Połączenia wielowypustowe

Czym są połączenia wielowypustowe

Połączenia wielowypustowe to połączenia mechaniczne, które umożliwiają przenoszenie momentu obrotowego pomiędzy wałem a piastą. Połączenie wielowypustowe składa się z wielu koncentrycznie ułożonych wokół osi wału wypustów (zębów), które są rozmieszczone równomiernie i osadzone są w rowkach na piastach.

Wypusty mogą mieć różne kształty, np. trapezowe, prostokątne, ewolwentowe.

Połączenia wielowypustowe znajdują zastosowanie w mechanizmach, gdzie konieczne jest precyzyjne przenoszenie momentu obrotowego oraz w układach przeniesienia napędu, takich jak skrzynie biegów, układy kierownicze.

Wady i zalety połączenia wielowypustowego

Zalety:

Zdolność przenoszenia obciążeń zmiennych,
Centrowanie piasty w czopie,
Łatwość montażu i demontażu,
Łatwość wykonania i produkcji (jednostkowej i małoseryjnej),
Możliwość przenoszenia siły wzdłużnej

Wady:

Brak naprężeń montażowych,
Brak pełnej normalizacji kształtu i pasowania

Zarysy wielowypustów stosowane w praktyce.

proste zarysy boków

wielokarbowe

ewolwentowych

Kształty wypustów (zarysy) dobiera się w zależności od rodzaju środkowania (centrowania czopa w piaście) i sposobu obróbki.

Tabela przeds centrowanie za pomocą

Bocznych powierzchni wypustu b
Średnicy zewnętrznej wypustu D – obróbka kształtowa
Średnicy wewnętrznej wypustu d – najczęściej stosowana metoda. – obróbka obwiedniowa

Główne wymiary Zarysów połączeń wielowpustowych :

Dla zarysów prostych

Liczba wypustów	*d [mm]*	*D [mm]*	*b [mm]*
6	23	26	6
	26	30	6
	28	32	7
8	32	36	7
	36	40	7
	42	46	8
	46	50	9
	52	58	10
	56	62	10
	62	68	12
10	72	78	12
	82	88	12
	92	98	14
	102	108	16
	112	120	18

Połączenia wielowypustowe – obliczania

Warunkiem obliczeniowym wypustów jest wytrzymałość zęba (wypustu) na naciski dopuszczalne

Obciążenie maksymalne dopuszczalne, przypadające na jeden ząb połączenia wielowypustowego

Obciążenie maksymalne dopuszczalne przypadające na jeden ząb $P^{ma x} \leq p_{d o p} \cdot w \cdot z \cdot l \cdot \frac{D - d}{2}$ Obciążenie dopuszczalne Pᵐᵃˣ przypadające na jeden ząb połączenia wielowypustowego zależy od:

p_dop- dopuszczalnego nacisku

w – współczynnik wożenia – o wartości 0,75. Opisuje on przenoszalność obciążenia przez zęby spowodowaną nierównomiernością obróbki. Oznacza, że 75% powierzchni zębów bierze udział w przenoszeniu obciążeń

z- liczba zębów ,

l - długości czopa

D,d - średnica zewnętrzna i wewnętrzna obrysu wypustów

Maksymalny moment skręcający dla połączenia wielowypustowego $M_{s}^{ma x} \leq p_{d o p} \cdot w \cdot z \cdot l \cdot \frac{D - d}{2} \cdot \frac{D + d}{4}$ Maksymalny moment skręcający Mₛᵐᵃˣ w połączeniu wielowypustowym jest wyznaczany jako iloczyn dopuszczalnego nacisku p_dop, współczynnika obciążenia w, liczby zębów z, długości czopa l oraz geometrycznych parametrów zarysu (D − d)/2 i (D + d)/4.

z – liczba zębów

w – współczynnik wożenia – o wartości 0,75. Opisuje on przenoszalność obciążenia przez zęby spowodowaną nierównomiernością obróbki. Oznacza, że 75% powierzchni zębów bierze udział w przenoszeniu obciążeń

l – długość czopa przenosząca obciążenie

Pmax – maksymalna siła

p_dop – naciski dopuszczalne (uwarunkowane właściwościami materiałowymi i współczynnikiem bezpieczeństwa)

D – średnica zewnętrzna obrysu wypustów

d – Średnica wewnętrzna obrysu wypustów

Dopuszczalne naciski na połączeniach wielowypustowych

1) Dla obciążeń uderzeniowych kierunkowo- zmiennych z ograniczonym smarowaniem, małej dokładności wykonania

2) Dla obciążeń zmiennych ze standardowym smarowaniem, dla materiałów o średniej wytrzymałości i obróbce

3) Dla obciążeń jednokierunkowych i dobrego smarowania, dla materiałów o wysokiej wytrzymałości i dobrej obróbce

Rodzaj połączenia

Warunki pracy

Powierzchnie robocze czopa nieutwardzone [MPa]

Powierzchnie robocze czopa ulepszone lub hartowane [MPa]

Połączenie spoczynkowe czopu z piastą

~35-50

~60-100

~80-120

~40-70

~100-140

~120-200

Połączenia przesuwne czopu z piastą bez obciążenia

~15-20

~20-30

~25-40

~20-35

~30-60

~40-70

Połączenia przesuwne czopu z pisatą pod obciążeniem

–

~3-10

~5-15

~10-20

Tabela pozyskana z „Podstawy konstrukcji maszyn, Witold Korewa, 1965”