenia

piast

z

wałami

. Wpust (1) umieszczony jest w

rowku wału (2), piasta (3) posiada odpowiednie nacięcie. Wpust umieszczany jest w
rowku z

pasowaniem

ciasnym, połączenie wpust-piasta jest luźne. Połączenie wpustowe

w przeciwieństwie do

klinowego

nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem się wzdłuż

wału. Piasta musi mieć dodatkowe zabezpieczenie. Gdy nie występują siły osiowe (w
większości przypadków), wystarczy zabezpieczenie pierścieniem oporowym, w
przeciwnym razie stosuje się inne rozwiązania (np.

nakrętkę

lub tuleję dystansową).

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia wpustowego opierają się na kryterium
dopuszczalnego

nacisku powierzchniowego

k

n

. Jako powierzchnię obliczeniową

przyjmuję się powierzchnie styku wpustu z wałkiem lub z piastą, tę która z nich jest
mniejsza.

Połączenia wielowypustowe

Połączenie wielowypustowe (wielokarbowe) –

połączenie

rozłączne ruchowe bez elementów pośredniczących.

Używane do osadzania

piast

na

wałach

.

Połączenie wielowpustowe nie posiada wady

połączenia wpustowego

, polegającej

na osłabiającym działaniu rowka wpustowego. Z tego powodu stosowane jest w
bardziej odpowiedzialnych zastosowaniach. W połączeniu wielowpustowym na

wałku

nacięte są rowki, a

piasta

jest ukształtowana tak, by do nich pasowała.

Połączenie wielowpustowe jest trudniejsze do wykonania niż wpustowe.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia wielowpustowego opierają się na
kryterium dopuszczalnego

nacisku powierzchniowego

k

n

. Jako powierzchnię

obliczeniową przyjmuje się powierzchnię jednej strony pojedynczego styku wału i
piasty, pomnożoną przez liczbę karbów.

Wielkości połączeń wielowpustowych są znormalizowane przez

Polską Normę

PN/M-85016 i PN/M-85010.

Połączenia sworzniowe

Połączenie sworzniowe -

połączenie

rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy

sworzeń

.

Połączenie sworzniowe tworzą: sworzeń (1), ucho (2) i widełki (3). Sworzeń
często zabezpiecza się przed wypadnięciem

podkładkami

z

zawleczkami

.

Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia

przegubów

. Sworzeń może być umieszczony na

wcisk

w jednym elemencie

przegubu, podczas gdy

pasowanie

z drugim elementem jest luźne. Pozwala

to na obrót jednego z elementów względem osi sworznia.

Przykładem połączenia sworzniowego jest połączenie

tłoka

silnika

spalinowego

z

korbowodem

.

Obliczenia wytrzymałościowe połączenia sworzniowego polegają na sprawdzeniu wytrzymałości sworznia na

ś

cinanie

k

t

, a elementów przegubu zwykle na

rozciąganie

k

r

lub inne w zależności od rodzaju ich obciążenia.

Połączenia kołkowe

Połączenie kołkowe -

połączenie

rozłączne spoczynkowe.

Służy do ustalania wzajemnego położenia dwóch lub więcej elementów.

Kołek

może mieć kształt stożkowy lub walcowy - gładki lub karbowany.

Jeżeli kołek jest nieobciążony, nie wymagane są żadne obliczenia
wytrzymałościowe. Jeśli złącze pracuje pod obciążeniem, kołek oblicza
się ze względu na kryterium maksymalnego dopuszczalnego

nacisku

powierzchniowego

k

n

, na

zginanie

k

g

(kołki

pasowane

luźno) lub na

ś

cinanie

k

c

(pasowane ciasno).

Połączenia gwintowe

Połączenie gwintowe -

połączenie

rozłączne spoczynkowe, w którym elementem łączącym są

gwintowane

łączniki:

ś

ruba

z

nakrętką

lub

wkręt

. W skład połączenia gwintowego wchodzą także elementy pomocnicze, takie jak

podkładki

i

zawleczki

.

Podkładki mają za zadanie ochronę elementów złącza przed zadrapaniem w czasie dokręcania łącznika oraz niekiedy
wraz z zawleczką zabezpieczania przed samoczynnym odkręcaniem się nakrętki.

Ze względu na rodzaj użytego łącznika połączenia gwintowe dzielą się na połączenia śrubowe i wkrętowe.

Połączenia śrubowe: W tego rodzaju połączeniach

ś

ruba

(1) i

nakrętka

(2), łączą dwa lub więcej elementów (3).

Elementy te w miejscu łączenia są przewiercane, tak by otwór mieścił
ś

rubę z

pasowaniem

luźnym. Śruba w takim połączeniu może przenosić

tylko i wyłącznie obciążenia osiowe, np. jeżeli elementy połączenia są od
siebie w sposób naturalny odciągane np. pokrywa kotła połączona z jego
korpusem. Nakrętka w takim połączeniu dokręcana jest na tyle mocno by
zapewnić integralność połączenia, gdy nie jest ono obciążone.

