PIERŚCIENIE ROZPRĘŻNO ZACISKOWE PREMIUM

Transkrypt

1

2 -2- Spis treści 1.1 Pierścienie rozprężno-zaciskowe RfN ogólna charakterystyka Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Informacje ogólne Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Tabela wymiarowa Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Obliczenia Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Tablica wymiarowa śrub Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Średnica podziałowa otworów pod śruby mocujące Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Przykład obliczeń Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Zalecenia montażowo-demontażowe Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Wskazówki konstrukcyjne Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Przykłady zastosowania Tolerancje wg ISO dla wałów i otworów Graniczne wartości plastyczności materiału piast... 25

3 Pierścienie rozprężno-zaciskowe RfN ogólna charakterystyka Cechy charakterystyczne połączeń wciskowych: W bardzo odpowiedzialnych połączeniach wał-piasta zastosowanie połączeń wtłaczanych lub skurczowych jest nie do przecenienia. Żadne inne połączenie wał-piasta nie charakteryzuje się nawet zbliżonymi właściwościami dotyczącymi wytrzymałości na obciążenia zmienne. Pomimo tych zalet połączenia wtłaczane występują stosunkowo rzadko co spowodowane jest wysokimi wymaganiami dotyczącymi łączonych elementów. Należy tu również wspomnieć o skomplikowanych obliczeniach, stosowaniu wąskich tolerancjach wymiarowych wykonania i wysokich wymaganiach dotyczących jakości powierzchni. Duże trudności występują również w trakcie montażu i demontażu elementów w szczególności w przypadku nagłych, nieoczekiwanych napraw. Dotyczy to również zamienności elementów, ich ustawienia, centrowania i itp. Rys. 1 Różne sposoby łączenia wału z piastą Połączenie pierścieniami rozprężno-zaciskowymi jest specyficznym rodzajem połączenia wtłaczanego, zaś pierścieniami zaciskowymi specyficznym rodzajem połączenia skurczowego. Zalety pierścieni rozprężno-zaciskowych: Uniwersalne zastosowanie: ponieważ poprzez odpowiedni dobór ilości pierścieni RfN 8006 oraz ich wielkości, jakości wykonania i ilości śrub zaciskających, można tak skonstruować połączenie, że ze względu na naciski powierzchniowe, materiały, wymiary piasty i możliwości zabudowy połączenie może spełnić wszystkie postawione warunkom pracy wymagania. Przenoszenie dużych sił obwodowych: ponieważ można umieścić kilka pierścieni jeden za drugim, a przenoszone momenty i siły wzdłużne rosną w postępie geometrycznym (patrz Obliczenia ). Bardzo wysoka niezawodność: ponieważ gwarantujemy podane przez nas w katalogach wielkości przenoszonych momentów i sił wzdłużnych. Nie ma przy tym znaczenia, czy połączenie jest statyczne, czy obciążone dynamicznie lub uderzeniowo. Ważnym jest jedynie to aby podane wartości nie zostały przekroczone. Proste wykonanie: ponieważ wał i piasta są gładkie i wykonane bez rowków wpustowych. Pierścienie rozprężno-zaciskowe RfN 8006 mogą być stosowane nawet przy dużych tolerancjach wykonania wału i piasty bez zmniejszenia przenoszonych obciążeń nominalnych. Całkowita zamienność: ponieważ pierścienie RfN 8006 stosuje się nawet przy stosunkowo dużych luzach połączenia i nie wymagają one stosowania dodatkowych ustalających elementów konstrukcyjnych. Pojedyncze pierścienie można zestawiać i zamieniać ze sobą dowolnie.

4 -4- Łatwe pozycjonowanie: ponieważ pierścienie nie wymagają zastosowania elementów ustalających, dlatego piasty mogą być ustawione w dowolnym miejscu i położeniu a następnie zamocowane. Działa uszczelniająco: ponieważ pierścień wewnętrzny i zewnętrzny nie są przecięte, dlatego po zaciśnięciu pierścień RfN 8006 zapewnia szczelność dla gazów i cieczy. Bardzo szerokie zastosowanie: pierścienie RfN 8006 mogą być zastosowane do łączenia na wałach i osiach piast najróżniejszych elementów konstrukcyjnych. Możliwości zastosowania są wszędzie tam gdzie do tej pory stosowano połączenia wtłaczane, wpustowe, wielowypustowe, klinowe itp. Pierścienie mogą służyć do niezawodnego mocowania między innymi kół zębatych, łańcuchowych, zamachowych i pasowych, dźwigni, krzywek, tarcz hamulcowych, sprzęgieł, kołnierzy, wirników śmigieł łodzi i samolotów i wielu innych elementów. Brak przekoszeń i bić: ponieważ połączenie jest typowym bezluzowym połączeniem ciernym. Wysoka odporność na zmianę obrotów i obciążenia: ponieważ ani wał ani piasta nie posiadają rowków, dlatego do obliczeń wytrzymałościowych używa się dużego wskaźnika przekroju na skręcanie W s, a działanie karbu jest szczególnie małe. Prosty montaż: ponieważ nie jest wymagana różnica temperatur pomiędzy wałem i piastą, jak w przypadku połączeń wciskanych. Do montażu pierścieni RfN 8006 używane są handlowe typy śrub i narzędzi. Nie są konieczne prace związane z dopasowywaniem wału i piasty. Prosty demontaż: po poluzowaniu śrub zaciskowych pierścienie RfN 8006 są luźne i łatwo demontowane. Wał i piasta mogą się nawzajem przemieszczać są luźne (patrz Zalecenia montażowo-demontażowe ). Brak zużycia: ponieważ pierścienie rozprężno-zaciskowe RfN 8006 pracują bez elementów ruchomych, mogą być dowolną ilość razy montowane i demontowane. Proste obliczenia: ponieważ przedstawione w przystępnej tabelarycznej formie dane zawierają wszystkie niezbędne informacje techniczne.

