Jak zapewnić stabilność połączenia śrubowego poprzez zastosowanie ogranicznika zgniotu w połączeniach elementów z tworzywa sztucznego

Aby określić przybliżone różnice w wydajności, wykonywano ręczny montaż różnych kombinacji elementów złącznych. Wyniki są następujące:

Montaż za pomocą śruby z łbem kołnierzowym trwał najkrócej, na drugim miejscu był montaż z ogranicznikiem zgniotu z obrzeżem, który musi być orientowany w przestrzeni. Zgodnie z oczekiwaniami, dodanie trzeciego elementu (podkładki) znacznie spowolniło proces montażu - wymagał on dwukrotnie więcej czasu.

Gdy montaż jest zautomatyzowany, konieczne jest zapewnienie, aby rozwiązanie projektowe było jak najbardziej efektywne. Dodanie trzeciego składnika, takiego jak podkładka, może być niepożądane podczas automatyzacji ze względu na problemy z jej podawaniem i pozycjonowaniem. Inne typowe czynniki wpływające na wydajność obejmują liczbę elementów i łatwość ich orientacji w przestrzeni. Wszystkie śruby, ograniczniki zgniotu z obrzeżem i niektóre podkładki wymagają orientacji w przestrzeni. Ze względu na stosunkowo niewielką różnicę średnicy obrzeża w stosunku do średnicy zewnętrznej i małą długość, ograniczniki zgniotu z obrzeżem jak i podkładki są trudniejsze do mechanicznego pozycjonowania niż śruby. Odwrotnie niż symetryczne ograniczniki zgniotu, które nie wymagają określonej orientacji przy podawaniu. Połączenie ze śrubą z łbem kołnierzowym wymaga kierunkowego podawania tylko jednego elementu, podczas gdy w przypadku ogranicznika zgniotu z obrzeżem lub z podkładką wymagane jest zorientowanie dwóch elementów.

Zastosowanie ogranicznika zgniotu z obrzeżem lub śruby z łbem kołnierzowym w połączeniach rozbieralnych może być rozwiązaniem lepszym o tyle, że nie ma podkładki, którą można by przypadkowo pominąć podczas ponownego montażu. Są one również preferowane w zastosowaniach, w których połączenia występują w wielu miejscach i/lub kontrola jakości jest słaba.

Zasadniczo elementy złączne są najtańszymi elementami w połączeniu. Poniższa tabela pokazuje reprezentatywne ceny dla każdej z poprzednio omówionych kombinacji elementów złącznych, na podstawie rocznego wykonania 1 miliona połączeń śrubowych M6.

W zależności od dostawcy elementów i specyfikacji śrub, mogą się pojawiać niewielkie różnice w kosztach śrub i ograniczników zgniotu. Spośród tych trzech potencjalnych kombinacji metoda z podkładką, śrubą i ogranicznikiem zgniotu bez obrzeża wykazuje najniższy koszt elementów zapewniających powierzchnię nośną połączenia. Jednak, jak wcześniej wspomniano, koszt elementów mocujących jest często najmniej znaczący w porównaniu z całkowitym kosztem montażu.

Poniżej przedstawiono szacunkową analizę całkowitych kosztów każdej z ww. konfiguracji, przy założeniu kosztu pracy w wysokości 50 USD / godzinę i montażu 1 miliona elementów:

W analizie tej nie uwzględniono kosztów administracyjnych związanych z zamawianiem, obsługą i utrzymywaniem zapasów elementów, ani ich dostawców. Dodanie trzeciego elementu może zwiększać te koszty. Dodatkowo, jeśli proces montażu jest zautomatyzowany, technologia wymagana do podawania i pozycjonowania podkładki również zwiększy całkowity koszt. Pomimo tego, śruba z łbem kołnierzowym lub podkładka mogą zastąpić ogranicznik zgniotu z obrzeżem w większości zastosowań, zwiększając efektywność montażu i obniżając jego całkowity koszt.

Dobór najlepszej metody zapewnienia odpowiedniej powierzchni nośnej tworzywa sztucznego w połączeniu śrubowym zależy od wymagań i ograniczeń danego zastosowania. Podkładka może być preferowana w zastosowaniach z mniejszą liczbą połączeń i/lub nierozbieralnych. W zastosowaniach o większej liczbie połączeń, zautomatyzowanych i/lub rozbieralnych, ogranicznik zgniotu bez obrzeża ze śrubą z łbem kołnierzowym jest najłatwiejszy w montażu i zapewnia najniższy całkowity koszt. Obie konfiguracje z podkładką lub śrubą z łbem kołnierzowym stanowią rozwiązanie tańsze niż zastosowanie ogranicznika zgniotu z obrzeżem.

Chociaż w tym artykule podano ogólne wytyczne dotyczące projektowania, zaleca się konsultację z inżynierami ds. wdrożeń specjalizującymi się w zamocowaniach i połączeniach, aby upewnić się, że dla każdego zastosowania wybrano właściwie skonfigurowane elementy złączne.