Połączenia w budowie maszyn wiążą elementy składowe tak, że mogą wspólnie się poruszać oraz przenosić obciążenia.
Połączenia dzielą się na: 1) 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. 2) Połączenia rozłączne - w których rozłączenie jest możliwe i nie wiąże się z niebezpieczeństwem zniszczenia elementów łączonych. Połączenia nierozłączne dzielą się na: połączenia spawane, połączenia lutowane, połączenia zgrzewane, połączenia klejone, połączenia wciskowe, połączenia nitowe; Połączenia rozłączne dzielą się na: połączenia klinowe, połączenia wpustowe, połączenia wielowpustowe, połączenia sworzniowe, połączenia kołkowe, połączenia gwintowe, połączenia sprężyste; Połączenia rozłączne dzielą się także na: spoczynkowe - w których łączone elementy pozostają unieruchomione względem siebie; ruchowe - w których elementy mogą się względem siebie przemieszczać w pewnym zakresie;
NIEROZŁĄCZNE => Zgrzewanie - łączenie metali przez podgrzanie miejsca styku do stanu ciastowatego i silny ścisk. Rodzaje zgrzewania: ogniskowe, gazowe, termitowe, tarciowe, elektryczne (czołowe, punktowe, liniowe); Lutowanie - łączenie metali przy użycia podwyższonej temperatury oraz spoiwa mającego temperaturę topnięcia znacznie niższą niż spajane metale. Obszar spoiny jest podgrzewany do temperatury, w której struktura krystaliczna spajanych metali jest w stanie wchłonąć pewną liczbę cząsteczek spoiwa. Spoiwo dodatkowo wypełnia wszystkie przestrzenie pomiędzy spajanymi elementami. Lutowanie stosuje się zwykle tam gdzie bardziej istotna jest szczelność i estetyka złącza niż jego wytrzymałość. Rodzaje lutowania: +miękkie (temp < 720K, zazwyczaj stopy cyny i ołowiu, z dodatkiem antymonu, wytrzymałość spoiny rzędu 20-80 MPa); +twarde(temp 950-1350K, zazwyczaj stopy miedzi, cynku, srebra, wytrzymałość spoiny rzędu 100-250 MPa); Klejenie - łączenie za pomocą dodatkowego materiału dzięki adhezji [(łac. przyleganie) - łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz (stałych lub ciekłych). Adhezja wynika z oddziaływań międzycząsteczkowych stykających się substancji.] Zalety: dość równomierny rozkład naprężeń, możliwość łączenia różnych materiałów, niska temp. łączenia, tłumienie drgań, możliwość działania antykorozyjnego. Wady: ograniczona temp. pracy, słaba wytrzymałość na rozciąganie i rozrywanie, trudna kontrola jakości, długotrwałe utwardzanie.
Połączenie 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. Ze względu na budowę połączenia wciskowe dzielą się na:
+połączenia wciskowe bezpośrednie - w którym uczestniczą tylko elementy łączone; +połączenia wciskowe pośrednie - w którym uczestniczą dodatkowe elementy pośredniczące takie jak tuleje, pierścienie itp. Ze względu na sposób łączenia połączenia wciskowe dzielą się na: +połączenia wciskowe skurczowe - w którym poprzez ogrzewanie lub zmrażanie jednego z elementów uzyskuje się zmianę wymiaru, wystarczającą do zrealizowania połączenia; +połączenia wciskowe wtłaczane - w którym stosując zewnętrzną siłę (czasami znaczną) wtłacza się jeden element w drugi. Połączenia wciskowe używane są najczęściej do osadzania obrotowych kół przekładniowych na wałach. ROZŁĄCZNE => Połączenia klinowe to połączenia rozłączne spoczynkowe. Elementem łączącym jest klin. Wyróżnia się dwa typy połączeń klinowych: +Połączenie klinowe wzdłużne - z klinami znormalizowanymi, służą głównie do osadzania piast kół na wałach. Klin umieszczony jest w gnieździe wyżłobionym w wale i piaście; +Połączenia klinowe poprzeczne - służą do łączenia cięgien, w którym jedno jest zakończone gniazdem lub tuleją złączną, a drugie drągiem.W czasie montażu klin zostaje wbijany w połączenie. Klin przenosi swoją powierzchnią całe obciążenie złącza. Połączenie wpustowe to połączenie rozłączne ruchowe, w których elementem pośredniczącym jest wpust. Połączenie wpustowe służy do łączenia piast z wałami. Wpust umieszczony jest w rowku wału, podczas gdy piasta posiada odpowiednie nacięcie. Wpust umieszczany jest w rowku z pasowaniem ciasnym, podczas gdy połączenie wpust-piasta jest luźne. połączenie wpustowe w przeciwieństwie do klinowego nie zabezpiecza piasty przed przesuwaniem się wzdłuż wału. Piasta musi mieć dodatkowe zabezpieczenie. Gdy nie występują siły osiowe (w większości przypadków), wystarczy zabezpieczenie pierścieniem oporowym, w przeciwnym razie stosuje się inne rozwiązania (np. nakrętkę lub tuleję dystansową). Połączenie wielowpustowe (wielokarbowe) - połączenie rozłączne ruchowe bez elementów pośredniczących. Używane do osadzania piast na wałach.
Połączenie wielowpustowe nie posiada wady połączenia wpustowego, polegającej na osłabiającym działaniu rowka wpustowego. Z tego powodu stosowane jest w bardziej odpowiedzialnych zastosowaniach. W połączeniu wielowpustowym na wałku nacięte są rowki, a piasta jest ukształtowana tak, by do nich pasowała. Połączenie wielowpustowe jest trudniejsze do wykonania.
Połączenie sworzniowe - połaczenie rozłączne ruchowe, w którym elementem pośredniczącym jest walcowy sworzeń. Połączenie sworzniowe zwykle wykorzystywane jest do łączenia przegubów. Sworzeń umieszczony jest na wcisk w jednym elemencie przegubu, podczas gdy pasowanie z drugim elementem jest luźne. Pozwala to na obrót jednego z elementów względem osi sworznia. Obliczanie sworzni: +pasowany: naciski, ścinanie; +luźny: naciski, zginanie.
SPRZĘGŁA - są elementami układów napędowych, służące do przeniesienia momentu obrotowego i ruchu obrotowego z członu czynnego na człony bierne. Inaczej jest to zespół części służących do połączenia dwóch niezależnie obrotowo osadzonych wałów, czynnego - napędowego i biernego - napędzanego, w celu przeniesienia momentu obrotowego. Sprzęgło składa się z członu napędzającego (czynnego) zainstalowanego na wale napędzającym, członu napędzanego (biernego) zainstalowanego na wale napędzanym oraz elementów łączących. Elementem łącznym może być jedna lub więcej części maszynowych lub czynnik, tak jak to ma miejsce w sprzęgle hydrokinetycznym. Sprzęgła dzielimy na: 1) nierozłączne: +niepodatne skrętnie: a) sztywne - tulejowe, łubkowe, kołnierzowe, stosowane do łączenia poszczególnych członów układów napędowych o równomiernym biegu, przy zapewnieniu współosiowości łączonych wałów, związanych na stałe w czasie montażu; b) luźne - kłowe, zębate, łańcuchowe, stosowane do łączenia poszczególnych członów układów napędowych w czasie montażu, gdy nie jest możliwe dokładne ustawienie współosiowości; +podatne - sprężynowe, palcowe, oponowe, stosowane w układach o dużej nierównomierności bądź momentu, bądź prędkości obrotowej któregoś z członów układu, umożliwiające także niewielkie odchyłki od współosiowości łączonych elementów; 2) rozłączne: +sterowane (zewnętrznie): a) włączane synchronicznie - kłowe, zębate, stosowane, gdy jest wymagane przełączanie napędu w czasie postoju maszyny bądź przy zbliżonych prędkościach obrotowych łączonych członów (włączane przy omega1=omega2); b) włączane asynchronicznie - cierne: tarczowe, wielopłytkowe, stożkowe, stosowane do włączania napędu przy dużych różnicach prędkości obrotowych członów czynnego i biernego; +sterowane samoczynnie (samoczynne): a) odśrodkowe - stosowane do włączania napędu przy określonej prędkości obrotowej członu czynnego lub do odłączania napędu przy określonej prędkości obrotowej członu biernego; b) bezpieczeństwa - ze sprzężeniem kształtowym lub ciernym, stosowane do odłączania napędu przy wystąpieniu przeciążeń, które mogłyby doprowadzić do uszkodzenia lub zniszczenia układu napędowego;
Sprzęgło hydrokinetyczne - to sprzęgło, w którym ruch obrotowy z elementu czynnego do biernego jest przenoszony za pośrednictwem cieczy, przeważnie oleju lub wody. Zazwyczaj stosowane jest w celu regulacji prędkości obrotowej elementu biernego poprzez zmianę ilości cieczy pośredniczącej lub odległości elementu biernego od czynnego. Jest najpowszechniejszym rodzajem przekładni hydraulicznej, stosowanym np. przenoszenia ruchu napędowego w pojazdach silnikowych, czy do regulacji prędkości obrotowej dużych pomp wirowych.
ŁOŻYSKO - część urządzenia technicznego np. maszyny lub mechanizmu, podtrzymująca (łożyskująca) inną jego część (łożyskowaną) w sposób umożliwiający jej względny ruch obrotowy (np. wał, oś).
