[142]

8.3 Konstrukcja z użyciem klejów

Konstruktor może posłużyć się klejami na dwa sposoby.

  1. Zastosować klej do już istniejącej konstrukcji, dla uzyskania większej zdolności sprzęgła do przenoszenia momentów lub w celu zwiększenia współczynnika bezpieczeństwa. Może to mieć miejsce podczas naprawy sprzęgła lub kiedy zachodzi konieczność ulepszenia konstrukcji.
  2. Uwzględnić zastosowanie kleju już w fazie projektowania, co pozwoli na zmniejszenie sprzęgła i/lub liczby śrub, co wpłynie na obniżenie kosztów i wykonanie urządzenia lżejszego.

Ilustr. 89: Wytrzymałość klejonego i nieklejonego sprzęgła kołnierzowego z 3 i 6 śrubami zaciskowymi.

8.3.1 Porównanie wytrzymałości

Przeprowadzone testy dowiodły, że dzięki przedmontażowemu pokryciu klejem kołnierza sprzęgła, łatwo wydatnie zwiększyć jego zdolność do przenoszenia momentu statycznego. Najmniejszy wzrost wytrzymałości w stosunku do połączenia nieklejonego wynosił 2,6 raza, zaś maksymalny ponad 11 razy. Ilustracja 89 wykazuje, że usunięcie trzech śrub ma mały lub nie ma żadnego wpływu na ostateczną zdolność przenoszenia momentu.

8.3.2 Obliczanie wytrzymałości na skręcanie

W większości wzmocnionych klejem sprzęgieł tarczowych śruby są tak dociągnięte, żeby między kołnierzami nastąpił pełny kontakt metalu do metalu. To powoduje, że produkt rozprowadzony po powierzchni złącza wypełnia wszystkie jej nieregularności. Dzięki temu moment jest przenoszony przez powierzchnię praktycznie przekraczającą 100% teoretycznie osiągalnej powierzchni.

Całkowita zdolność przenoszenia momentu statycznego przez sprzęgło kołnierzowe jest zatem kombinacją wytrzymałości kleju i wytrzymałości mechanicznej. Można ją oszacować posługując się następującym równaniem:

[143]

Zdolność przenoszenia momentu = moment przenoszony mechanicznie + moment przenoszony przez klej

T= 2 x fc x n x F x Ro3 - Ri3 x 1 + Fc x tB2 x Jp
3 Ro2 - Ri2 s Ro

gdzie:

T = Zdolność przenoszenia momentu statycznego przed wystąpieniem poślizgu Nmm
fc = Współczynnik tarcia między kołnierzami (bez kleju)
n = Liczba śrub
F = Siła zacisku (napięcia) 1 śruby N
Ro = Promień zewnętrzny kołnierza mm
Ri = Promień wewnętrzny kołnierza mm
s = Współczynnik rozkładu naprężenia
Fc = Współczynnik korekcji dla obciążenia skręcającego kleju 0,5
tB2 = Statyczna wytrzymałość kleju na ścinanie N/mm2
Jp = Biegunowy moment bezwładności powierzchni klejenia.
Jp = p x (Ro4 - Ri4)
2
mm4

Współczynnik rozkładu naprężenia „s” pozwala na zróżnicowanie siły docisku od wysokiej wartości bezpośrednio przy śrubie do niższej w środku odstępu pomiędzy śrubami. „s” jest zależny od sztywności kołnierza oraz rozstawu śrub. Dla sztywnych kołnierzy zróżnicowanie siły docisku na obwodzie będzie małe i można dla „s” przyjąć wartość 1,0.

Uwaga: We wzorze pominięto obszar zajęty przez śruby, gdyż ma to niewielkie znaczenie dla ogólnej wytrzymałości sprzęgła.

8.3.3 Obciążenia dynamiczne

Powyższa metoda obliczania dotyczy tylko statycznej wytrzymałości sprzęgła. Jednak w praktyce obciążenia przybierają charakter dynamiczny. Przy projektowaniu złącza rutynowo uwzględnia się współczynnik bezpieczeństwa, zaś wytrzymałość dynamiczną można praktycznie określić tylko za pomocą badań symulacyjnych.

W praktyce stosuje się współczynnik bezpieczeństwa 2- do 3-krotnie przekraczający wymagany moment maksymalny.

Ważne jest, aby sprawdzić rodzaj obciążenia sprzęgła, gdyż w złączu mogą wystąpić momenty zginające lub siły poosiowe, które mogłyby wprowadzić naprężenie zmęczeniowe w kleju.

[wstecz] | [poczatek strony ] [dalej]