5 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Informacje ogólne Połączenie przy użyciu pierścieni rozprężnozaciskowych RfN 8006 jest podobne do połączeń wtłaczanych. W obydwu przypadkach przenoszenie siły wzdłużnej F ax lub momentu obrotowego T następuje poprzez siły tarcia w wyniku nacisku na łączeniach pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i wałem oraz pierścieniem zewnętrznym i piastą. W połączeniach wtłaczanych i skurczowych odpowiednie naciski otrzymuje się poprzez skurcz wywołany podgrzaniem lub ochłodzeniem elementów. W połączeniach z pierścieniami RfN 8006 naciski otrzymuje się poprzez promieniowe przemieszczenie pierścieni wewnętrznego i zewnętrznego w wy-niku dociśnięcia do siebie powierzchni stożkowych dwóch pierścieni dociskowych. Pierścień RfN 8006 Pierścienie rozprężno-zaciskowe nie są pierścieniami samocentrującymi. Dokładność ruchu obrotowego zamocowanego elementu zależy od dokładności centrowania jego piasty na wale, na co składa się luz pomiędzy powierzchnią centrującą piasty a wałem oraz długość powierzchni centrującej. Karta katalogowa Tabela wymiarowa zawiera wymiary i parametry potrzebne do zastosowania pierścieni RfN 8006: Rys.1 Pierścień RfN 8006 dxd, L, l wymiary podstawowe dla pierścieni rozprężno-zaciskowych w stanie nienaprężonym, A t powierzchnia nośna, gdzie d π l Rys. 2 Wymiar x x przemieszczenie kołnierza dociskowego dla 1, 2, 3, 4 pierścieni RfN 8006 łącznie z luzem zabezpieczającym przed dociśnięciem kołnierza do powierzchni oporowej piasty lub uskoku wału. Przekroczenie tych wartości stwarza niebezpieczeństwo, że kołnierz dociskowy zablokuje się zanim zostanie osiągnięty wymagany nacisk pierścieni na powierzchnię wału i piasty A t Tuleja dystansowa: Rys. 3 Tuleja dystansowa d 1 średnica wewnętrzna tulei dystansowej, D 1 średnica zewnętrzna tulei dystansowej, l 1 długość tulei dystansowej. Rys. 4 Kołnierz dociskowy, tuleja dystansowa (docisk od piasty) Rys. 5 Kołnierz dociskowy, tuleja dystansowa (docisk od wału) Tabela zawiera również przenoszone momenty obrotowe i siły wzdłużne oraz wymagane siły zacisku dla wybranego nacisku powierzchniowego równego 100 N/mm 2. p nacisk powierzchniowy pomiędzy pierwszym pierścieniem rozprężno-zaciskowym a wałem, T moment przenoszony przez jeden pierścień rozprężno-zaciskowy przy p = 100N/mm 2, T max maksymalny moment obrotowy, F ax przenoszona przez jeden pierścień rozprężno-zaciskowy siła wzdłużna dla p = 100 N/mm 2, F A siła zacisku niezbędna dla otrzymania nacisku p = 100 N/mm 2, T, F ax i F A są wprost proporcjonalne do nacisku powierzchniowego p i mogą zostać odpowiednio zmienione. Ze względu na to, że pierścienie nie są przecięte, sumaryczna siła zacisku F A wynosi: F A = F A + F 0 F 0 przybliżona siła zacisku niezbędna do pokonania luzów, dla podanych w tabeli tolerancji wykonania pierścieni, wału i otworu piasty pod pierścienie RfN 8006.

6 -6- Tabela tolerancji wykonania średnic elementarnych pierścieni oraz wału i otworu piasty pod RfN d Element 1) Wał Otwór do 38 E7/f7 h 6 H 7 powyżej 38 E8/e8 h 8 H 8 1) - wartość przybliżona Podane pasowania sprawdziły się bardzo dobrze w praktyce. Oczywiście inne tolerancje wykonania wału i otworu piasty są również możliwe. Chętnie udzielimy dodatkowych informacji. W przypadku zastosowania oferowanych obecnie przez nas również pierścieni przeciętych, siła F 0 nie występuje. W tym wypadku F A = F A Pierścienie przecięte zaleca się stosować w tych przypadkach, gdy materiał piasty lub wału (w szczególności wału drążonego) posiada dużo mniejszy moduł Younga niż stal. Zastosowanie ich zapobiega deformacjom plastycznym wału i piasty (odpowiednie wzory podano na karcie Obliczenia ). Połączenie przeciętymi pierścieniami rozprężno-zaciskowymi nie jest szczelne. Warunki pracy pierścieni: Wartości Fo, T, F ax i F A ewentualnie F A podano dla naoliwionych i wmontowanych pierścieni rozprężnozaciskowych (μ =0,12). Dodatkowe zalecenia podano w Instrukcji montażu i demontażu. Powierzchnie: Wał i otwór piasty pod pierścień powinny posiadać chropowatość powierzchni Ra 1 μm Przy umieszczeniu kilku pierścieni RfN 8006 jeden za drugim, wartości T i F ax oblicza się następująco: T T1 m i Faxn Fax1 0 Pozwala to przy zachowaniu wartości T i F ax na zredukowanie F A i p: F ' An FA m Kolejno dla 2, 3 i 4 pierścieni wartość m = 1.555, 1.86 i 2.03 (Patrz również karty Obliczenia i Przykład obliczeń ). ' i p n p m m

