USA
Canada
United Kingdom
Deutschland
México
Brasil
Česká republika
France
España
한국
Malaysia
中国
PolskaDlaczego kołki się przesuwają i jak temu zapobiec
Autor: Miki Shen, Inżynier ds. zastosowań
Boczny ruch zamontowanych kołków, powszechnie nazywany „przesuwaniem się”, może wystąpić w przypadku każdego kołka w zastosowaniach dynamicznych, jeśli nie zostaną przestrzegane odpowiednie wytyczne projektowe. Dotyczy to zarówno kołków litych, jak i kołków sprężystych dzielonych oraz kołków sprężystych zwijanych. Chociaż kołki lite jak i kołki sprężyste mogą się przesuwać, przyczyny mogą być różne dla każdego typu. Niniejszy dokument zawiera omówienie typowych przyczyn ruchu bocznego oraz wytyczne projektowe pozwalające uniknąć tego zjawiska.
Sprężysty kołek dzielony nie może się wyginać, gdy rowek jest zamknięty
Istnieją typowe przyczyny przemieszczania się zarówno kołków litych, jak i kołków sprężystych, takie jak nieprawidłowo dobrane otwory, niewystarczające połączenie i asymetryczne obciążenie. Istnieją również mechanizmy przemieszczania się charakterystyczne dla każdego produktu. Na przykład sztywne kołki lite mogą deformować otwory, powodując powstanie luzu i osłabiając mocowanie. Jeśli kołki sprężyste są odpowiednio dobrane do materiału bazowego i obciążenia, nie powinny one deformować otworów tak jak sztywne kołki lite. Jednak po zamontowaniu szczelina w sprężynowym kołku dzielonym jest w dużej mierze zamknięta. Jeśli nastąpi dalszy ruch, kołek dzielony może uderzyć w szczelinę, w którym to momencie działa jak rura pełna (wykazując takie same właściwości jak kołek lity).
Sprężyste kołki zwijane firmy SPIROL zostały zaprojektowane w celu wyeliminowania wad związanych zarówno z kołkami litymi, jak i sprężystymi kołkami dzielonymi. Sprężyste kołki zwijane są dostępne w różnych wersjach, aby dostosować wytrzymałość i elastyczność kołka do złożenia, w którym jest on stosowany. Lekkie i standardowe kołki zwijane mogą zapobiegać uszkodzeniom otworów w miękkich i kruchych materiałach, co często ma miejsce w przypadku stosowania kołków litych lub kołków dzielonych. Ponadto, w przeciwieństwie do kołków sprężystych dzielonych, kołki zwijane nie mogą „uderzać” w otwory, ponieważ posiadają szew zamiast szczeliny.
Sprężyste kołki zwijane i sprężyste kołki dzielone są sprężynami funkcjonalnymi. Po zamontowaniu kołki są ściskane, a napięcie sprężyny zapewnia utrzymanie w złożeniu. Jak wspomniano wcześniej, sprężyste kołki zwijane nie mogą się zderzać, dzięki czemu pozostają elastyczne w złożeniach. Chociaż sprężyste kołki zwijane zapewniają krytyczną elastyczność w sztywnych złożeniach, bardzo ważne jest, aby zapewnić ich symetryczne obciążenie, aby zapobiec powstaniu wektora siły kątowej. Jeśli powstanie wektor siły, może on przekształcić ściskanie promieniowe lub zwijanie się kołka sprężynowego w ruch boczny lub „przesuwanie się”. (Jak pokazano na rysunku 1, obciążenie ściskające na kołku przekłada się na ruch boczny, gdy kołek jest ściskany i obciążony asymetrycznie).