W przypadku gdy elementy łączone są obciążone siłami wzdłużnymi
działającymi w osi prostopadłej do osi śruby, należy zapewnić

połączenie

cierne

pomiędzy tymi elementami. Realizuje się to przez wstępne

naprężenie śruby. Nie spełnienie warunku wstępnego naprężenia,
doprowadza do przesunięcia się elementów względem siebie, które

ostatecznie swymi krawędziami oprą się o śrubę powodując jej ścinanie, a w ekstremalnych sytuacjach zniszczenie.

Oprócz siły osiowej pochodzącej od obciążenia złącza lub naprężenia osiowego, śruba jest obciążona skręcającym

momentem siły

. Zgodnie z tym, obliczenia wytrzymałościowe połączenia polegają na sprawdzeniu śruby ze względu

na kryterium wytrzymałości na

rozciąganie

k

r

i

skręcanie

k

s

.

Połączenia śrubowe dociskowe (wkrętowe)

:

W tego rodzaju połączeniach

wkręt

(1) (lub śruba) przytwierdza jeden

element złącza (2) do drugiego (3). W elemencie (3) nawiercony jest
otwór z naciętym wewnętrznym

gwintem

, w który wkręcany jest wkręt.

Wkręty do drewna mogą być wkręcane w miękkie drewno bezpośrednio
bez żadnego przygotowania. W przypadku twardego drewna może być
konieczne nawiercenie otworu pod wkręt wiertłem co najmniej o numer
mniejszym niż wkręt.

Wkręty do materiałów budowlanych (

cement

,

gips

,

cegła

itp.)

umieszczane są w tych materiałach z pomocą

kołków rozporowych

po

wcześniejszym nawierceniu otworu w materiale, o rozmiarze
odpowiadającym wielkości kołka.

Wkręt - łącznik w

połączeniu gwintowym

dociskowym. Alternatywą wkręta w tym połączeniu jest

ś

ruba

dociskowa,

różniąca się od wkręta sposobem utwierdzenia, kształtem i typem łba
- śruby nie posiadają nacięcia.

Wkręt składa się z łba z nacięciem i

gwintowanego

trzonu o

kształcie walcowym lub lekko stożkowym w przypadków wkrętów
do drewna

Łby wkrętów mogą mieć kształt: a) walcowy płaski b) walcowy
soczewkowy c) stożkowy płaski d) stożkowy soczewkowy e) kulisty

f) bez łba Nacięcie we łbie wkręta pod

wkrętak

może mieć kształt:g) proste h) krzyżowe (

Phillips

,

Pozidriv

) i)

kwadratowe j) sześciokątne (

inbusowe

) k) ośmiokątne .

Śruba - jest jednym z elementów połączenia śrubowego. W

budowie maszyn

łączniki

te znajduja różnorakie

zastosowanie, dlatego też występują w wielu odmianach zawartych w

normie

PN-91/M-82055. Śruby róznią się

między sobą wielkością, kształtem łba, trzbienia oraz zakończenia.

Nakrętka - łacznik w

połączeniu śrubowym

. Jest pierścieniem z naciętym na całej długości otworu

gwintem

.

Nakręcana jest na wolny koniec trzonu

ś

ruby

zgodnie z wymaganiami montażowymi.

Ze względu na kształt, nakrętki dzielą się na: a)
sześciokątne b) koronowe c) czworokątne e)
okrągłe otworowe f) okrągłe rowkowe g)

skrzydełkowe h) radełkowe

Gwint to

ś

rubowe

nacięcie na powierzchni

walcowej

, zewnętrznej lub wewnętrznej. Komplementarne gwinty

wewnętrzny i zewnętrzny mają tak dobrany kształt, że dokładnie pasują do siebie.

Ruch obrotowy

elementu z

gwintem zewnętrznym powoduje przesuwanie się tego elementu względem elementu z gwintem wewnętrznym.
Gwint może być interpretowany jako

równia pochyła

nawinięta na powierzchnię walcową. W związku z tym

mechanika

gwintu jest identyczna jak równi pochyłej, dlatego też

ś

rubę

zalicza się wraz z równią pochyłą do

maszyn

prostych

.

Podstawowe parametry gwintu walcowego

•

ś

rednica

gwintu d: jest to średnica okręgu opisanego na zewnętrznych wierzchołkach gwintu w prostopadłym

przekroju poprzecznym śruby. Średnica ta odpowiada średnicy wewnętrznej D nakrętki.

•

skok gwintu P: odległość pomiędzy wierzchołkami gwintu w przekroju wzdłużnym śruby lub nakrętki.