7 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Tabela wymiarowa dxd L L A t F 0 F A T F ax x Waga d 1 D 1 T max mm mm mm mm 2 kn kn Nm N ilość pierścieni mm kg mm mm Nm *6 x 9 4,5 3,7 69-3,7 2, ,0015 6,1 8,9 7,8 *7 x 10 4,5 3,7 80-4,4 3, ,0014 7,1 9,9 10 *8 x 11 4,5 3, , ,0015 8,1 10, x 12 4,5 3, ,6 5,7 5, ,0017 9,1 11,9 8,7 10 x 13 4,5 3, ,95 6, , ,1 12, x 14 4,5 3, ,5 6, ,002 11,1 13, x 15 4,5 3, ,9 7, , ,1 14, x 16 4,5 3, ,4 8, , ,1 15, x 18 6,3 5, ,2 12, , ,1 17, x 19 6,3 5, ,7 13, , ,1 18, x 20 6,3 5, ,1 14, , ,1 19, x 21 6,3 5, ,5 15, , ,1 20, x 22 6,3 5, ,1 16, , ,1 21, x 24 6,3 5, ,6 17, , ,2 23, x 25 6,3 5, , , ,2 24, x 26 6,3 5, ,0 19, , ,2 25, x 28 6,3 5, ,3 21, , ,2 27, x 30 6,3 5, ,9 22, ,01 25,2 29, x 32 6,3 5, ,4 25, ,009 28,2 31, x 35 6,3 5, , ,012 30,2 34, x 36 6,3 5, ,8 28, ,01 32,2 35, x ,1 35, ,02 35,2 39, x ,6 36, ,02 36,2 41, x ,0 38, ,02 38,2 43, x , , ,02 40,2 44, x , , ,03 42,2 47, x , , ,05 45,2 51, x , , ,05 48,2 54, x , , ,05 50,2 56, x , , ,05 55,2 61, x , , ,07 56,2 63, x , , ,07 60,2 67, x , , ,08 63,2 70, x , , ,08 65,2 72, x 79 12, , ,11 70,3 78, x 80 12, , ,11 71,3 79, x 84 12, , ,12 75,3 83, x , ,12 80,3 90, x , ,2 85,3 95, x , ,2 90,3 100, x , ,22 95,3 105, x , , ,4 100,3 113, x , , ,4 110,3 123, x , , ,5 120,3 133, x , , ,85 130,4 147, x , , ,91 140,4 157, x , , ,97 150,4 167, x , , ,02 160,4 177, x , ,5 170,5 190, x , ,6 180,5 200, x , ,7 190,5 210, x , , ,3 200,6 223, x , , ,5 210,6 233, x , , ,5 220,6 243, x , , ,4 230,6 256, x , , ,5 240,6 266, x , ,7 250,8 279, x ,8 260,8 289, x ,9 270,8 299, x ,3 280,8 312, x ,5 290,8 322, x ,7 300,8 332, x , x , x ,

8 -8- dxd mm L mm L mm A t mm 2 F 0 kn F A kn T Nm F ax N x ilość pierścieni mm 380 x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , x , Waga kg d 1 mm D 1 mm T max Nm

9 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Obliczenia Przenoszone momenty obrotowe T Przenoszone siły wzdłużne F ax Pierścień RfN 8006 po włożeniu go w przestrzeń pomiędzy wałem, a otworem piasty jest luźny. Zanim pierścień zacznie powodować zacisk po-między wałem a piastą, musi zostać rozprężony o wielkość występującego luzu. Niezbędną do tego siłę wstępną F 0 [N] oblicza się dla naoliwionych elementów pierścienia RfN 8006 wg wzoru: D d F l S 1) D d gdzie: za S podstawia się wartość największego luzu pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a otworem piasty lub pierścieniem wewnętrznym a wałem (tolerancje dla pierścieni rozprężno-zaciskowych podano w karcie Tablica wymiarowa ). Etap 1 Etap 2 Etap 3 Rys. 1 Etapy działania pierścieni RfN Siły wstępnej F 0 szczególnie dla małych średnic pierścieni RfN 8006 w żadnym wypadku nie wolno pominąć. Dopiero siła dociskająca F A równa: F A = F A F 0 2) powoduje wystąpienie siły F N powodującej przenoszenie momentu obrotowego T pomiędzy wałem i piastą, gdzie: d T FN 2 3) FA ' FN tan 2 4) Dla F N można również zastosować wzór; F N p A t 5) gdzie: p nacisk pomiędzy wałem, a wewnętrznym pierścieniem RfN 8006, A t powierzchnia nośna pierścienia wewnętrzne-go (patrz karta Tabela wymiarowa ). FA ' p A t (tan 2) 6) Nacisk powierzchniowy p pomiędzy zewnętrznym pierścieniem RfN 8006, a piastą wynosi: p' d p 7) D Przenoszony przez pojedynczy pierścień RfN 8006 moment obrotowy T można łatwo obliczyć ze wzoru: FA F0 d T 8) tan 2 2 Wzór oparto na rozkładzie obciążeń występujących przy płaskim dwustronnym klinie. Przyjęto również, że wszystkie powierzchnie kontaktu mają taki sam współczynnik tarcia. Błędy powstałe w wyniku przyjętych założeń są nieznaczne. Rys. 2 Rozkład nacisków Jeśli zastosowano w połączeniu kilka pierścieni rozprężno-zaciskowych RfN 8006, to przenoszony moment całkowity nie jest iloczynem ilości pierścieni RfN 8006 i momentu przenoszonego przez jeden pierścień, lecz wylicza się go z następujące-go wzoru: n q 1 Tn T 9) q 1 gdzie: q jest ilorazem ciągu geometrycznego. tan q 10) tan 2 Zmniejszenie wartości sił normalnych F N dla poszczególnych pierścieni RfN 8006, w połączeniu kilkoma pierścieniami, spowodowane tarciem pokazano na rys.2. Dla geometrii pierścieni RfN 8006 (tan = 0,3) i doświadczalnie określonego współczynnika tarcia ( = 0,12) można określić iloraz q : q = 0,555 11) Uwzględniając powyższe wzory dla zamontowanych n pierścieni rozprężno-zaciskowych RfN 8006 można zapisać następująco: Liczba pierścieni Przenoszony moment obrotowy n T n 1 T. 1 1 = 0,111. F. A d 2 T. 1 1,555 = 0,173. F. A d 3 T. 1 1,86 = 0,206. F. A d 4 T. 1 2,03 = 0,226. F. A d Przenoszoną przez pierścienie rozprężno-zaciskowe siłę wzdłużną F ax oblicza się z następującej zależności: 2T F ax d 12)

