Podstawy Konstrukcji Maszyn

Połączenia nitowe

Połączenia nitowe – nr 2

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Połączenia nitowe należą do połączeń nierozłącznych

pośrednich

Wykonanie połączenia nitowego: a) zamykanie nitu, b) połączenie nitowe

1 – części łączone, 2 – nit, 3 – wspornik, 4 - zakuwnik

Połączenia nitowe – nr 3

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Nitowanie można przeprowadzać na zimno i gorąco. – temperatura
podgrzania nitu:

• 700

C – nitowanie maszynowe.

• 1000 – 1100

C – nitowanie ręczne.

Proces kończymy przy temperaturze 500

Na gorąco – d

≥

10 [mm]

Na zimno – d

≤

8 [mm]

Średnice otworów pod nity (d

= d + 1 – nitowanie na gorąco

= d + (0,1

0,2) – nitowanie na zimno

Rodzaje połączeń nitowych:

•mocne (konstrukcje stalowe, duże obciążenia);
•szczelne (zbiorniki niskociśnieniowe);
•mocno – szczelne (zbiorniki wysokociśnieniowe);
•nieznacznie obciążone (drobne konstrukcje).

Połączenia nitowe – nr 4

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Wady połączeń nitowych:

• bardzo ograniczone możliwości konstrukcyjne;
• osłabiają przekroje zasadnicze;
• znaczna robocizna;
• trudność uzyskania szczelności połączenia;
• duże koszty nakładowe.

Zalety:

• łączymy materiały trudno spawalne;
• przenoszą duże drgania;
• tradycja;
• wytrzymałość przy niskich temperaturach.

Połączenia nitowe – nr 5

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Ze względów konstrukcyjnych połączenia nitowe dzielimy na
zakładkowe i nakładkowe (jedno lub dwustronne). Szereg
nitów – szew nitowy (szwy jednorzędowe lub wielorzędowe).

Połączenia nitowe: a) zakładkowe – szew jednorzędowy, b), c) zakładkowe –

szew wielorzędowy, d) nakładkowe jednostronne – szew jednorzędowy, e)

nakładkowe dwustronne – szew dwurzędowy

Połączenia nitowe – nr 6

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Rodzaje nitów:

• nity normalne d > 10 [mm];
• nity drobne d < 10 [mm].

nit mostowy NKz

– nit z łbem

kulistym zwykłym

nit kotłowy

NKw – nit z łbem

kulistym wzmocnionym

nit kryty

NP – nit z łbem płaskim

nit półkryty

NS – nit z łbem soczewkowym

Nity normalne

Nit z łbem kulistym zwykłym (NKz) – we wszelkich konstrukcjach nie wymagających

szczelności. NKw – w konstrukcjach ciśnieniowych (w – wzmocniony). NP, NS –

wykorzystywane są, gdy wymagana jest mniej lub więcej gładka powierzchnia .

Połączenia nitowe – nr 7

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Nity drobne:

• nity drążone;
• nity rurkowe.

Nity rurkowe: a) bez kołnierza, b) z kołnierzem, c) z wywinięciem brzegów,

d) półrurkowy

Nit drążony

Połączenia nitowe – nr 8

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Materiały na nity – powinny być plastyczne – stal miękka o
zawartości C = 0,1

0,2 (St2N, St3N - odpowiednio St2S, St3S).

Zalecane średnice nitów (wg PN ) wynoszą : 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10;
12; 16;
Średnice niezalecane: 3,5; 14; 18; 22; 27; 33[mm].

l = l

+ l

= (1,3

1,8)d

gdzie:
l

– naddatek na zakuwkę;

– łączna grubość łączonych części.

Obliczoną

długość

zaokrąglić

górę

wartości

znormalizowanych. Przy ustalaniu średnic nitów preferować średnice
zalecane (PN – 70/M – 85952).
Przykład oznaczenia nitu z łbem płaskim o średnicy d=19[mm] i
długości l=55[mm]

NIT NP 19 x 55 – PN-70/M-82954

Charakterystyka i rodzaje połączeń nitowych

Połączenia nitowe – nr 9

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Układ sił i naprężeń w połączeniach nitowych

Rozkład sił w połączeniu nitowym zamykanym na gorąco

Proces nitowania na gorąco kończony jest przy temp. nita > 500

C. Podczas

stygnięcia nitu następuje jego skurcz wzdłużny. W trzonie powstają naprężenia
rozciągające wywołujące silny docisk blach przez łeb i zakuwkę nitu. Jednocześnie
powstaje między otworami w blachach a nitem niewielki luz na wskutek skurczu
poprzecznego.