F = obciążenie ściskające na kołku
Fn = siła wywierana promieniowo, gdy kołek jest ściskany i chce się cofnąć
Fnx and Fny = rozdzielczości Fn
Ff = siła tarcia, która utrzymuje kołek w otworze
Rysunku 1
Przesuwanie się występuje, gdy Fnx > Ff
Stożek został wyolbrzymiony, aby zademonstrować siły
Rysunki 2a-c ilustrują niektóre z najczęstszych przyczyn przesuwania się kołków podczas stosowania obu rodzajów kołków sprężystych, jeśli nie zostały one odpowiednio zaprojektowane w złożeniu:
Ryunsek 2a
Jeśli rozmiar otworu jest mniejszy w jednym elemencie, kołek może nie odzyskać wystarczającej sprężystości, aby prawidłowo połączyć się z otworem po przeciwnej stronie. W tym przykładzie środkowy element ma mniejszy rozmiar. W rezultacie nie ma utrzymania na jednym końcu — jeśli otwory są stożkowe, może to stworzyć wektor siły umożliwiający przeniesienie obciążenia przyłożonego podczas obrotu na ruch boczny.
Ryunsek 2b
Jeśli rozmiar otworu jest większy po jednej stronie niż po drugiej, kołek przyjmie stożkowy kształt, dostosowując się do otworów. Kołek pozostaje elastyczny po zamontowaniu. Ponownie, jeśli otwory są stożkowe, może to spowodować powstanie wektora siły umożliwiającego przeniesienie obciążenia przyłożonego podczas obrotu na ruch boczny.
Ryunsek 2c
Jeśli fazy kołka znajdują się w płaszczyźnie ścinania, może to spowodować powstanie wektora siły powodującego przemieszczanie się go, gdy obracający się element uderza w tę powierzchnię kątową.
W jaki sposób projektant może zapewnić prawidłowe obciążenie kołków sprężystych, aby zapobiec ich przemieszczaniu się? Poniżej przedstawiono kilka metod:
ZAWIASY FRYKCYJNE I NA DOPASOWANIE SWOBODNE
W przypadku zawiasów frykcyjnych idealnym rozwiązaniem byłoby precyzyjne dopasowanie wszystkich otworów zarówno w elementach wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Często nie jest możliwe idealne dopasowanie każdej średnicy otworu. Jeśli nie można tego osiągnąć, należy wziąć pod uwagę sprężystość kołka sprężystego (powrót do pierwotnej średnicy przed montażem) w celu określenia odpowiednich tolerancji dla poszczególnych otworów. Rysunek 3 przedstawia sytuację, w której nie można było precyzyjnie dopasować otworów. Rozmiar otworów został tak dobrany, aby kołek był utrzymywany w nieco mniejszych otworach zewnętrznych, a jednocześnie mógł „powrócić” do pierwotnego położenia w otworze środkowym. Ponieważ sprężyna powraca do pierwotnego położenia wraz ze wzrostem odległości, kołek może lepiej kompensować różnice w rozmiarach otworów, jeśli może powrócić do pierwotnego położenia w otworze środkowym. Pomaga to utrzymać kontakt między wszystkimi elementami.
Jeśli pożądane jest swobodne dopasowanie zawiasu, zastosowano by odwrotną metodę — średnica otworów zewnętrznych byłaby większa. Zapewniłoby to optymalną długość połączenia, a kołek mógłby odzyskać tylko niewielką część swojej długości na krótkim odcinku w otworach zewnętrznych. W rezultacie można uzyskać swobodne dopasowanie bez nadmiernego „luzu” lub prześwitu.
Aby uzyskać zawias z dopasowaniem ciernym na rysunku 4, obowiązują te same zasady dotyczące maksymalnej wydajności, zgodnie z którymi wszystkie otwory powinny być dopasowane z najwyższą precyzją, jeśli to możliwe. Różnica między sytuacjami przedstawionymi na rysunku 3 i rysunku 4 polega na tym, gdzie nastąpi powrót sprężyny kołka. Na rysunku 4 swobodna długość rozpiętości jest największa w zewnętrznych elementach, więc powrót kołka będzie największy na końcach, a nie w środku. Na tym schemacie kołek będzie najsilniej utrzymywany w środkowym otworze, podczas gdy na każdym końcu odzyskuje sprężystość, aby utrzymać kontakt z zewnętrznymi ściankami otworu.