10 -10- Sumaryczny moment obrotowy T R Przy jednoczesnym działaniu momentu obrotowe-go i siły wzdłużnej należy sprawdzić, czy moment sumaryczny T R może być przeniesiony przez pierścienie rozprężno-zaciskowe. 2 2 d T R Tg Fg 13) 2 gdzie: T g Moment maksymalny do przeniesienia, F g Siła wzdłużna maksymalna do przeniesienia, d średnica wału. Obciążenie poprzeczne F r Jeżeli pierścienie RfN 8006 obciążone są siłami poprzecznymi, to nacisk powierzchniowy p (patrz Tabela wymiarowa ), otrzymany w wyniku ich zaciśnięcia pomiędzy wałem i piastą musi być większy od nacisku p rad od obciążenia poprzecznego F r. F r p rad 14) d l gdzie: d średnica wału, l szerokość styku pierścienia RfN Przy obliczeniach dla piasty i wału drążonego (patrz karta Obliczenia dla piasty i wału drążone-go ) należy uwzględnić nacisk sumaryczny (p + p rad ). Obliczanie kołnierza dociskowego Ponieważ siły działające na kołnierz dociskowy są znaczne, dlatego żeby nie ulegał on odkształceniom plastycznym powinien być odpowiednio sztywny. Jeśli kołnierz dociskowy będzie za mało sztywny, może się zdeformować i zacisnąć na wale co spowoduje zmniejszenie się siły dociskającej F A. Podane niżej wzory otrzymano empirycznie i sprawdziły się one w dotychczasowej praktyce. Średnica podziałowa pod śruby mocujące d LN, d LW : d LN = D d G 15) d LW = d 10 d G 16) Grubość kołnierza dociskowego S F : S F d (1 a) 17) dla śrub 8.8 (R p0,2f 295 N/mm 2 ) 1 ) G SF dg (1,5 a) 18) dla śrub 10.9 i 12.9 (R p0,2f 345 N/mm 2 dla 10.9) (R p0,2f 450 N/mm 2 dla 12.9) 1 ) 1) użyta liczba śrub a możliwa liczba śrub R p0,2f granica plastyczności materiału kołnierzy dociskowych, 2) śruby wg normy DIN 912 na średnicy d L, łeb przy łbie (patrz tabela Średnica podziałowa pod śruby mocujące d LN, d LW ). Równania na S F są ważne tyko razem z równania-mi na d LN lub d LW. Równania na d LN lub d LW powinny być spełnione możliwie dokładnie, ponieważ nawet nieznaczne odstępstwa mogą spowodować uszkodzenie pierścieni RfN Rys.9 Mocowanie kołnierza na piaście Rys.10 Mocowanie kołnierza na wale. Obliczanie i dobór śrub Z podanych wcześniej równań wynika, że wielkość przenoszonego momentu obrotowego połączenia jest wprost proporcjonalna do efektywnej siły dociskającej F A. Dlatego należy zwrócić uwagę na obliczenia dotyczące elementów dociskających, którymi najczęściej są śruby oddziałujące poprzez kołnierz dociskowy na pierścienie rozprężnozaciskowe. Śruby wg DIN 912, 933 i 961 patrz Tabela wymiarowa śrub. Klasa 5,6 6,6 6,8 6,9 8,8 10,9 12,9 14,9 R p0,2 [N/mm ] 2)

11 -11- Poniższa tabela zawiera najważniejsze dane najczęściej stosowanych wymiarów gwintów i klas śrub dociskających. Gwint normalny, metryczny dg TA FV TA FV TA FV M 4 2, , , M 5 6, , M (M 7) M (M 9) M M M M M M M M M M T A - moment dokręcenia śruby [Nm] F V - siła dociskająca [N] (dla śrub naoliwionych, μ smar = 0,14) W podanych wcześniej tabelach ma miejsce prawie liniowa zależność pomiędzy T A, R p0,2 i F V Dla nie podanych w tabelach wymiarów i klas śrub można zastosować wzór: TA FV 0,150 h smar (0,578 df ra ) gdzie: h skok gwintu, μ smar współczynnik tarcia gwintu i powierzchni łba ( = 0,14 dla śrub naoliwionych), d F średnica podziałowa gwintu, r A promień powierzchni oporowej łba śruby.

