Kołacz Joanna 07.05.2011

Praca kontrolna z Podstaw mechaniki, konstrukcji, budowy maszyn oraz rysunku technicznego.

Temat: Połączenia

Połączenia rozłączne

1. gwintowe- połączenia rozłączne bezpośrednie kształtowo-cierne, gdyż łącznikami wiążącymi są występy i odpowiadające im wgłębienia, w postaci gwintów, są ukształtowane na elementach głównych

Zalety:

- niski koszt wytworzenia

- duża wytrzymałość

- duża tolerancja niedokładności obróbki

Wady:

- niedokładne osiowanie

- niska sprawność

2. klinowe- połączenia rozłączne spoczynkowe pośrednie, w których elementem pośrednim jest klin.

3. rurowe- przewody rurowe połączone łącznikami (złączki, kolanka, łuki, trójniki, itd.) oraz zaworami, przez które przesyłany jest czynnik roboczy (ciecze, gazy, opary).

Rodzaje połączeń rurowych;

• 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. Obecnie zamiast minii używa się specjalnych past. 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 uszczelki gumowej. Przewody ściekowe z PCW uszczelniane są uszczelkami gumowymi. Połączenia 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.

4. 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.

5. sworzniowe- połączenie rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy sworzeń.

6. wielowypustowe- połączenie rozłączne ruchowe bez elementów pośredniczących. Używane do osadzania piast na wałach.

7. wpustowe- połączenia rozłączne, pośrednie (elementem pośredniczącym jest wpust), spoczynkowe lub ruchowe (przesuwne). Połączenia wpustowe służą do osadzania piast na czopach wałów. Wpust umieszczany jest w rowku wpustowym na czopie wału. Rowek wpustowy posiada również piasta nasuwana na czop.

Rodzaje połączeń wpustowych:

• Ruchowe

• Zwykłe

• Spoczynkowe

Wady:

- nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem się wzdłuż wału

8. śrubowe- rozłączne połączenie kształtowe elementów, połaczonych dodatkowymi elementami złącznymi (śruby, nakrętki, wkręty). Połączenie to należy do połączeń pośrednich, ponieważ elementami wiążącymi są dodatkowe elementy złączne

Rodzaje połączeń śrubowych:

• Śrubą zwykłą- Nakrętka w tym połączeniu wraz z łbem śruby wpływa ściskająco na łączone elementy. Połączenie zabezpiecza się przed odkręceniem podczas pracy, poprzez stosowanie różnych podkładek, zawleczek, dodatkowych wkrętów itp.. Połączenia takie liczy się na rozciąganie trzpienia śruby oraz na tarcie pomiędzy łączonymi elementami, gdy jest to konstrukcyjnie uzasadnione. Śruba względem otworu jest pasowana luźno wg normy PN-75/M-02046

• Pasowane- Połączenie przeznaczone do przenoszenia sił poprzecznych. Nakrętka w tym połączeniu zabezpiecza śrubę przed wypadnięciem. Połączenia takie liczy się na ścinanie i naciski powierzchniowe wywierane na powierzchnię trzpienia śruby. Śruba względem otworu jest pasowana wciskowo.

• Dociskowe- W tego rodzaju połączeniach śruba przytwierdza jeden element złącza do drugiego. Jeden z elementów z naciętym gwintem pełni rolę nakrętki

9. kołkowe- rodzaj połączenia rozłącznego spoczynkowego. Służy do ustalania wzajemnego położenia dwóch lub więcej elementów

10. kształtowe- sposób łączenia elementów, w celu ustalania położenia lub przenoszenia obciążeń, za pomocą własności geometrycznych elementów łączonych lub elementów dodatkowych. Obciążenie połączenia równoważone jest siłami powierzchniowej i wewnętrznej spójności materiałów łączników.

Połączenia nierozłączne

1. klejone- połączenia, w których wykorzystuje się adhezyjne właściwości substancji klejowych. Klej wnika w drobne pory, nierówności (adhezja mechaniczna) na powierzchni materiału, po czym twardnieje. Czasem przy klejeniu tworzyw sztucznych dodatkowo następuje częściowe rozpuszczenie powierzchni klejonych. Połączenie tego typu w budowie maszyn stosowane jest często, zwłaszcza jeśli trzeba połączyć różne materiały (metal, tworzywa sztuczne, szkło, gumę).