Zarówno rysunek 3, jak i rysunek 4 dałyby pomyślny wynik, gdyby dokładnie rozważono właściwości kołka sprężystego w każdej sytuacji. W razie potrzeby można empirycznie wyprowadzić wartości oczekiwanego powrotu sprężyny, które są specyficzne dla średnicy i długości.
A jeśli pożądane byłoby swobodne dopasowanie zawiasu na rysunku 4? To proste — należy upewnić się, że kołek jest utrzymywany na końcach. Element środkowy ma niewielką długość, która pozwala na powrót kołka do pierwotnego położenia, dlatego musi być tylko nieco większy niż otwory zewnętrzne, aby zapewnić luz nad kołkiem.
Ryunsek 3
Ryunsek 4
Warunki przedstawione na rysunkach 3 i 4 są wyolbrzymione dla większej przejrzystości. Luz między elementami również jest wyolbrzymiony. W rzeczywistości znaczna szczelina między elementami spowodowałaby moment zginający, który mógłby również doprowadzić do przemieszczenia kołka, gdyby rzeczywisty luz był tak duży.
WAŁY I PRZEKŁADNIE / ZŁOŻENIA PIAST
Ryunsek 5
Ryunsek 6
Podobnie jak w przypadku zawiasu ciernego, wał i zbiór zębatek/piast wymagają połączenia obu elementów. Idealnie byłoby, gdyby średnica otworów była precyzyjnie dopasowana zarówno do wału, jak i piast, aby wyeliminować wszelkie ruchy kołka w otworach. Rysunki 5 i 6 przedstawiają sytuacje, w których otwory nie mogły być precyzyjnie dopasowane, jednak uwzględniono odzyskiwanie sprężyny. Są one zasadniczo takie same jak na rysunkach 3 i 4. Na rysunku 5 długość swobodnego przęsła jest największa w środku, co jest taką samą sytuacją jak na rysunku 3. Kołek będzie najsilniej utrzymywany w otworach zewnętrznych, podczas gdy w środku powróci do swojego położenia, aby utrzymać kontakt ze ściankami otworu środkowego. Podobnie rysunek 6 przedstawia taką samą sytuację jak rysunek 4. Długość swobodnego przęsła jest największa na końcach, a nie w środku. Kołek będzie najsilniej utrzymywany w środkowym otworze, podczas gdy na każdym końcu odzyska swoją pozycję, aby utrzymać kontakt ze ściankami otworów zewnętrznych. W przypadku wszystkich zastosowań wałów i kół zębatych/piast zaleca się, aby różnica między otworami nie przekraczała 0,05 mm (0,002”). W przeciwnym razie kołek będzie poddawany obciążeniom dynamicznym, gdzie bardzo niewielka zmiana prędkości może oznaczać ogromną zmianę siły działającej na złożenie.
Przesuwaniu się kołków można zapobiec, jeśli podczas projektowania złożenia odpowiednio uwzględni się połączenie, które ma być mocowane kołkami. SPIROL zatrudnia doświadczonych inżynierów, którzy są w stanie zapewnić pomoc od wstępnej koncepcji do kompletnego projektu. Inżynierowie SPIROL są również biegli w identyfikowaniu przyczyn ruchu poprzecznego w dojrzałych projektach, aby pomóc w ciągłym ulepszaniu produktów. Jeśli pracujesz nad nowym projektem lub potrzebujesz pomocy w zakresie istniejącego złożenia, skontaktuj się już dziś z przedstawicielem SPIROL.
Powiązane tematy
Masz problem produkcyjny, którego nie możesz rozwiązać? Nasi eksperci uwielbiają wyzwania. Doradzanie skutecznych rozwiązań spełniających Twoje wymagania jest tym, co robimy najlepiej. Zadzwoń do nas lub wypełnij poniższy formularz, aby się z nami skontaktować!
+48 510 039 345