12 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Tablica wymiarowa śrub Śruby cylindryczne z łbem walcowym i gnieździe sześciokątnym Wymiary b nominalne Gwint d G M 5 M 6 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M D 8, e min 4,58 5,72 6,86 9,15 11,43 13, ,44 19,44 21,73 21,73 k r 1 min 0,2 0,25 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 1 s nominalne t min 2, ,5 d 2 1) 5,5 6, Śruby z łbem sześciokątnym i gwintem metrycznym wg DIN EN (DIN 933), klasa A i B Wymiary Gwint d G M 5 M 6 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 a max 2,4 3 3,75 4,5 5, ,5 7,5 7,5 9 9 c max 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 min e A 8,79 11,05 14,38 18,9 21,1 24,49 26,75 30,14 33,53 35,72 39,98 45,2 min e B 8,63 10,89 14,2 18,72 20,88 23,91 26,17 29,56 32,95 35,03 39,55 45,2 k nominalne 3,5 4 5,3 6,4 7,5 8, ,5 12, r min 0,2 0,25 0,4 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 0,8 0,8 1 s nominalne d 2 1) 5,5 6,

13 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Średnica podziałowa otworów pod śruby mocujące Śruby cylindryczne z łbem walcowym i gniazdem sześciokątnym Gwint d G Ilość śrub M 5 M 6 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 minimalna średnica podziałowa otworów Śruby z łbem sześciokątnym wg DIN EN Gwint d G Ilość śrub M 5 M 6 M 8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 minimalna średnica podziałowa otworów

14 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN 8006 Przykład obliczeń Następujące przykłady pokazują dobór pierścieni do wartości podanych w Tabeli wymiarowej pierścieni RfN Należy jednak zwrócić uwagę na to, że wartości T, F ax i F A są proporcjonalne do nacisku powierzchniowego p. Wartości podane w tabeli dotyczą p = 100 N/mm 2. Przykład 1 Jeden pierścień 70 x 79 RfN 8006 ma przenosić moment obrotowy max Nm, przy czym pierścień mocowany jest na piaście. Granica plastyczności wału R p0,2n = 335 N/mm 2 a piasty R p0,2w = 215 N/mm 2 Moment dokręcający i liczba śrub zaciskowych: Wybrano np. śruby M 12 DIN , tak więc T A = 86 Nm, F V = N. Przenoszony moment obrotowy będzie założony początkowo przy T 1 = 2000 Nm. Dla F A = N: T 1 = Nm. Dla T 1 = Nm: T ' A N 1120 F 0 = N F A = F A + F 0 = = N Liczba z śrub M 12: F A FV z FV FA z 7.6 ; wybrano 8 F V d LN = D d G = = 101 mm minimalna średnica podziałowa śrub = 52 mm. Przenoszony moment obrotowy T 1 : F A = F. V z = = N F A = F A - F 0 = = N Przy F A = N T 1 = Nm. Przy F A = N wynika T Nm Wymagana średnica zewnętrzna piasty D N : przy F A = N p = 100 N/mm 2 przy F A = jest: p p' D d 70 p 190 D 79 N D R R p0,2n p0,2n C C N / mm N / mm 3 3 p' d p' 215 0, mm 215 0,8 168 G Dopuszczalny nacisk powierzchniowy na wał: R p0,2w > p 335 > 190 Wymiar kołnierzy: d LN = 101 mm (patrz punkt a)) S F = d G (1 + a) 8 a 0,5 16 S F = 12 (1 + 0,5) = 18 mm R p0,2f 295 N/mm 2 Przykład 2 Piasta z przykładu 1 ograniczona jest średnicą zewnętrzną 145 mm a wał powinien zostać owiercony: Wymagana granica plastyczności materiału piasty: R p0,2n D D N N d D d D G G tin tin 0, R p0,2 285 N/mm N / mm Dopuszczalna średnica otworu wału d B : d B d R p0,2w R 2 p C p0,2n , mm

15 -15- Sumaryczny moment obrotowy T R Przy jednoczesnym działaniu momentu obrotowego i siły wzdłużnej należy sprawdzić, czy moment sumaryczny T R może być przeniesiony przez pierścienie rozprężno-zaciskowe. 2 2 d T R Tg Fg 13) 2 gdzie: T g Moment maksymalny do przeniesienia, F g Siła wzdłużna maksymalna do przeniesienia, d średnica wału. Obciążenie poprzeczne F r Jeżeli pierścienie RfN 8006 obciążone są siłami poprzecznymi, to nacisk powierzchniowy p (patrz Tabela wymiarowa ), otrzymany w wyniku ich zaciśnięcia pomiędzy wałem i piastą musi być większy od nacisku p rad od obciążenia poprzeczne-go F r. F r p rad 14) d l gdzie: d średnica wału, l szerokość styku pierścienia RfN Przy obliczeniach dla piasty i wału drążonego (patrz karta Obliczenia dla piasty i wału drążonego ) należy uwzględnić nacisk sumaryczny (p + p rad ). Obliczanie kołnierza dociskowego Ponieważ siły działające na kołnierz dociskowy są znaczne, dlatego żeby nie ulegał on odkształceniom plastycznym powinien być odpowiednio sztywny. Jeśli kołnierz dociskowy będzie za mało sztywny, może się zdeformować i zacisnąć na wale co spowoduje zmniejszenie się siły dociskającej F A. Podane niżej wzory otrzymano empirycznie i sprawdziły się one w dotychczasowej praktyce. Średnica podziałowa pod śruby mocujące d LN, d LW : d LN = D d G 15) d LW = d 10 d G 16) Grubość kołnierza dociskowego S F : S F d (1 a) 17) G dla śrub 8.8 (R p0,2f 295 N/mm 2 ) 1 ) SF dg (1,5 a) 18) dla śrub 10.9 i 12.9 (R p0,2f 345 N/mm 2 dla 10.9) (R p0,2f 450 N/mm 2 dla 12.9) 1 ) 1) użyta liczba śrub a możliwa liczba śrub R p0,2f granica plastyczności materiału kołnierzy dociskowych, 2) śruby wg normy DIN 912 na średnicy d L, łeb przy łbie (patrz tabela Średnica podziałowa pod śruby mocujące d LN, d LW ). Równania na S F są ważne tyko razem z równaniami na d LN lub d LW. Równania na d LN lub d LW powinny być spełnione możliwie dokładnie, ponieważ nawet nieznaczne odstępstwa mogą spowodować uszkodzenie pierścieni RfN Rys.9 Mocowanie kołnierza na piaście Rys.10 Mocowanie kołnierza na wale. Obliczanie i dobór śrub Z podanych wcześniej równań wynika, że wielkość przenoszonego momentu obrotowego połączenia jest wprost proporcjonalna do efektywnej siły dociskającej F A. Dlatego należy zwrócić uwagę na obliczenia dotyczące elementów dociskających, którymi najczęściej są śruby oddziałujące poprzez kołnierz dociskowy na pierścienie rozprężnozaciskowe. Śruby wg DIN 912, 933 i 961 patrz Tabela wymiarowa śrub. Klasa 5,6 6,6 6,8 6,9 8,8 10,9 12,9 14,9 R p0,2 [N/mm ] 2)