Stosuje się również połączenie klejone ciasno pasowanych elementów, co daje takiemu połączeniu pewną nośność wynikającą z tarcia, nawet po zerwaniu właściwego połączenia klejonego.

Zalety:

- duża wytrzymałość

- brak naprężeń w złączu

- niskie koszty tej technologii łączenia

- zdolność tłumienia drgań

- możliwość wykonania połączenia bez stosowania obrabiarek, drogich narzędzi i materiałów

- brak zjawisk elektrochemicznych, występujących zwykle podczas łączenia metali innymi metodami.

- wykorzystanie pełnej wytrzymałości materiałów łączonych, ponieważ warstwa kleju nie wywołuje naprężeń w materiale i nie osłabia części łączonych;

- uzyskanie zestawu elementów o nienaruszonej powierzchni (bez otworów);

- równomierne rozłożenie naprężeń na całej powierzchni złącza;

- odporność połączeń na korozję;

- klej może także uszczelniać złącze, odgrywając rolę uszczelki;

- możliwość łączenia dowolnych materiałów.

Wady:

- stosunkowo mała odporność na wzrost temperatury otoczenia (maleje wówczas wytrzymałość połączenia)

- mało odporne na działanie gleby

- możliwość rozwarstwienia połączenia pod wpływem obciążeń;

- długi czas utwardzania większości klejów;

- spadek wytrzymałości połączenia wraz z upływem czasu, spowodowany starzeniem się kleju;

- stosunkowo mała wytrzymałość w porównaniu z innymi rodzajami połączeń.

2. niskotemperaturowe spiekane- Technika ta polega na wykorzystaniu proszków metali jako warstwy połączeniowej. Przy obniżonej temperaturze w stosunku do temperatury topnienia i obecności ciśnienia w krótkim czasie dochodzi do połączenia. Technika ta jest stosowana do połączeń metali, które zostały uprzednio pokryte warstwami wolnymi od tlenków np. złoto lub srebro. Używany jest typowo proszek srebra o wielkości ziaren około 1µm. Proces łączenia zachodzi typowo przy temperaturze około 230°C i ciśnieniu 30 MPa w czasie kilku sekund. Technika ta znajduje zastosowanie jako alternatywa dla połączeń lutowanych w energoelektronice, szczególnie w zastosowaniach wysokotemperaturowych (temperatura > 150°C). Tego typu połączenia mogą być stosowane przy temperaturach pracy układów dochodzących do 300°C. Temperatura pracy może być wyższa od temperatury, przy której zachodzi połączenie (inaczej niż przy lutowaniu).

Zalety:

- wysoka temperatura pracy do 300°C

- stosunkowo niska temperatura połączenia (230°C)

- wysoka temperatura topnienia (srebro 961°C)

- cienkie warstwy połączeniowe - lepsze odprowadzanie ciepła

- duża wytrzymałość

- bardzo dobra przewodność elektryczna i termiczna warstwy połączeniowej

Wady

- niestandardowa technika,

- brak norm

3. nitowe- nierozłączne połączenie pośrednie elementów przy pomocy nitów zwykle w postaci trzpieni walcowych z łbami. Nity niewielkich rozmiarów można zakuwać na zimno. Większe i w bardziej odpowiedzialnych konstrukcjach zakuwa się na gorąco. Długość trzpienia nitowanego powinna być równa sumie grubości obu łączonych elementów, powiększonej o długość trzpienia, przeznaczoną do uformowania zakuwki.

Rodzaje połączeń nitowych :

• mocne – stosowane w konstrukcjach stalowych , wymagana duża wytrzymałość złącza , a nie szczelność

• szczelne – stosowane przy wyrobie zbiorników niskociśnieniowych , wymagana duża szczelność , a mniej wytrzymałość

• mocno- szczelne- stosowane przy wyrobie kotłów i zbiorników wysokociśnieniowych , wymagana duża szczelność i wytrzymałość

• zakładkowe i nakładkowe .

• specjalne- stosowane w drobnych mechanizmach oraz do łączenia materiałów plastycznych z kruchymi (stal-szkło) i miękkich z metalo­wymi (pasy skórzane).

