Kötő gépelemek

 KÖTŐ GÉPELEMEK 

 Általános ismertetésük, felosztásuk ,

A kötő gépelemek két vagy több szerkezeti elem összekötésére használjuk. 
Oldható kötésről akkor beszélünk, ha az alkalmazott kötő gépelem kialakítása és fő jellemzői biztosítják az összekötendő szerkezeti elemek utólagos szétválasztását, vagyis szét és összeszerelhetőségét: 
Az oldható kötések lényeges jellemzője, hogy szerelés után roncsolás- mentesen lehet a kötést újra oldani, majd ismételten újabb kötést létrehozni. Tehát sem a kötőelem, sem pedig a szerkezeti részek anyagában káros változás nem lép fel. 
Az oldható kötések másik fontos jellemzője, hogy a kötő gépelemek szabványosak. 

Az oldható kötések felosztása: 

a) Csavarkötések (kötő- és mozgató csavarok);
b) Ék és reteszkötések; 
c) Csapszeges kötések; 
d) Súrlódásos kötések (önzáró-kúpkötések);
e) Oldható zsugorkötés. 
Nem oldható kötésről akkor beszélünk, ha a kötés az alkatrészek sértülése nélkül nem szüntethető meg. 

A nem oldható kötések felosztása: 

a) Szegecskötés (kötő gépelem a szegecs);
b) b) Hegesztett kötés (kötő gépelem nincs);
c) c) Forrasztott kötés (kötő gépelem nincs);
d) d) Ragasztott kötés (kötő gépelem nincs);
e) e) Zsugorkötés (kötő gépelem nincs); 

 
 Oldható kötések

Csavarkötések

 Alapfogalmak: 

A csavar általánosan használt kötőelem. 
Geometriailag úgy állítható elő, hogy henger palástján egy pontot egyenletes sebességgel mozgatunk a henger tengelyével párhuzamosan, miközben a hengert forgástengelye körül egyenletes sebességgel forgatjuk. Így a paláston keletkezik egy elméleti vonal, a csavarvonal. Ez azonban 
nem alkalmas erőátadásra, kötésre. Az elméleti csavarvonal mentén kialakított különböző profilú test viszont rendelkezik a profil által kialakított felülettel: csavarfelülettel. 
Ismeretes, hogy a csavarmenettel ellátott alkatrészek a csavarorsók és csavaranyák. 
A csavarmenet fő jellemzői: szelvénye (éles, trapéz, fűrész, zsinór), a menetemelkedés iránya (jobb, bal), a bekezdések száma (egy és több) és a menetátmérő. 

 Osztályozás: 

a) Kötőcsavarok. Feladata szerkezeti elemek közrefogása. 
Ha az alkatrészeken furatot készítünk, amelyen keresztül helyezzük a csavarorsót, akkor fejescsavart alkalmazunk. Egyik oldalról tehát a csavarfej, másik oldalról az orsóra ráhajtott anya biztosítja a kötést (1. ábra). 
 
                                          
                                                                                                                                 
 
  1. ábra. Csavarkötés                  2.ábra Csavarkötés ászokcsavarral
 
Ászokcsavart (tőcsavart) alkalmazunk (3. ábra), ha kevés a hely; ilyenkor az egyik alkatrészbe menetes furatot készítünk (átmenő- vagy zsák- furat), amelybe az ászokcsavar menetes végét behajtjuk. A csavar szárára az átmenő furatos másik alkatrészt rátesszük, majd az ászokcsavar másik végén kialakított menetre hajtjuk az anyát és meghúzzuk. 
A kötőcsavarok különleges fajtája a gépek alapozásához szükséges tőcsavar (3. ábra). Csak egyik végük menetes, másik végük olyan kialakítású, hogy meghúzásakor a szár elfordulását megakadályozzák. 

 
              


                                 3. ábra. Alapcsavarok

b) Támasztó csavarokat alkalmazunk akkor, ha szerkezeti elemeket bizonyos távolságban akarunk relatív helyzetben tartani. E csavarok húzásnak vagy nyomásnak vannak kitéve. 
c) Feszítőcsavarok. Gyakran előfordul, hogy két szerkezet nincs mereven összekapcsolva, hanem indokolt a közöttük lévő távolság változtatása. Ilyenkor alkalmazunk feszítőcsavart, amelynek egyik vége jobb, másik bal menetű. 
d) Mozgató orsókról akkor beszélünk, ha a csavarorsó fő feladata a terhelés melletti relatív helyzetváltoztatás. Fő alkalmazási területe a csavaremelőbak (5. ábra), a csavarsajtó (6. ábra). Vasúti kocsik összekapcsolására is alkalmazzák. Az egyik kocsi vonóhorgára akasztják ezt a jobb-bal menetes orsót (kapocshorgot), melynek forgatásával a kocsikat az ütközőig húzzák össze. Menet közben egyik kocsiról a másikra a vontatási erőt az orsó adja át. 