Łożyska dzielą się na: ślizgowe, toczne
Łożysko ślizgowe - łożysko nieposiadające ruchomych elementów pośredniczących. Czop wału lub inny obrotowy element jest umieszczony w cylindrycznej panewce z pasowaniem luźnym. Łożyska ślizgowe dzielą się na: +suche - okresowo smarowane smarem stałym lub niesmarowane w ogóle. Panewki takich łożysk wykonane są ze stopów łożyskowych lub z tworzyw sztucznych, takich jak teflon. Używane są do połączeń słabo obciążonych i mniej odpowiedzialnych; +powietrzne - w których dystans między wałem a panewką utrzymywany jest przez poduszkę powietrzną wytworzoną przez sprężone powietrze dostarczane do panewki. Łożyska tego typu stosuje się w urządzeniach precyzyjnych, w których na wałach występują niewielkie siły promieniowe; +olejowe - część korpusu łożyska wypełniona jest olejem. W czasie ruchu wału, pomiędzy powierzchnią wału a panewką tworzy się cienka warstwa oleju (film olejowy), która jest wystarczająca do podtrzymania wału. Dzielą się z kolei na: *hydrodynamiczne - w których film olejowy tworzy się samoczynnie wskutek zjawisk hydrodynamicznych powstających w szczelinie; *hydrostatyczne - w tego typu łożyskach dodatkowo do panewki dostarczany jest olej pod ciśnieniem. (ciśnienie stałe wzdłuż grubości, ciało stałe nieodkształcalne, ruch ustalony, pomijamy siły masowe, przepływ laminarny, płyn izotermiczny)
Łożysko toczne - łożysko, w którym ruch jest zapewniony przez toczne elementy umieszczone pomiędzy dwoma pierścieniami łożyska. Pierścień wewnętrzny osadzony z pasowaniem ciasnym na czopie wału lub innym elemencie. Pierścień zewnętrzny umieszczony jest także nieruchomo w oprawie lub w innym elemencie nośnym. Elementy toczne umieszczone są pomiędzy pierścieniami i stykają się z ich bieżniami zapewniając obrót pierścieni względem siebie. Dodatkowymi elementami łożyska tocznego mogą być koszyczki utrzymujące elementy toczne w stałym do siebie oddaleniu, blaszki zabezpieczające, uszczelki itp. Łożyska toczne są elementami prefabrykowanymi.
Ze względu na kształt elementu tocznego łożyska toczne dzielą się: +łożyska kulkowe; +łożyska wałeczkowe (stożkowe, baryłkowe, igiełkowe, toroidalne)
|
Ze względu na rodzaj obciążeń przenoszonych przez łożysko: a) łożysko poprzeczne-do przenoszenia obciążeń prostopadłych do osi; b) łożysko skośne (przenoszące obciążenia wzdłużne i poprzeczne); c) łożysko wzdłużne-do przenoszenia obciążeń działających w kierunku osi łożyska
Zalety łożysk tocznych: małe opory ruchu, duża nośność na jednostkę przekroju łożyska, normalizacja wymiarów, wysoka jakość;
Wady: większa głośność, mniejsza odporność na wstrząsy;
Cechy materiału dobrego na łożysko: dobra odkształcalność, odporność na zatarcia, mały współczynnik tarcia suchego, duża odporność zużycia, duża odporność na naciski, duża wytrzymałość zmęczeniowa, odporność na korozję, mała rozszerzalność cieplna, niska cena;
Smarowanie łożysk: zapobieganie metalicznemu kontaktowi elementów łożysk, zmniejszenie tarcia ślizgowego, eliminacja niewielkich nierówności powierzchni, łagodzenie uderzeń, odprowadzanie ciepła, ochrona przed korozją, uszczelnianie przed wilgocią.
Smary plastyczne - mniejsza pr. obrotowa;
Oleje - większa pr. obrotowa, mniejsza lepkość;
Łożyskowanie wałów: dokładne i niezawodne osadzenie pierścieni łożysk na wałku i obudowie, łatwość regulacji luzów, łatwość montażu i demontażu, łatwość obsługi.
Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi zdolność łożyska do trwałego przenoszenia obciążeń przy określonej prędkości obrotowej są: nośność dynamiczna(ruchowa-C) i trwałość -L ,a przy bardzo małych prędkościach obrotowych nośność statyczna(Co). Nośność dynamiczna- obciążenia powodujące w danych, stałych warunkach poprawna prace 90% łożysk pomnożona przez milion obrotów. Nośność statyczna- jest to obciążenie odpowiadające deformacji elementu tocznego i bieżni o 0,0001 średnicy elementu tocznego. Trwałość nominalna(L10) (mln.obr.). Trwałość godzinowa (L10h)(h- czyli godziny)
|