78

2. Stożkowe połączenia wciskowe bezpośrednie

Rysunek 2.2b przedstawia, rozkład sił w złączu niesamohamowńym. W przypadki .'.'ciskania czopa siłą P»i w stożkowy otwór tulei reakcja czopa J?i odchyla się od normalnej io powierzchni o kąt tarcia q w kierunku odwrotnym do kierunku ruchu tulei i twórz) ' prostopadłą do osi czopa kąt 9+ q. Między siłą wciskającą P^,i a siłą rozpierającą tuleję j zachodzi, zgodnie z rys. 2.2b, związek:

>Vciśnięcie czopa w tuleję wytworzyło w połączeniu określony siłą S zacisk wstępny. jeśli teraz będziemy zmniejszać silę J\y, tuleja wykaże tendencję do zsunięcia się ze stożko­wego czopa. Siły tarcia zmieniają zwrot i reakcja czopa R-^ odchyla się od normalnej do iowierzchni o kąt tarcia q w kierunku przeciwnym niż przy wciskaniu, tworząc z kierunkiem prostopadłym do osi czopa kąt 6— q. Najmniejsza siła P^ utrzymująca układ w równowa-Ize i nie pozwalająca na zsunięcie się tulei pod działaniem wytworzonej podczas wciskania zopa siły S ma wartość

Uwzględniając we wzorze (2.3) wyrażenie (2.2), otrzymujemy istotny dla charaktery-łyki połączenia stożkowego bezpośredniego współczynnik zacisku wstępnego:

Współczynnik C określa stopień odciążenia elementów mocujących tuleję na czopie stożkowym, jest więc bardzo istotnym parametrem charakteryzującym połączenie. Że wzoru (2.4) widać, że wraz ze zmniejszaniem się kąta 9 współczynnik ^maleje i osiąga wartość !, = O dla O = q, to znaczy na granicy samohamowności połączenia.

Stosowane w budowie maszyn do przeniesienia momentu skręcającego wciskowe włączenia stożkowe bezpośrednie mają najczęściej stosunkowo matę zbieżności o kącie ' < q i w związku z tym są samohamowne. Rozkład sił w złączu samohamownym podczas ;go łączenia i rozłączania przedstawiono na rys. 2.2c. Cechą charakterystyczną tego ozkładu jest odwrotny do P^^ zwrot siły P^. Oznacza to, że po zdjęciu obciążenia P^ uleją nie zsunie się z czopa samoczynnie. Dla rozłączenia połączenia wymagane jest ii-zyłożenie siły P^^, przeciwnie skierowanej do siły P,,.;, o wartości

Yspółczynnik wstępnego zacisku złącza samohamownego l,, wyrazi się wówczas wzorem:

Vspółczynnik Ci zawiera się w przedziale O < ^, < l. Jak już wspomniano, wartości ^

•iiskie zera mają złącza będące na granicy samohamowności. Złącza stożkowe o współczyn­niku ^ bliskim jedności (O -> 0) obok momentu skręcającego mogą również przenosić

•bciążenia wzdłużne w obu kierunkach. Mają więc właściwości zbliżone do właściwości vciskowych połączeń walcowych.

2.2. Siły w połączeniu. Zacisk wstępny 79

Dla przykładu rozpatrzmy bezpośrednie połączenie stożkowe o zbieżności z = l: 50 = = 0,02. Półkąt stożka zgodnie z wzorem (2. l) wynosi: G = arctgz/2 = 0,573°. Przyjmijmy współczynnik tarcia p. = 0,12 (elementy wykonane ze stali, powierzchnie suche), stąd q = arctg/.! = 6,84°. Obliczony według wzoru (2.6) współczynnik wstępnego zacisku złącza wynosi t,, = 0,844. Nośność w kierunku wzdłużnym rozpatrywanego złącza stożko­wego jest więc porównywalna z nośnością złącza walcowego.

Połączenia stożkowe bezpośrednie o małych zbieżnościach wymagają przy rozłączaniu znacznych sił. Problem ten upraszcza się w przypadku rozłączania hydrostatycznego, polegającego na doprowadzeniu między czop a tuleję cieczy pod odpowiednio wysokim ciśnieniem. Przykład jednej z możliwych realizacji tego sposobu przedstawiono na rys. 2.3.

Rys. 2.3. Poglądowy przykład hydrostatycznego sposobu montażu i demontażu łożyska tocznego baryłkowego z otworem stożkowym na stożkowym czopie, a) Ciecz hydrauliczna doprowadzona pod ciśnieniem od strony czopa pod pierścień wewnętrzny łożyska; przy montażu nakrętka łożyskowa jest dokręcana, przy demontażu - stopniowo odkręcana; b) wspomaganie montażu i demontażu dzięki zastosowaniu nakrętki hydraulicznej

Wywierconym wewnątrz czopa otworkiem i połączonymi z nim dworkami promieniowymi wtłaczana jest na powierzchnię połączenia ciecz (np. olej maszynowy). Ciecz ta może być dodatkowo rozprowadzona wykonanymi na powierzchni czopa rowkami wzdłużnymi lub śrubowymi o dużym skoku. Pod wpływem ciśnienia cieczy pierścień się odkształca, co powoduje zanikanie sił tarcia, dzięki czemu pierścień łatwo się zsuwa z czopa.

Stosowanie rozłączania hydrostatycznego związane jest z koniecznością wyposażenia zakładów naprawczych w stosunkowo precyzyjne urządzenia hydrauliczne (pompę, przewody ciśnieniowe, mocne i szczelne połączenia), wymagające starannej obsługi. W związku z tym, że sposób ten nie jest jeszcze powszechnie stosowany, w połączeniach stożkowych samohamownych przyjmowane są na ogół większe zbieżności, najczęściej z •= 1:10, umożliwiające ich rozłączanie również za pomocą zwykłych ściągaczy śrubo-

---