Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie połączeń wtłaczanych z przekroczeniem granicy plastyczności i połączeń w granicy sprężystości.

Poznanie podstawowych wielkości fizycznych występujących w połączeniach wciskanych łożysk tocznych.

Wstęp teoretyczny:

Połączenia wtłaczane z przekroczeniem granicy sprężystości. Połączenia wtłaczane stosowane w drobnych mechanizmach, mające średnicę poniżej 6 mm (do 0,1 mm), nazywamy połączeniami drobnymi. Koszt połączenia wtłaczanego wynosi 10 - 12% całkowitego kosztu robót montażowych. Cechą charakterystyczną połączeń drobnych jest występowanie odkształceń plastycznych na łączonych powierzchniach. Wtłaczanie dokonuje się zatem z użyciem bardzo dużego wcisku, przy podwyższonej granicy plastyczności i twardości materiałów. połączenia z dużym przekroczeniem granicy plastyczności mają dobrą wytrzymałość i są bardzo pewne, pod warunkiem, że otwory i wałki nie są owalne lub stożkowe. Otwory mogą być wiercone, przepychane lub wykrawane, wałki zaś toczone. Rozwiercanie otworów i szlifowanie wałków nie przyczyni się do powiększenia wytrzymałości połączenia. Jeśli stosunek 1/2 ≥ 1/d ≥ 1/6, to np. przy połączeniu cienkich blach z wałkami celowe jest zastosowanie kołnierza. Od szybkości realizacji połączenia wtłaczanego zależą jego własności. Największe siły występują przy prędkości wtłoczenia V ≤ 1/mm/s.

Połączenia sprężyste wtłaczane w granicy sprężystości znajdują zastosowanie zarówno w drobnych mechanizmach, np. panewki z materiału kruchego, jak i w innych większych elementach.

Na powierzchniach łączonych tych części mają miejsce odkształcenia sprężyste. Charakterystyczną cechą połączenia jest to, że siła wtłoczenia jest mniejsza od siły rozłączania.

Własności użytkowe połączeń wciskanych łożysk tocznych. Łożyska toczne montuje się w zespołach stosując dwa pasowania spoczynkowe: wewnętrznego pierścienia z wałem i zewnętrznego pierścienia z tuleją. W przypadku wału obrotowego pierścień wewnętrzny jest połączony z wciskiem, natomiast pierścień zewnętrzny z luzem.

Najważniejszymi własnościami użytkowymi połączenia łożyska tocznego z wałkiem są: a

• wielkość siły osiowej Pw niezbędnej do uzyskania połączenia

• wielkość siły osiowej Pr koniecznej do rozłączania połączenia

• wskaźnik zapasu wytrzymałościowego połączenia α, czyli iloraz siły osiowej Pr i Pw: α = Pr/Pw

• odporność połączenia na zmiany powierzchni styku jego elementów, dokonująca się podczas montażu i demontażu

Własności użytkowe połączenia łożyska tocznego z wałkiem zależą od wielu czynników związanych z konstrukcją, technologią i eksploatacją połączeń wciskanych, a to:

• własności mechanicznych materiału łączonych elementów

• średnicy nominalnej łączenia

• wcisku

• wskaźnika wydrążenia czopu i tulei

• stosunku długości czynnej połączenia do jego średnicy nominalnej

• kąta zukosowania krawędzi czopa i otworu tulei

• stanu warstwy wierzchniej czopa i otworu tulei

• prędkości wciskania i rozłączania

• dokładności montażu

• zanieczyszczenia i aktywności chemicznej otoczenia podczas montażu

• rodzaju obciążeń

• czasu trwania styku elementów łączonych

Wpływ wcisku na wielkość luzu promieniowego, osiowego i siły wtłaczania Wciskanie pierścienia na wał lub otwór kadłuba powoduje odkształcenia pierścienia: średnica pierścienia wewnętrznego zwiększa się, a średnica pierścienia zewnętrznego się zmniejsza.

Najprostszym sposobem określenia wartości luzu promieniowego w łożyskach po osadzeniu ich na wale lub w kadłubie jest sprawdzenie luzu poosiowego.

Po wciśnięciu łożyska na wał należy upewnić się, czy kulki łożyska nie zakleszczyły się. Pierścień zewnętrzny powinien obracać się lekko i równomiernie, bez zacięć. Z teorii wynika, że najkorzystniejsze warunki pracy łożyska istnieją wówczas, gdy kulki lub wałeczki stykaj się z obiema bieżniami nie tylko po obciążonej stronie łożyska, ale i po stronie przeciwnej.

Wtłaczanie i wyprasowywanie łożyska.

Siła wtłaczająca	Siła wyprasowująca	Prędkość wtłaczania	Prędkość wyprasowywania
Pt [kg]	Pw [kg]	V [mm/s]	V [mm/s]
Wcisk 0,01 mm
(1300*4)/38=136,8	(1300*5,5)/38=188,1	15/((6*1)/50)=125	15/((7*1)/50)=107,1
Wcisk 0,04 mm
(1300*25)/38=855,3	(1300*27)/38=923,7	15/((11*1)/50)=68,2	15/((9*1)/50=83,3

Prędkość przesuwu taśmy - 50 mm/s

Szerokość łożyska - 15 mm

Wtłaczanie i wyprasowywanie sworznia.

Siła wtłaczająca	Siła wyprasowująca	Prędkość wtłaczania	Prędkość wyprasowywania
Pt [kg]	Pw [kg]	V [mm/s]	V [mm/s]
Wcisk 0,05 mm
(2000*17)/36=944,4	(2000*7)/36=388,9	6,0/((3*1)/50)=100	6,0/((2*1)/50)=150
Wcisk 0,18 mm
(2000*21,5)/36=1194,4	(2000*9)/36=500	6,0/((3*1)/50)=100	6,0/((2,5*1)/50=120

Prędkość przesuwu taśmy - 50 mm/s

Grubość krążka - 6,0 mm

Wnioski: Połączenia z przekroczeniem granicy plastyczności są trwalsze niż połączenia sprężyste. Łożyska lepiej pracują gdy posiadają większy luz między czopem.

3

2