11. Połączenia kształtowe wału z piastą.
Połączenie elementu następuje w skutek:
-specjalnego ukształtowania ich powierzchni (wypusty)
Lub
-zastosowanie łączników ( wpustów, kołków, sworzni, klinów ).
Są do połączenia rozłączne.
A
ączone elementy.
1) Wał  część maszyny (np. walce) obracające się wokół własnej osi, wraz z zamocowanymi na niej elementami. Służąca do przenoszenia momentu obrotowego.
2) Piasta- część koła napędowego, przekładniowego lub jakiegokolwiek innego elementu montowanego na wale lub osi i bezpośrednio je obejmująca.
Przeznaczenie i cechy.
a) Przenoszenie momentu obrotowego między elementami oraz ustalenie położenia elementów wszelkiego rodzaju urządzeń technicznych.
b) Duża obciążalność oraz łatwy montaż i demontaż.
c) Dokładne osiowanie części.
d) Małe osłabienie wytrzymałości czopa.
e) Małe rozmiary.
f) Niski koszt wykonania.
g) Umożliwienie wzajemnych przesunięć części.
h) Skasowanie luzów i wywołanie napięcia wstępnego.
Podział.
1. Ze względu na konstrukcje.
�� Wpustowe.
�� Wielowypustowe.
�� Wieloząbkowe czołowe.
�� Wieloboczne.
�� Klinowe.
�� Kołkowe.
�� Sworzniowe.
2. Występowanie dodatkowych łączników.
�� Bezpośrednie
�� Pośrednie
3. Kształt przyłączy.
�� Walcowe
�� Stożkowe
�� Czołowe
4. Wzajemne przesunięcie przyłączy.
�� Spoczynkowe (z lub bez napięcia wstępnego)
�� Ruchowe
5. Sposób osiowania
�� Na walcu / stożku  powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej przyłączy
�� Na bocznych powierzchniach wypustów.
Rozwiązania konstrukcyjne.
1- wpust
2-piasta, koło i wał
Połączenia wpustowe.
Wykonane są na powierzchniach zarówno walcowych jak i stożkowych łączonych części z wykorzystaniem jednego (rzadko dwóch) wpu stów o określonej geometrii.
B) Złącze walcowe C) Złącze stożkowe
Rodzaje wpustów.
�� Pryzmatyczne ( zaokrąglone, ścięte, z otworami )
�� Czółenkowe
�� Czopkowe
Wpusty.
�� Są znormalizowane,
�� Wykonuje się z prętów ciągnionych wykonanych ze stali o dużej zawartości węgla
�� Nie zabezpieczają przed wzajemnym przesunięciem elementów w kierunku osiowym (stosowanie dodatkowych zabezpieczeń )
�� Brak napięcia wstępnego nie pozwala stosować wpustów tam, gdzie obciążenie zmienia kierunek lub ma charakter udarowy.
�� Wpusty czółenkowe stosuje się w złączach mniej odpowiedzialnych (osłabienie wału rowkiem).
Obliczenia połączeń wpustowych.
Kształtowanie.
Połączenia wielowypustowe.
Służy do połączenia piasty z wałem i zabezpieczenia przed względnym obrotem spowodowanym momentem skręcającym.
W porównaniu z połączenia wpustowymi, połączenia wielowypustowe mogą być bardziej obciążone, umożliwiają one również centrowanie łączonych elementów, są jednak droższe w
wykonaniu.
Wyróżniamy połączenia wielowypustowe:
- równoległe (wypusty o zarysie prostokątnym)
- zębate (wypusty o zarysie ewolwentowym)
- wielokarbowe (wypusty o zarysie trójkątnym)
Zalety połączenia wielowypustowego w porównaniu do wpustowego:
- większa wytrzymałość przy obciążeniach zmiennych i
udarowych
- bardziej równomiernie rozłożony nacisk powierzchniowy
na powierzchniach wypustów
- większa sztywność czopa
- łatwiejszy montaż i demontaż
- lepsze osiowanie piasty na czopie
- lepsze prowadzenie piasty na czopie w połączeniach
przesuwnych
- mniejsza szerokość piasty
Mogą być połączeniami spoczynkowymi, jednak są też często stosowane jako połączenia ruchowe (przemieszczanie się piasty koła wzdłuż czopa wału).
Obliczanie.
Etapy projektowania połączenia wielowypustowego:
1. Na podstawie średnicy czopa wału dobór wymiarów wielowypustu.
2. Obliczenie długości połączenia wielowypustowego z warunku na naciski powierzchniowe. Znormalizowane połączenia wielowypustowe maja tak dobrane wymiary, alby ten warunek był bardziej
restrykcyjny od warunku wytrzymałościowego na ścinanie.
gdzie:
P  siła działająca na połączenie w [N],
z  liczba wypustów,
l  długość połączenia wielowypustowego w [m],
Ć  współczynnik określający niedokładność wykonania połączenia. Najczęściej zakłada się, że 75% wypustów bierze udział w przenoszeniu obciążenia, stąd Ć = 0,75
kd  wartości naprężeń dopuszczalnych na naciski powierzchniowe takie jak w połączeniu wpustowym w [Pa]
Kształtowanie.
Zarys wrębów wałka wielowypustowego z równoległymi powierzchniami bocznymi zależny jest od powierzchni centrujących i technologii wykonania wpustów. Wałki centrowane na średnicy
zewnętrznej lub na szerokości wypustów nie posiadają wcięć w rogach wrębów i ich kształt jest zbliżony do prezentowanego na powyższym rysunku. Wcięcia w rogach wrębów, umożliwiające
szlifowanie rdzenia występują w wałkach centrowanych na średnicy wewnętrznej wielowypustu.
Centrowanie na powierzchniach stosowane jest w mniej dokładnych połączeniach ruchowych i/lub na nieutwardzonych powierzchniach.
Centrowanie na powierzchniach bocznych wielowypustu stosowane jest w przypadku zmiennych wartości i kierunków momentów obrotowych.
W przypadku połączeń o utwardzonych powierzchniach stosowane jest centrowanie na wewnętrznej powierzchni wielowypustu