Połączenie wciskowe jest to 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.

Wałek jest większy niż otwór w piaście

Połączenia wciskowa podzielone są według rozwiązania konstrukcyjnego na: bezpośrednie i pośrednie

połączenia wciskowe bezpośrednie- w którym uczestniczą tylko elementy łączone

połączenia wciskowe pośrednie- w którym uczestniczą dodatkowe elementy pośredniczące takie jak tuleje, pierścienie itp.

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. Do tych połączeń zaliczamy połączenia wciskowe.

Połączenia wciskowe są nierozłączne. W pewnych przypadkach możliwe jest uzyskanie połączeń rozłącznych, jeśli jest mały wcisk, mała chropowatość powierzchni styku oraz stosowaniu odpowiednich smarów chroniących połączenie przed zatarciem. W połączeniach o dużym wcisku i wymaganym wielokrotnym rozłączaniu w jednym z elementów projektuje się specjalne kanały smarowe, przez które doprowadzany jest smar pod bardzo dużym ciśnieniem.

Przykład połączenia wciskowego przed i po montażu przedstawiono na poniższym rysunku

Połączenie wciskowe bezpośrednie:

a)przed zmontowaniem (czop 1 i oprawa 2)

b)po zmontowaniu czopa z oprawą

c)naprężenie rozciągające w oprawie i ściskające w czopie oraz nacisk między czopem i oprawą

Połączenia wciskowe spośród połączeń rozłącznych wyróżnia idea technologicznego uzyskiwania zdolności przenoszenia obciążeń, sprowadzająca się do odpowiednich sposobów montażu. Łączenie czopa z piastą (walcowe lub stożkowe powierzchnie przylegania) najczęściej odbywa się przez wtłaczanie poosiowymi siłami montażu.

Model połączenia wciskowego

Rozłączność połączeń wciskowych jest warunkowa. Demontaż połączenia, jeśli jest potrzebny, może być przeprowadzony tymi samymi sposobami. W przypadku połączeń wtłaczanych na ogół demontaż wymaga mniejszych sił poosiowych niż montaż. Natomiast w połączeniach montowanych skurczowo lub rozprężnie siły demontażu są większe.

Poglądowe charakterystyki sił montażu (a) i demontażu (b) połączenia wtłaczanego.

Zaletami połączeń wciskowych są:

- dokładna współosiowość części łączonych

- brak elementów dodatkowych w połączeniach bezpośrednich

- proste i tanie wykonanie

- duża obciążalność połączeń nawet przy obciążeniach zmiennych

Wadami połączeń wciskowych są:

- konieczność zachowania dużych dokładności i małych chropowatości

- wrażliwośc na temperaturę pracy przy różnych materiałach łączonych

- niebezpieczeństwo zatarcia przy montażu

- krawędziowe koncentracje naprężeń

Według sposobu wykonania połączenia dzielimy na: wtłaczane, skurczowe, rozprężne, kombinowane.

Połączenia wtłaczane – realizowane za pomocą dużych sił w celu nasunięcia jednego elementu na drugi za pomocą prasy hydraulicznej, prasy ręcznej lub przy użyciu młotka.

Połączenia skurczowe - wykorzystuje rozszerzalnośc cieplną metali. Obniżenie temperatury wałka lub podniesienie temperatury piasty. Następnie połączenie obu elementów i wyrównanie temperatur. Wykonuje się poprzez nagrzanie oprawy w piecu lub w kąpieli olejowej i swobodne nałożenie jej na czop.

Połączenia rozprężne – wykonuje się poprzez oziębienie czopa w spirytusie lub acetonie, ochłodzonym za pomocą suchego lodu i włożenie go w otwór oprawy. Połączenia rozprężne stosuje się przy osadzaniu małych części w częściach dużych np. osadzanie tulejek lub kołków w kadłubach maszyn.

Połączenie kombinowane – jest przy łączeniu elementów o dużych wymiarach, gdzie przy zwykłym wtłaczaniu wymagana byłaby zbyt duża wartość siły wcisku.

Połączenia wciskowe maja zdolność do przenoszenia siły wzdłużonej F lub momentu skręcającego M_s, lub jednocześnie siłę wzdłużoną i moment skręcający. Zdolność do przenoszenia tych obciążeń jest możliwa , gdy są one mniejsze niż siły przeciwstawiające się rozłączeniu, tzn. gdy;

F ≤ T

M_s ≤ M _t

T – siła tarcia

M _t – moment tarcia

Siły przeciwstawiające się rozłączeniu są określane związkami :

T = µ p π dl

M _t= T $\frac{d}{2}$ = o,5 µ p π d² l

µ - współczynnik tarcia poślizgowego

p – najmniejszy wymagany nacisk powierzchniowy na powierzchni styku.

Bibliografia:

Wiesław Szafrański 2006r Cześć pierwsza

„ Materiały pomocnicze do projektowania konstrukcji mechanicznych wraz z komentarzem”

Mazanek e. Dziurski A. Kania L. Kasprzycki A.

„Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn”

Andrzej Rutkowski

„Części maszyn”