wpusty.odt

1. Połączenia wpustowe

Rodzaje i konstrukcje wpustów. Połączenia wpustowe służą do osadza­nia na wale różnych części maszyn (kół zębatych, pasowych itp.). Na wale i w otworze części osadzanej (w piaście koła) są wykonane odpowiednie rowki, w które jest wprowadzany wpust. Zasadniczym zadaniem wpustów jest przenoszenie momentu obrotowego z wału na współpracującą część maszynową lub odwrotnie.

Rozróżnia się wpusty pryzmatyczne, czółenkowe i szopkowe; najczęściej są stosowane wpusty pryzmatyczne.

Wpusty pryzmatyczne (PN-70/M-85005) mogą być zaokrąglone lub ścięte, w tym: pełne, jedno lub dwuotworowe oraz wyciskowe (rys. 5.2a). Najczęściej stosuje się wpusty pełne, przy czym wpusty zaokrąglone stosuje się przeważnie przy nieprzelotowych rowkach w wale (wykony­wanych frezem palcowym), natomiast wpusty ścięte — przy rowkach przelotowych. Wpusty jedno i dwuotworowe szerokości b >, 8 mm są przykręcane do wału. Ponieważ otwory gwintowe w czopie wału powodują zmniejszenie jego wytrzymałości zmęczeniowej, dlatego wpusty otworowe stosuje sie tylko w połączeniach przesuwnych, w których konieczne jest zabezpieczenie wpustu przed wysuwaniem z rowka w czasie pracy połączenia. Dla ułatwienia wyjmowania z rowków wpustów ciasno pasowanych stosuje się wpusty wycis­kowe z otworem gwintowanym. W przypadku wpustów otworowych wycis­kowych można wykorzystać wkręty stosowane do ich mocowania.

Wpusty czółenkowe (rys. 5.2b, norma PN-88/M-85008) stosuje się, gdy średnica czopa wału d < 40 mm. Są one łatwe do wykonania (cięte z krążków) i montażu, ze względu jednak na dość znaczne osłabienie wału są stosowane głównie do połączeń obciążonych niewielkimi momentami skręcającymi. Gdy ze względów konstrukcyjnych konieczne jest powiązanie wpustu z piastą, są stosowane wpusty czopkowe (rys. 5.2c, PN-73/M-85047).

Wszystkie wymiary wpustów oraz rowków pod wpusty są podane w powo­łanych normach.

Konstrukcja i zastosowanie połączeń wpustowych. Podczas pracy połą­czeń wpustowych (przenoszenie momentu obrotowego) występują naciski na boczne powierzchnie wpustów, dlatego dla uniknięcia niepożądanych luzów (między bocznymi powierzchniami wpustu i rowków) osadza się je ciasno, stosując pasowania N9/h9 lub P9/h9. W połączeniach ruchowych (przesuwnych) należy zapewnić swobodne przesuwanie kół wzdłuż wału, dlatego pasowania ciasne stosuje się tylko do osadzania wpustu w czopie wału, natomiast rowek w piaście koła wykonuje się w tolerancji D10, otrzymuje  pasowanie luźne D10/h9.

Dla ułatwienia montażu połączeń wpustowych suma wysokości obu rowków powinna być większa od wysokości wpustu o 0,2÷0,4 mm.

Wał i osadzone na nim elementy powinny być dokładnie osiowane, tzn. powinny mieć wspólną oś obrotu. Jest to niezbędne dla uniknięcia występowania sił odśrodkowych podczas ruchu obrotowego, czyli tzw. bicia Ponieważ wpusty nie zapewniają osiowania, należy stosować dość ciasne pasowanie czopa z otworem w piaście, np. H7/J6 w połączeniach spoczyn­kowych i H7/f7 w połączeniach przesuwnych. W połączeniach spoczynko­wych konieczne jest również ustalanie położenia części w kierunku wzdłuz-nym (np. wg rys. 5.1 a), ponieważ wpusty nie zabezpieczają części osadzanych przed przesunięciami wzdłużnymi.

W połączeniach wpustowych z reguły stosuje się jeden wpust. Stosowanie dwóch wpustów (rys. 5.3a) dopuszcza się przy przenoszeniu większych ob­ciążeń (ze względów wytrzymałościowych) lub w połączeniach ruchowych (dla lepszego prowadzenia części przesuwnej). Rozwiązanie takie jest jednak kłopotliwe, zarówno ze względu na konieczność dokładnego rozstawienia rowków w obu częściach współpracujących, jak i na utrudniony montaż połączenia.

b)

Rys. 5.3. Połączenia wpustowe z wpustami: a) pryzmatycznymi, b) czółenkowymi, c) czop­kowymi [częściowo 16].

Osadzanie części na wale z zastosowaniem wpustów czółenkowych.  wykonuje się zarówno na czopach walcowych, jak i stożkowych. Przy osadzaniu na powierzchni stożkowej uzyskuje się dobre osiowanie współpracujących części.

Wpusty c z o p k o w e (rys. 5.3c) są stosowane w połączeniach rucho­wych zamiast długich wpustów pryzmatycznych dwuotworowych. W prak­tyce spotyka się je dość rzadko, m.in. ze względu na utrudnione wykonanie otworu w piaście oraz konieczność wykonania przelotowych (co najmniej jednostronnie) rowków w wale.

Dobór i obliczanie wpustów. Wymiary poprzeczne wpustów pryzmatycznych (b x h) są dobierane wg PN-70/M-85005, w zależności od średnicy czopa wału. W przypadkach technicznie uzasadnionych (np. dla wałów drą­żonych) dopuszcza się stosowanie wpustów o mniejszych przekrojach niż podane w tablicy ogólnej.

Rys. 5.4. Obciążenie wpustu [14]

Wpusty oblicza się z warunku na naciski powierzchniowe (rys. 5.4) wg wzoru

Ponieważ wymiary przekroju wpustów dobiera się wg norm w zależności od średnicy czopa wału, zatem obliczanie wpustów polega tylko na ustaleniu ich długości. Całkowitą długość wpustu zaokrągla się do wartości podanych w normie; dla wpustów zaokrąglonych 1=1,+b, przy czym szerokość piasty koła współpracującego powinna być co najmniej równa czynnej długości dobranego wpustu.

*) dotyczy przypadku, gdy powierzchnie robocze czopa wału (lub sworznia) są ulep­szone ciepinie lub hartowane.

Warunki pracy

I ciężkie: obciążenia zmienne o cyklu wahadłowym, uderzeniowe, drgania o dużej częstotliwości i amplitudzie, powierzchnie niedostatecznie smarowane (w połą­czeniach przesuwnych) itp.

II              średnie: obciążenia zmienne, minimalne drgania, przeciętne smarowanie, prze­ciętna obróbka powierzchni itp.

III              lekkie: obciążenia jednokierunkowe, dobre smarowanie, dokładna obróbka i ma­ła chropowatość.

k,=z•k,, gdzie z — współczynnik zależny od warunków pracy oraz uwzględniający pominięcie w obliczeniach ścięć i promieni (zwykle 0,3 ÷ 0,5 mm).

k, — naprężenia dopuszczalne (dla materiału słabszego z elementów współpracujących).Dla zabezpieczenia się przed deformacją rowków pod wpływem nacisku. a tym samym przed uszkodzeniem wału lub współpracującej części, wpusty wykonuje się z materiału o mniejszej wytrzymałości niż materiał części łączo­nych (najczęściej ze stali St6 lub St7).