 

           5. ábra Csavaremelő                            6. ábra Csavarsajtó

Csavarmenetek alakiai és faitái: 

A normál métermenet alapszelvénye (7. ábra) legömbölyített végű, egyenlőoldalú háromszöghöz hasonló. A menet élszöge 60°. Alkalmazzák a gépipar egész területén (MSZ 204). A menet tűrését az MSZ 204 finom (f), közepes (k) és durva (d) minőségben írja elő. A finom métermenet (MSZ 205) menetemelkedése kisebb a normál métermenetű csavarokénál. Ez azon átmérőhöz tartozó menetemelkedésekkel az MSZ 203 foglalkozik. A menet tűrését az MSZ 6550 tartalmazza. 


 

                  7, ábra. Normál métermenet alapszelvénye

Normál Whitworth menetszelvénvű csavarok élszöge 55° (8. ábra). Az MNOSZ 201 tartalmazza, de hazánkban 1953-tól új szerkezetekben nem alkalmazható, ezekben ugyanis a menetemelkedés az egy hüvelvkre (menet- átmérő), eső menetszám. Ha z az egy hüvelyekre megadott menetszám , akkor a menetemelkedés mm-re átszámolva (1" = 25,4mm                              


                          8. ábra. Normál Withworth menetszelvény
 
Csőmenet (MSZ 202). Whitworth alapszelvényű, de az 1" -ra eső menetszám több. 
Alkalmazzuk: csővezetékek menetes végeinek kialakítására. 
Trapézmenet (MSZ 207). Csúcsszöge 30° (9. ábra). A laposmenetű csavart helyettesíti, amelyet nem szabványosítottak. Azért nem, mert a trapézmenet szilárdsága, gyárthatósága sokkal jobb a laposmenetnél. 


 
                      9. ábra. Trapézmenet alapszelvénye

Függetlenül ettől, laposmenetű orsókat is használnak mozgató orsóként. Célszerűbb azonban trapézmenetű orsókat használni e célra. 
Zsinórmenet (MSZ 208). 30°-os csúcsszögűek erős legömbölyítéssel (10. ábra). A mm-ben megállapított csavarátmérőkhöz az egy hüvelykre eső menetszám van szabványosítva, így a menetemelkedés mm-ben mindig törtszám. 
Alkalmazzák: Nagy és dinamikus igénybevételeknél, vasúti kocsik kapocshorgaként, az elektromos iparban izzólámpák foglalatának menet- szelvénye, nagyméretű tolózárak, csapok orsóiként, valamint műanyag alkatrészeknél (jól önthetők a lekerekítések). 
Fűrészmenet (MSZ 209). 30°-os szögben hajlik egyik oldala, míg a másik közel laposmenet 
(11. ábra). 
Nagy és dinamikus igénybevételű mozgatóorsóknál alkalmazzuk, ahol az egyik irányba mozgatáskor lényegesen nagyobb terhelést kívánunk biztosítani. 



 
                         10. ábra. Zsinórmenet alapszelvénye



                      11. ábra. Fürészmenet alapszelvénye

 Lapos és élesmenetű csavarnál fellépő erőhatások és nyomatékok. 

Laposmenetű orsót terhelő F tengelyirányú erőt - amely a meneteken egyenletesen oszlik meg - helyettesítsük egy koncentrált erővel, amely a d2 középátmérőnek egy pontjában hat (12. ábra). A menet erőviszonyait a lejtő törvényeinek ismeretében vizsgáljuk. Az anya az F erő hatására az a menetemelkedési szög miatt a lejtőn lefelé mozdulna. Az egyensúly biztosítása érdekében F tangenciális erőt alkalmazunk. Az ábrán is látható 


 
                                                   12. ábra
Erőhatások laposmenetű orsón:
a - a menetet terhelő erők
b - erőviszonyok;
c – vektorháromszög = 0 esetén;
d - vektorháromszög 0 esetén;

lejtővel helyettesítve a csavarmenetet a menetemelkedési szög tangense.

                                       
Az F erő hatására keletkező FN erő a lejtőre merőleges. 
Ha a súrlódástól eltekintünk (=0), akkor a 25. c. ábrán látható 
vektorháromszögben az FN és Ft erők nyílfolytonos zárt vektorsokszöget alkotnak. 
A vektorháromszögből: 
                             
A csavarorsó tengelyére számított nyomaték: 

                        
A valóságban a menetek között a csavarkötés szorításakor és oldásakor súrlódást kell legyőzni. 
Ha számításba vesszük a súrlódási ellenállást (0) a vektorábra megszerkeszthető (12.d.ábra).