•

zaokrąglenie szczytu i dna bruzdy gwintu R: w gwintach trójkątnych unika się pozostawiania ostrych
krawędzi szczytu gwintu jak i bruzdy gwintu, gdyż powoduje to spiętrzenie naprężeń w obszarze takiego

karbu

. Promień R typowo wynosi około jedną dziesiątą część skoku gwintu (R ok. 0.1 * P)

Gwinty są znormalizowane przez

Polską Normę

. Definiuje się w niej

gwinty metryczne

, to znaczy takie, których

ś

rednica gwintu w milimetrach jest typoszeregiem liczb naturalnych lub ich ułamków dziesiętnych w przypadku

gwintów drobnych. Zgodnie z tym gwint metryczny koduje się Mn, gdzie n to średnica gwintu w milimetrach np.
M5, M20. W gwintach, w których skok P jest inny niż by to wynikało z ogólnej zasady, dodatkowo specyfikuje się
ten parametr w kodzie gwintu metrycznego, np. M20x2 (gwint metryczny o średnicy d = 20 mm i skoku P = 2mm),
M20x1.5, M20x1, M20x0.75. M20 posiada normalny skok P = 2,5 mm. Gwinty inne niż metryczne np. calowe, w
polskiej praktyce inżynierskiej są rzadko używane.

•

BSF – gwint calowy Whitwotha, drobnozwojny,

•

BSW – gwint calowy Whitwortha, zwykły,

•

E –

gwint Edisona

, elektrotechniczny,

•

G – gwint rurowy Whitwortha, walcowy,

•

M –

gwint metryczny

zwykły i drobnozwojny,

•

NPT – gwint rurowy Briggsa, stożkowy

•

Pg – gwint specjalny instalacyjny, pancerny,

•

R – gwint rurowy Whitwortha, stożkowy, zewnętrzny,

•

Rc – gwint rurowy Whitwortha, stożkowy, wewnętrzny,

•

Rd –

gwint okrągły

,

•

Rp – gwint rurowy Whitwortha, walcowy wewnętrzny,

•

RW, FG – gwint rowerowy,

•

S –

gwint trapezowy niesymetryczny

,

•

Tr –

gwint trapezowy symetryczny

,

•

UN – gwinty zunifikowane o skoku uprzywilejowanym,

•

UNC – gwint calowy, zunifikowany, zwykły,

•

UNEF – gwint calowy, zunifikowany, bardzo drobnozwojny,

•

UNF – gwint calowy, zunifikowany, drobnozwojny,

•

UNS – gwinty zunifikowane specjalne,

•

Ven, Vg – gwint wentylowy,

•

W –

gwint stożkowy

do zaworów gazowych,

Połączenia sprężyste

Połączenie sprężyste -

połączenie

rozłączne ruchowe, w którym łącznikiem jest

element sprężysty

. Stosuje się je ze

względu na możliwość wzajemnych przesunięć części maszyn oraz równoczesne kumulowanie nadmiaru energii
kinetycznej. Są najczęściej stosowane jako amortyzatory, elementy przeciążeniowe lub kompensatory przesunięć.
Podstawowym parametrem części sprężystej jest sztywność łącznika.

Połączenia rurowe

Połączenie rurowe -

przewody rurowe

połączone łącznikami (złączki, kolanka, łuki,

trójniki

, itd.) oraz

zaworami

,

przez które przesyłany jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary). Dzielimy je na:

gwintowe

Stosowane są w przewodach wodnych, parowych i

gazowych

o niewielkiej średnicy i przy niskich

ciśnieniach

oraz w

przewodach wiertniczych. Ich uszczelnienie stanowią konopie owijane na gwincie i minia z

pokostem

.

Gwinty

zewnętrzne mogą być

walcowe

lub

stożkowe

, gwinty w otworach tylko walcowe. Należą do łatwo rozłączalnych.

kielichowe

Są stosowane przy niskich ciśnieniach. Polegają na włożeniu końca jednej rury (czopa) do drugiej rury (kielicha).
Uszczelnienie odbywa się przy pomocy sznura smołowego i

smoły

(

przewody ściekowe

) lub ołowiu. Połączenie te

nie mogą przenosić obciążeń wzdłużnych.

kołnierzowe

Są stosowane przy wysokich ciśnieniach. Kołnierze mogą być stałe lub luźne, nakładane na występ wylotu rury.
Materiałem uszczelniającym złącza, zależnie od rodzaju przewodzonej cieczy lub gazu, może być guma, tektura,
tkaniny, miękkie metale, tworzywa sztuczne.

Połączenia w

budowie maszyn

wiążą elementy składowe tak, że mogą wspólnie się poruszać oraz przenosić

obciążenia.

Połączenia dzielą się na:

Połączenia nierozłączne

w połączeniu takim elementy są złączone na stałe. Próba ich rozłączenia zawsze wiąże się ze zniszczeniem
elementu łączącego oraz często samych elementów łączonych.

Połączenia rozłączne

w których rozłączenie jest możliwe i nie wiąże się z niebezpieczeństwem zniszczenia elementów łączonych.

Połączenia rozłączne dzielą się także na:

spoczynkowe

w których łączone elementy pozostają unieruchomione względem siebie

ruchowe

w których elementy mogą się względem siebie przemieszczać w pewnym zakresie