16 -16- Poniższa tabela zawiera najważniejsze dane najczęściej stosowanych wymiarów gwintów i klas śrub dociskających. Gwint normalny, metryczny dg TA FV TA FV TA FV M 4 2, , , M 5 6, , M (M 7) M (M 9) M M M M M M M M M M T A - moment dokręcenia śruby [Nm] F V - siła dociskająca [N] (dla śrub naoliwionych, μ smar = 0,14) W podanych wcześniej tabelach ma miejsce prawie liniowa zależność pomiędzy T A, R p0,2 i F V Dla nie podanych w tabelach wymiarów i klas śrub można zastosować wzór: TA FV 0,150 h smar (0,578 df ra ) gdzie: h skok gwintu, μ smar współczynnik tarcia gwintu i powierzchni łba ( = 0,14 dla śrub naoliwionych), d F średnica podziałowa gwintu, r A promień powierzchni oporowej łba śruby.

17 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Zalecenia montażowodemontażowe Montaż Przenoszenie sił następuje poprzez naciski i siły tarcia pomiędzy powierzchniami styku piasty, wału i pierścieni RfN Należy zwrócić szczególną uwagę na dokręcanie śrub dociskowych i jakość wykonania powierzchni styku (patrz punkt 1) 1. Żeby przeprowadzić montaż wału i piasty przy pomocy pierścieni rozprężno-zaciskowych, wszystkie powierzchnie czynne kontaktu, również powierzchnie gwintu i oporowe łbów śrub muszą być czyste i naoliwione (nie używać dwusiarczku molibdenu) 2. Montaż poszczególnych części przeprowadzić wg następującej kolejności: a/ piasta. b/ tuleja dystansowa dla odsunięcia pierścieni RfN 8006 od podcięcia (podtoczenia), przy braku podcięcia można nie stosować tulei dystansowej. c/ pierścienie rozprężno-zaciskowe zgodnie z rys. montażowym (obydwie części muszą dać się łatwo montować i nie mogą się w żadnym wypadku zakleszczać). d/ tuleja dystansowa i kołnierz dociskowy, lub kołnierz dociskowy z pierścieniem oporowym. Należy zwrócić uwagę, żeby części lekko się przesuwały. e/ śruby dociskowe. Śruby przed montażem należy dobrze naoliwić (nie używać dwusiarczku molibdenu). Śruby muszą się dać lekko i wystarczająco głęboko wkręcać. Nie używać żadnych podkładek płaskich, sprężystych bądź innych. 3. Śruby dociskowe lekko dokręcić i ustawić piastę. 4. Śruby dokręcać równomiernie na krzyż w dwóch lub trzech etapach aż do osiągnięcia podanego w tabeli momentu dokręcenia T A. 5. Kontrolę momentu dokręcenia śrub przeprowadzić w kolejności ich rozmieszczenia. Montaż jest zakończony, kiedy podanym momentem nie można już bardziej dokręcić żadnej śruby. 6. Sprawdzenie odległości x. Kołnierz dociskowy w żadnym przypadku nie może dotykać powierzchni czołowej piasty. Szczelina na całym obwodzie powinna być możliwie jednakowa. Rys 1. Pierścień RfN widok i przekrój pierścień zewnętrzny pierścień wewnętrzny Demontaż Stożki pierścienia wewnętrznego i zewnętrznego w pierścieniach rozprężno-zaciskowych RfN 8006 dobrano tak aby nie wystąpiło połączenie samohamowne. Po odkręceniu ostatniej śruby połączenie powinno się poluzować. Ewentualnie wystarczą lekkie uderzenia powodujące zluzowanie połączenia. Użycie ściągaczy zazwyczaj powoduje uszkodzenie powierzchni osadczej na wale (rysy wzdłuż osi). Jeżeli nadal będą występowały problemy przy demontażu pierścieni, przyczyny mogą być następujące: 1. Nastąpiło zatarcie się połączenia (pierścienie RfN 8006 dociśnięto zbyt małą siłą, przez co przenoszony moment był za mały, lub nastąpiło przeciążenie i pracowały one jak sprzęgło przeciążeniowe). 2. Wał, tuleje dystansowe, kołnierz dociskowy lub piasta zostały wykonane bez zachowania zalecanych tolerancji. 3. Powierzchnie współpracujące elementów połączenia zostały wykonane zbyt zgrubnie. 4. Współczynnik tarcia jest większy niż 0,15 (np. zbyt duże zabrudzenie powierzchni trących styku). Stale chromowe mają tendencje do zatarcia i mają większy współczynnik tarcia. 5. Pierścienie rozprężno-zaciskowe zostały zbyt mocno odkształcone rozciągnięte (np. ze względu na zbyt mało sztywną piastę). 6. Powierzchnie wału lub piasty przed lub za miejscem osadzenia pierścieni są silnie skorodowane (miejsce bezpośredniego osadzenia - styku nie powinno korodować). 7. Śruby zostały dociągnięte nierównomiernie. Wymienione wyżej problemy przy demontażu połączenia zależą tylko od materiału elementów połączenia, rozwiązania konstrukcyjnego lub sposobu przeprowadzenia montażu, dlatego można zawsze ich uniknąć. Rys 2. Dokręcanie śrub dociskowych i odstęp x