Két esetet vizsgáljuk: 

a) A csavarkötés létrehozása (meghúzás). 
A súrlódási ellenállást és a lejtő emelkedését is le kell győzni. Tehát nagyobb erő szükséges a meghúzáshoz. Így a vektorábra (26. ábra) (+) szöggel rajzolható meg. Ha FN1 és FR1 irányát összehasonlítjuk jól szemlélhető, hogy FR1 a felület merőlegesétől lefelé hajlik el a súrlódási kúp félszögével (  ) . 
Az FSl és FNl erők eredője egy kúpfelület palástján belül helyezkedhet el, a súrlódási kúp félszöge a súrlódási tényező értékének függvénye: 

                              tg  = ill.  = arc tg 

A vektorábrából a csavar meghúzásához szükséges kerületi erő: 

                        
A csavar meghúzásához szükséges nyomaték: 
 
                              
  
b) A csavarkötés oldása. 
Ez az eset felel meg az anya oldásának illetve az orsó kicsavarásának. Ekkor a menetek között ébredő súrlódási erő FS2 és az FN2 erőhatások eredője (FR2) a felület merőlegesétől felfelé hajlik el a súrlódási kúp félszögével. (14. ábra)  


 

                       13. ábra.                                                             14. ábra
Vektorábra a csavarkötés                                  Vektorábra a csavarkötés
         meghúzásakor                                                      oldásakor 
 
Így az F és FR2 által bezárt szög ( -) értékű, Az oldáshoz szükséges kerületi erő: 
                                          Ft2 = F˙(tg (-)
A nyomaték pedig: 

                                   

Ha a    , akkor a kötés önzáró, ellenkező esetben az anya az orsóról lecsavarodik a terhelés hatására. 
Ha  =  , akkor az önzárás határesetéről beszélünk. 
Fémes felületek érintkezésénél a súrlódási tényezőt  = 0, 1 értékűnek választva, a  = tg  képlet alapján a súrlódási félkúpszög: 

                                        42’5’’

Ennél kisebb emelkedési szögnél a csavarkötés önzáró.
Élesmenetű csavarok esetén a  profilszög miatt (15. ábra) a tengelyirányú (Ft) erő 
nagyságú lesz. Így a súrlódási tényező:


                             értéküre nő
             
A laposmenetre érvényes összefüggésekbe a ' - t behelyettesítve tg’ =’ alapján a következők írhatók fel. 
A csavar meghúzásához szükséges nyomaték: 
                            
 
a kötés oldása pedig:

  nyomatékkal történik

az önzárás feltétele:

                                                 ’

a látszólagos súrlódási félkúpszög értéke 4
  


                       15. ábra. Élesmenetű csavar vektorábrája 

 Kötőcsavarok és mozgatóorsók igénybevétele, főbb méreteik meghatározása, ellenőrzése. 

A kötőcsavarok igénybevétele lehet: 
A) egyszerű igénybevétel: húzás, nyomás, nyírás;
B) összetett igénybevétel: húzás + csavarás. 
A csavarorsó tengelyével egybeeső igénybevétel a húzás-nyomás. Ebben az esetben a következő a szerelés közben lejátszódó folyamat: 
a) Szereléskor az anyát ütközésig húzzuk (terheletlen állapot). 
b) A csavaranyát feszesen meghúzzuk, ekkor az orsóban előfeszítő erő ébred. 
c) A csavaranyát a hasznos terhelés alatt kell meghúzni, ekkor meg- húzás közben csavarófeszültség is ébred (összetett igénybevétel). 
A mozgatóorsók igénybevétele: húzás, nyomás, csavarás, kihajlás. 


Fő méretek meghatározása 

A szabványos csavarok fő jellemzői a következők: 
a) pontos megnevezés, 
b) b) a menet j ele, 
c) a csavarorsó szerkezeti hossza, 
d) d) a hasznos menethossz. 
Pl.: Hatlapfejü fényes csavar M 20x80x38.

Az orsó hosszát (J ) és a szükséges menethosszat (b) a felhasználás helyétől függően választjuk meg. 
A menet jelét (M: metrikus, Tr: trapéz stb. ) és a külső átmérőt (d) az erő- hatás alapján határozzuk meg. 
A) Ha a csavar terheletlen, csak a meghúzáskor ébredő erővel számolunk. Ennek gyakorlati értéke (húzóterhelés az orsóban) 
Fh = 75…100 Fk, ahol Fk a csavarkulcson kifejtett kézi erő, Fh pedig a húzóerő. 
 
A csavarorsó átmérőjét tengelyirányú F üzemi terhelés esetén a


                    


összefüggés alapján számítjuk. 
A  meg értékét az orsó anyagának F folyási határfeszültségéből és az n biztonsági tényezőből határozzuk meg: 
                                      
Az acélcsavarok szilárdsági tulajdonságait az 5. táblázat tünteti fel. Az n biztonsági tényező értékét 2,5…6 határok között választhatjuk meg. 
B) Ha az üzemi terhelő erő merőleges a csavarorsó tengelyére, a méretezés nyírásra történik:

   ahol I a nyírt keresztmetszet alakjától fűggő tényező

A HuPont.hu segítségével egyszerű a honlap készítés! Programozói tudás nélkül is: Honlap készítés

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat