KOLÍKOVÉ SPOJE
KOLÍKOVÉ SPOJE Spoje pevné - nepohyblivé (výjimku může tvořit spoj kolíkem s konci pro roznýtování). Lze je považovat za rozebíratelné, i když častější montáž a demontáž snižuje jejich spolehlivost. Jsou to spoje tvarovým stykem
kolík je v jedné nebo více spojovaných součástech usazen s předpětím způsobeným buď přesahem naráženého kolíku vůči díře, nebo kuželovitostí zaraženého kolíku Součásti jsou svrtány Síly se přenáší mezi spojovanými částmi tečným napětím nebo tlaky mezi stykovými plochami
Použití Lícované kolíky pro zajištění polohy Spojovací kolíky silové nebo tvarové spoje (místo pera) Bezpečnostní střižné kolíky
Druhy kolíků Válcové Kuželové Rýhované
Výhody Jednoduchá výroba mohou nahradit šrouby, nýty, klíny, závlačky, pružné kroužky, pojistky šroubů atd., Součásti pro lícované kolíky se svrtávají Rychlá montáž a demontáž, Relativně levný spoj
Nevýhody: mohou sloužit k přenosu nepříliš velkých sil působících kolmo na osu kolíku a nepříliš velkých krouticích momentů ve spojení hřídele s nábojem, přenese zatížení pouze kolmo na osu (radiální), nikoli ve směru osy (axiální).
Rozdíl mezi kolíkem a čepem Kolík: spojuje součásti s přesahem, nebo kuželovitostí, pevné spojení. Čep: spojuje součásti s vůlí a umožňuje pohyb (kloubové spoje).
A) Podle tvaru Kolíky válcové mají průměr nepatrně větší než je průměr otvoru do kterého se zarážejí. Přesto však může v některých případech dojít k jejich uvolnění, např. při častém rozebírání nebo je-li spoj vystaven rázům a vibracím. Mezi kolíky válcové patří i kolíky s konci pro roznýtování ke kloubovému spoji s roznýtovanými konci, které zabraňují vypadnutí kolíku.
Kuželové kolíky se používají tam, kde požadujeme bezpečnost kolíkového spoje proti uvolnění. Kuželovitost kolíků (1 : 50) zajišťuje jejich samosvornost. Po zaražení kolíku do otvoru vznikne ve stykové ploše tření, podobně jako u klínových spojů. Pro neprůchozí otvory, kdy nelze kolík vyrazit z druhé strany, se používají kuželové kolíky s vnějším nebo vnitřním závitem, který usnadňuje jejich demontáž.
Výhody a nevýhody jednotlivých druhů kolíků Výhody kuželových kolíků proti válcovým: dávají přesnější a pevnější spojení, spojení zaručuje stále stejně přesnou vzájemnou polohu součástí i po opakovaném rozebrání. Nevýhody způsobují nesouosost součástí, jsou-li tyto v sobě uloženy s větší vůlí, vyžadují poměrně drahé vystružené díry a zalícování kolíku, nesnášejí otřesy, vyžadují po čase doražení.
Materiál kolíků a provedení otvoru -pro nekalené kolíky se používá nejčastěji automatová ocel 11 140.0 nebo ocel 11 600.0, - pro kalené kolíky oceli třídy 16 a 19, např. 19 421.4, - pro pružné kolíky ocel 11 700.4 či jiné materiály pro kalení, - otvory pro válcový a kuželový kolík je nutné vystružit s tolerancí díry nejlépe H7, otvory pro pružný a rýhovaný kolík jsou bez vystružení s tolerancí díry H12, - pro spojení dvou součástí nebo jejich pojištění se použije válcový kolík s tolerancí m6, čímž s dírou H7 vznikne přechodné uložení, - pro otočné spojení se používá kolík s konci pro roznýtování s tolerancí h11.
Značení kolíků: KOLÍK 12 x 40 ČSN 02 2140 (válcový kolík tvaru B,nezakalený,průměr d=12 mm, délka l=40 mm, z oceli 11 140.0, automatová ocel-st), dle ISO : VÁLCOVÝ KOLÍK ISO 2338 A 10 x 30 St KOLÍK 6 x 30 ČSN EN 22 339 kuželový kolík PRUŽNÝ KOLÍK 8 x 20 ČSN EN ISO 8752 RÝHOVANÝ KOLÍK 4 x 20 ČSN EN ISO 8740 RÝHOVANÝ HŘEB 6 x 30 ČSN EN ISO 8746
Výpočet kolíku:
Kontrola na smyk: s F S 1 Ds S 1 d 4 2
Kontrola na otlačení: F p S 2 p D S 2 = d. b
τs výpočtové namáhání ve smyku (MPa), τds - dovolené namáhání ve smyku (MPa), F síla působící na kolík (N), S1 plocha kolíku namáhaná smykem (průřez) (mm2 ), S2 plocha kolíku namáhaná na otlačení (mm2 ), d průměr kolíku (mm), p výpočtový tlak (otlačení) ve spoji (MPa), pd dovolený tlak (otlačení) ve spoji (MPa), b nejmenší tloušťka spojovaných materiálů (mm).
Příklad: Určete průměr pojišťovacího kolíku, je-li z materiálu 11 140.0 a je zadáno: tloušťka spojovaného materiálu a = 20 mm, b = 10 mm, F = 5 000 N, zatížení střídavé, koeficient bezpečnosti k = 2, materiál obou součástí 11 373.0. Pro materiál 11 140.0 je v tabulkách σpt = 570 980 MPa.
Postup: Při rozdílné tloušťce součástí se kontroluje tlak u součásti s nejmenším rozměrem (tloušťkou). Nejdříve se stanoví dovolené napětí ve smyku a z něho průměr kolíku z pevnostní rovnice. Druhý výpočet průměru kolíku se provede po určení dovoleného tlaku z pevnostní rovnice na otlačení.
Průměr d z kontroly na smyk: τ Ds = 0,6. σ Dt = s F S1 Ds 0,6 Pt 0,6 800 0,6 ciii 0,6 0,6 86,4MPa k 2 F S Ds F 4 F 4 5000 1 Ds d 8, 58mm 2 d Ds 86,4 4
Průměr d z kontroly na otlačení: 0,6 Pt 0,6 370 pd Dd Dt ciii 0,65 72, 2MPa k 2 p F S 2 p D F b d F S 2 p D F 5000 pd d 6, 9mm b p 10 72,2 D
Pro výpočet dovoleného tlaku byl brán materiál s menší pevností, tj. materiál spojovaných součástí. Z výpočtu na smyk a otlačení vychází různé průměry kolíku, proto je nutné volit kolík s větším průměrem