18 Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Wskazówki konstrukcyjne kołnierz dociskowy śrub y pierścień RfN 8006 Rys. 1 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Zasada działania Rys. 2 Pierścień RfN 8006 źle! Rys. 3 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Przedstawione połączenie jest nieprawidłowe. Strzałki pokazują najczęściej występujące wady konstrukcyjne. prawidłowo! centrowanie Rys. 4 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Powyższe rozwiązanie konstrukcyjne sprawdziło się bardzo dobrze w wielu zastosowaniach. wał tuleje dystansowe piasta centrowanie źle! Rys. 5 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Konstrukcja ta posiada kilka wad które wskazano strzałką. prawidłowo! Rys. 6 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Powyższe rozwiązanie konstrukcyjne jest prawidłowe i sprawdziło się bardzo dobrze w wielu zastosowaniach. źle! Rys. 7 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Duża średnica gwintu nakrętki wymaga dla zapewnienia odpowiedniej wzdłużnej siły dociskającej użycia stosunkowo dużego momentu przy dokręceniu, który przy dokręcaniu ręcznym trudny jest do osiągnięcia. To rozwiązanie konstrukcyjne jest nieprawidłowe. źle! osie symetrii mogą pokrywać się tylko przy niewielkich siłach i obciążeniach Rys. 8 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Promień średnicy podziałowej gwintu jest mniejszy od promienia tarcia pomiędzy nakrętką, a pierścieniem zewnętrznym RfN Powoduje to wzrost momentu dokręcenia (i momentu oporowego).

19 -19- pr niekorzystnie! prawidłowo! Rys. 9 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. W zależności od wymaganego momentu dokręcenia i niezbędnej wzdłużnej siły dociskającej maksymalna wielkość nakrętki dla tego rozwiązania konstrukcyjnego to około M33 ewentualnie M36. Nakrętkę należy przy tym zabezpieczyć przed odkręceniem. Rozwiązanie to jest niekorzystne. niekorzystnie! Rys. 10 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Moment dokręcenia niezbędny do otrzymania wymaganej dociskowej siły wzdłużnej jest w przybliżeniu proporcjonalny do średnicy gwintu. Dlatego, szczególnie przy dużych średnicach gwintu momenty dokręcenia (i momenty oporowe) są stosunkowo duże. prawidłowo! Rys. 11 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Podzielony, na równomiernie rozłożone na obwodzie koła śruby dociskające, moment dokręcenia jest o wiele mniejszy. Śruby po dokręceniu zasadniczo nie podlegają innym dodatkowym obciążeniom i są dobrze zabezpieczone naprężeniami montażowymi. Rys. 12 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Należy unikać, jeśli to tylko możliwe, centralnie dociskających nakrętek i stosować wiele rozmieszczonych na wale śrub. Momenty dokręcenia przypadające na każdą śrubę są zdecydowanie mniejsze. niekorzystnie! Rys.13 Mocowanie wału drążonego przy użyciu dwóch pierścieni RfN W pokazanej konstrukcji następuje, w wyniku nacisków powierzchniowych pomiędzy pierścieniami zewnętrznymi RfN 8006 a otworem piasty, zwiększenie się ( rozciągnięcie ) średnicy zewnętrznej wału drążonego, co powoduje zmniejszenie się luzów w łożysku. Prawidłowa praca łożyska jest zagrożona. Rozwiązanie konstrukcyjne jest niekorzystne, ewentualnie w przypadku zamierzonej produkcji seryjnej należy je bardzo dokładnie przebadać. prawidłowo! Rys.14 Mocowanie wału drążonego przy użyciu dwóch pierścieni RfN Miejsce posadowienia łożyska znajduje się poza działaniem naprężeń rozciągających w piaście. Nie należy obawiać się zmniejszenia luzów w łożysku. Rozwiązanie powyższe zostało zastosowane wielokrotnie.