Obciążamy złącze siłą F (rys.a). Między blachami powstanie siła tarcia T

przenosząca całe obciążenie. W przypadku, gdy F > T wystąpi poślizg blach w
ramach luzu poprzecznego (rys.b). W tym przypadku obciążenie będzie częściowo
przenoszone przez siły tarcia, a częściowo przez nit (nity), który będzie ścinany i
narażony na naciski powierzchniowe.

Połączenia nitowe – nr 10

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Układ sił i naprężeń w połączeniach nitowych

Przy obliczeniach wytrzymałościowych połączeń nitowych
realizowanych na gorąco przyjmujemy tzw. umowne
dopuszczalne naprężenia ścinające (k

) – uwzględniają one

wpływ sił tarcia.

W obliczeniach wytrzymałościowych połączeń nitowych

realizowanych na zimno do obliczeń przyjmujemy dopuszczalne
naprężenie ścinające k

(siły tarcia są pomijane).

Nitowanie

Materiał nitów

na zimno

na gorąco

St3N (St3S)

∼

2,5k

110

∼

2,5k

St4N (St4S)

∼

2,5k

125

∼

2,5k

Wartości naprężeń dopuszczalnych, stosowane przy obliczaniu połączeń nitowych (w MPa)

Połączenia nitowe – nr 11

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Układ sił i naprężeń w połączeniach nitowych

Połączenia nitowe mocne

Rozróżniamy:

• połączenia pasów blach (rozciąganie);

• połączenia

kształtowników

kratownicach

(rozciąganie lub ściskanie);

• połączenia

blach

kształtownikami

blachownicach (momenty zginające, rozciąganie lub
ściskanie).

Połączenia nitowe – nr 12

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Obliczanie wytrzymałości połączeń nitowych mocnych:

Układ sił i naprężeń w połączeniach nitowych

Połączenia nitowe mogą ulec zniszczeniu w wyniku:

• ścięcia nitu (IV);
• owalizacji otworów nitowych lub nitów;
• rozerwania blachy w przekroju osłabionym (I – I, II – II, III – III);
• wyrwania nitów z blachy w wyniku ścięcia blachy (V);
• zginanie blach w połączeniach zakładkowych i nakładkowych jednostronnych

• wyboczenia prętów ściskanych (kratownice);
• oderwania łba nitów (nitowanie poniżej temp. 500

C).

Połączenia nitowe – nr 13

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Układ sił i naprężeń w połączeniach nitowych

Wymiary połączeń nitowych i przekroje narażone na zniszczenie: a) szew

zakładkowy, b) szew dwunakładkowy.

Połączenia nitowe – nr 14

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

W celu uproszczenia obliczeń zakładamy, że:

• obciążenia rozkładają się równomiernie na

wszystkie nity;

• nity obliczamy na czyste ścinanie;

• w połączeniach nitowanych na gorąco przyjmuje się

bez względu na rodzaj obciążenia.

Obliczanie połączeniach nitowych

Połączenia nitowe obliczamy z dwóch warunków
wytrzymałościowych

ścinanie

naciski

powierzchniowe

Połączenia nitowe – nr 15

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Na ścinanie

a) nit jednocięty

b) nit dwucięty

Obliczanie połączeniach nitowych

lub

≤

⋅

gdzie:
k

, k

– dopuszczalne naprężenia ścinające;

F - siła zewnętrzna;
m – liczba ścinanych przekrojów w jednym nicie;
n – liczba nitów (w połączeniach zakładkowych – wszystkie nity, w
połączeniach nakładkowych – nity łączące jeden z pasów z nakładkami).

Połączenia nitowe – nr 16

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Na naciski powierzchniowe

Obliczanie połączeniach nitowych

a) nit jednocięty

b) nit dwucięty

≤

⋅

gdzie:
g – grubość blachy (dla nitów jednociętych – grubość blachy cieńszej,

a dla dwuciętych – blachy grubszej);

⋅

– przyjmuje się jako pole nacisku nitu na ściankę otworu.