Zastosowanie;

- łączenie płaskich elementów konstrukcyjnych

Zalety

- nitowanie zakładkowe (arkusze blachy zawinięte są na krawędziach) przy dużej gęstości nitów pozwala uzyskać wysoką szczelność połączenia. Nity są stosowane przy budowie różnego rodzaju zbiorników, także ciśnieniowych.

4. spawane- rodzaj złącza powstającego w procesie fizycznym łączenia materiałów poprzez ich miejscowe stopienie i zestalenie. Stosowane np. do łączenia metali (głównie stali) i tworzyw sztucznych. Przy spawaniu zwykle dodaje się spoiwo tj. stapiający się wraz z materiałem rodzimym materiał dodatkowy, wypełniający spoinę.

5. zgrzewane- połączenia metali i tworzyw sztucznych przez miejscowe dociskanie łączonych elementów przy jednoczesnym podgrzewaniu wystarczającym do doprowadzenia łączonych materiałów do stanu plastyczności (ciastowatości).

6. łapkowe- połączenie stosowane do wzajemnego łączenia elementów z cienkiej blachy, lub elementów z cienkiej blachy z płytkami niemetalowymi (np. laminatami czy obwodami drukowanymi). Połączenie polega na wprowadzeniu łapek jednego elementu w otwory drugiego oraz na odkształceniu łapek (przez skręcanie, zginanie lub zniekształcenie)

Zalety:

- Połączenie jest proste w wykonaniu i tanie zwłaszcza przy masowej produkcji

- Nieodkształcone łapki mogą służyć do wstępnego ustalenia łączonych elementów

Wady:

- Połączenie nie może przenosić większych obciążeń

- Odkształcone łapki są nieestetyczne

7. toxowanie- łączenia blach poprzez przetłaczanie na zimno, znane także jako technika nitowania bez nitów przy użyciu stempla oraz okrągłej matrycy

Zalety:

- obniżenie kosztów produkcji

- trwałość i solidność połączenia

- proces wysoko powtarzalny i szybki

- estetyczne połączenie w formie punktu

- nie wymagają dodatkowego zabezpieczenia

- gazoszczelne

8. Lutowane- łączenie metali przy użyciu lutu ( spoiwa ) z metalu lub z stopu łatwiej topliwego niż metal nim łączony

Zastosowanie: łączenie stali narzędziowych ze stalami zwykłymi , wlutowywanie węglików spiekanych , łączenie metali z metalami żelaznymi

Inne połączenia:

1. cierne- połączenie chwilowe, okresowe, stałe rozłączne lub nierozłączne w budowie maszyn w którym siła lub moment siły z elementu do elementu połączenia zapewniane jest poprzez tarcie. Docisk elementów trących zwykle realizowany jest przez inne elementy pomocnicze.

2. kształtowo-cierne- sposób łączenia elementów, w celu przenoszenia obciążeń, za pomocą własności geometrycznych elementów łączonych lub elementów dodatkowych oraz sił tarcia.

Rodzaje połączeń kształtowo-ciernych:

• Czopowo-cierne

• Wciskowe

• Zaciskowe pośrednie

• klinowe

3. skurczowe - rodzaj połączenia nierozłącznego wciskowego. Uzyskuje się je wykorzystując zjawisko rozszerzalności cieplnej materiałów. Rozgrzaną część zewnętrzną nakłada się na część wewnętrzną; po schłodzeniu, skurcz części zewnętrznej zaciska ją na części wewnętrznej. Stosowane kolejnictwie (zakładanie obręczy na koło bose zestawu kołowego pojazdu szynowego)

4. wciskowe- połączenie, w którym unieruchomienie części zapewnione jest przez tarcie pomiędzy ich powierzchniami. W połączeniu wciskowym elementy odkształcają się i związane z tym siły sprężystości materiału zapewniają odpowiedni docisk. Połączenia wciskowe używane są najczęściej do osadzania obrotowych kół przekładniowych na wałach.

Podział połączeń z punktu widzenia wymiarowania i pracy złączy:

• połączenia odkształcalne (śrubowe zwykłe oraz nitowe)- pod wpływem działania sił mogą wystąpić odkształcenia trzpieni i przemieszczenia łączników .Ze względu na odkształcalność dopuszcza sie współprace złączy nitowych i śrubowych pasowanych oraz ciernych i spawanych

• połączenia nieodkształcalne (spawane, zgrzewane, klejone, śrubowe cierne – nie występują poślizgi)