20 -20- Rys.15 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Rys.16 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Rys.17 Pierścienie RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie piasty przy użyciu 2 pierścieni rozprężnozaciskowych RfN Bazę mocowania wydłużono wstawiając pomiędzy pierścienie tuleję dystansową. Rys.18 Pierścienie RfN 8006, mocowanie na wale. Mocowanie piasty przy użyciu 2 pierścieni rozprężnozaciskowych RfN Bazę mocowania wydłużono wstawiając pomiędzy pierścienie tuleję dystansową. Rys.19 Pierścienie RfN 8006, mocowanie dwustronne na piaście. Konstrukcja ta pozwala na przeniesienie przez 4 pierścienie RfN 8006 trzykrotnego obciążenia przenoszonego przez 1 pierścień RfN Rys. 20 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Wał z odsadzeniem. Rys. 21 Pierścienie RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie piasty przy użyciu 2 pierścieni rozprężnozaciskowych RfN 8006 umieszczonych jeden za drugim. Kołnierz dociskowy wpuszczony w piastę. Rys. 22 Pierścień RfN 8006, mocowanie na wale. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Wał z odsadzeniem. Kołnierz dociskowy wpuszczony.

21 -21- Rys. 23 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Pierścień zewnętrzny RfN 8006 nie został wprowadzony całą swą długością w otwór piasty. Przy dużych siłach dociskających ulegnie on plastycznemu odkształceniu (powstanie wywinięcie odsadzenie) co uniemożliwi prawidłowy zacisk. Rys. 24 Pierścień RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie piasty przy użyciu 1 pierścienia rozprężno-zaciskowego RfN Pierścień zewnętrzny RfN 8006 został wprowadzony całą swą długością w otwór piasty. (głębokość otworu = szerokości pierścienia zewnętrznego). Siła dociskowa zostanie skutecznie przekształcona w nacisk promieniowy. Rys. 25 Pierścienie RfN 8006, mocowanie na wale. Mocowanie kół zębatych stożkowych przy użyciu 2 pierścieni rozprężno-zaciskowych RfN 8006 dla każdej piasty. Pierścienie RfN 8006 umożliwiają łatwą regulację kół. Rys.26 Pierścienie RfN 8006, mocowanie na piaście. Mocowanie koła łańcuchowego przy użyciu 3 pierścieni rozprężno-zaciskowych RfN Szczególną zaletą tego rozwiązania jest możliwość dokładnego ustawienia koła łańcuchowego. Rys. 27 Zamknięcie rury pierścieniem RfN Pierścienie RfN 8006 uszczelniają połączenie hermetycznie, dlatego mogą być stosowane jako zamykadła rur. Rys. 28 Zamocowanie dwóch kół pasowych rowkowych, każdego dwoma pierścieniami RfN Rozwiązanie to umożliwia niskim nakładem zamocować bezpiecznie z możliwością łatwego ustawienia dwóch kół pasowych rowkowych.

22 -22- Pierścienie rozprężno-zaciskowe typ RfN Przykłady zastosowania Ładowarka łopatowo-taśmowa HL 290R pierścienie RfN 8006 służą do mocowania ramion łopaty. Fab. Salzgitter Maschinen AG. DEMAG - mały podnośnik łańcuchowy PK1 mocowanie tarczy hamulcowej przy użyciu pierścieni RfN Fab. DEMAG-Zug Suwnica pomostowa - mocowanie koła jezdnego pierścieniami RfN Fab. Krupp-Ardelt, Wilhelmshaven. Skręcarka - mocowanie wieńca jarzma pierścieniami RfN Fab. Mali & Bruder Maszyna wiertnicza ROC pierścienie RfN 8006 służą do mocowania koła łańcuchowego i zębatego. Fab. Atlas Copco Pompa śrubowa - mocowanie kół zębatych walcowych pierścieniami RfN Fab. Joh. Heinr. Bornemann. 1.10

23 Kołowy zestaw jezdny - użycie pierścieni RfN 8006 do mocowania koła łańcuchowego. Kruszarka udarowa SHV/SHN - mocowanie koła pasowego rowkowego pierścieniami RfN Fab. Kleemann Spycharka gąsienicowa - użycie pierścieni RfN 8006 w przekładni kierowniczej. Skręcarka - mocowanie wieńca jarzma pierścieniami RfN Fab. Stolberger Maschinen- und Apparatebau GmbH Pompa olejowa - mocowanie kół zębatych pierścieniami 90x101 RfN Fab. Kosaka Laboratory Ltd. Japonia Koparka z kołem czerpakowym - użycie pierścieni 580x630 RfN 8006 do mocowania czopu koła czerpakowego na wale drążonym. -23-

24 Tolerancje wg ISO dla wałów i otworów Średnica znamionowa wału (mm) d 11 e 8 e 7 f 8 f 7 g 6 h 11 h 9 h 8 h 7 od do górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna Średnica znamionowa wału (mm) h 6 h 5 j 6 k 6 k 5 m 6 m 5 n 6 p 6 od do górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna Średnica znamionowa otworu (mm) D 11 E 8 E 7 F8 F7 G 6 G11 H 9 H 8 H 7 od do górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna Średnica znamionowa otworu (mm) H 6 J 7 J 6 K 7 K 6 M 7 M 6 N 7 N 6 P 7 od do górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna górna dolna Wszystkie wymiary podano w μm

25 Graniczne wartości plastyczności materiału piast DIN Opis Przybliżony zakres granicy plastyczności [N/mm 2 ] 1629 Bezszwowe rury dla szczególnych wymagań Staliwo do ogólnego stosowania Żeliwo z grafitem płatkowym (żeliwo szare) ,1 umowna granica plastyczności 1692 Żeliwo kowalne Żeliwo z grafitem kulkowym Stopy miedź-cyna, miedź-cyna-cynk Stopy aluminium Wszystkie stale konstrukcyjne Stale do ulepszania cieplnego Żaroodporne stale ferrytyczne Stale nierdzewne