– dopuszczalny nacisk powierzchniowy

Połączenia nitowe – nr 17

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Obliczanie połączeniach nitowych

⋅

≤

⋅

Racjonalnym jest założenie, że połączenie nitowe ulegnie
zniszczeniu w wyniku zniszczeniu nitów (koszt naprawy niższy).
Wobec powyższego porównując oba warunki wytrzymałościowe
zakładamy, że wytrzymałość nitów na ścinanie powinna być
mniejsza niż wytrzymałość blach i nitów na naciski
powierzchniowe. Warunek ten przyjmie postać.

Wprowadzamy k

= 2,5k

i otrzymujemy warunek:

≤

Dla nitów jednociętych m = 1, stąd otrzymamy postać d

≤

3,2g, dla

nitów dwuciętych m = 2 – stąd d

≤

1,6g. Jeżeli zależność jest

spełniona wówczas nity obliczamy z warunku na ścinanie.

Połączenia nitowe – nr 18

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Obliczanie połączeniach nitowych

W praktyce przyjmujemy d = 2g. Dla tego warunku nity
oblicza się:

•

Na ścinanie – dla nitów jednociętych.

•

Na naciski powierzchniowe – dla nitów dwuciętych
(d

≥

1,6g).

Gdy nie spełnimy zależności d

≈

2g lub przyjmować

będziemy k

różne od k

=2,5k

obowiązkowo należy

sprawdzić warunek ustalający, które naprężenia (na ścinanie
czy na naciski) są większe lub obliczyć liczbę nitów (n) z
warunków na ścinanie i naciski powierzchniowe.

Połączenia nitowe – nr 19

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Elementy nitowane obliczamy z warunku na rozciąganie

Obliczanie połączeniach nitowych

(

)

(

)

≤

⋅

−

⋅

−

⋅

−

⋅

≤

gdzie:

b – szerokość blachy [mm];
g – grubość blachy [mm];
n

– liczba nitów w przekroju;

– dla materiału blachy lub nakładek.

W połączeniu (rys) najbardziej na zniszczenie narażony jest przekrój blachy I – I, dla

nakładek III – III.

Połączenia nitowe – nr 20

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Konstruowanie połączeniach nitowych

Konstruowanie połączeń nitowych mocnych

Rozstawienie nitów takie, które nie powoduje znacznego osłabienia blach.
Spełnimy te warunki przyjmując zależności wymiarowe wg wytycznych.

Wymiar

Symbol wymiaru

Wartość wymiaru

Podziałka:

Połączenie zakładkowe

5)d

Połączenie nakładkowe

7)d

Odległość rzędów nitów

(0,6

0,8)t lub

3)d

Odległość skrajnych
nitów od krawędzi

blach

(1,5

2,5)d

nakładek

(1,5

2,5)d

Odległość krawędzi ścięć od osi nitów

(1,5

2)d

Połączenia nitowe – nr 21

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Konstruowanie połączeniach nitowych

Ponadto:

• grubość nakładek jednostronnych: g

≥

1,1g

• grubość nakładek dwustronnych: g

≥

0,65g

• w skrajnym rzędzie umieszczać tylko jeden nit;
• szwy wielorzędowe max – pięć rzędów lub pięć nitów

w kierunku działania F;

• każdy element – min dwa nity;
• naroża pasów i nakładek ścinamy ukośnie;
• nie poleca się połączeń zakładkowych i nakładkowych

jednostronnych – dodatkowo są zginane.

Połączenia nitowe – nr 22

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Konstruowanie połączeniach nitowych

Połączenia nitowe szczelne i mocno szczelne

Połączenia szczelne – zbiorniki otwarte, zbiorniki zamknięte, o niskich

ciśnieniach, rurowe.

Połączenia mocno – szczelne – zbiorniki ciśnieniowe oraz wielkie

zbiorniki.

W połączeniach nitowych szczelnych
(do 5 mm) nitowanych na zimno
wprowadzamy między blachy szczeliwo
(uszczelki). Przy nitowaniu na gorąco
zapewnienie

szczelności

połączeń

nitowych – mniejsze t i a, k

przyjmuje

się 45

70 MPa.

Pewność szczelności zwiększa się przez
doszczelnienie krawędzi blach i łbów
nitów.

Doszczelnianie szwu nitowego

Połączenia nitowe – nr 23

Połączenia nitowe

dr inż. Piotr Chwastyk

Kratownice – układy kratowe w konstrukcjach budowlanych, w budowie
suwnic, żurawi lub fragmenty konstrukcji nośnej. Pręty kratownic
wykonujemy z kształtowników łączonych w węzłach za pomocą blach
węzłowych.

Konstruowanie połączeniach nitowych