Podkładki – rodzaje / zastosowania / zalety i wady
W tym artykule przedstawimy niektóre z wielu wersji podkładek. Wyjaśniamy zastosowanie podkładek i rozważamy ich zalety i wady. Zajmujemy się również materiałami metalowymi i plastikowymi.
Ogólne informacje o podkładkach
Podkładki są prawdopodobnie najczęściej stosowanymi elementami połączeń śrubowych w inżynierii mechanicznej. Są one często określane jako podkładki lub podkładki dystansowe i służą do poprawy stabilności, bezpieczeństwa i niezawodności połączeń. Podkładki mogą być wykonane z wielu różnych materiałów.
Aby zapewnić, że podkładki mogą być konsekwentnie produkowane i używane do różnych zastosowań, w wielu normach zdefiniowano standardowe specyfikacje dla wersji specjalnych. Do wyboru są następujące standardy:
- Podkładki DIN 125
- Podkładki DIN 9021
- Podkładki ISO 7093
- Podkładki regulacyjne DIN 988
- Podkładki JIS B 1258 – 2006
- Podkładki JIS B 1256 (F) – 1978
Rodzaje podkładek
Podkładki są dostępne w różnych typach i wersjach, które mogą się różnić w zależności od zastosowania i przeznaczenia.
Poniżej przedstawiono niektóre z najczęstszych rodzajów.
Podkładki: Zazwyczaj jest to okrągły, płaski element z centralnym otworem. Podkładki mogą mieć jednak również inny kształt. Na przykład mogą one mieć kształt klina, kwadratu lub owalu. Powszechne są również specjalne formy, takie jak blokująca podkładka oporowa.
Duże podkładki (w tym podkładki odbojowe) służą do rozprowadzania siły na większej powierzchni, jednocześnie zapobiegając wnikaniu powierzchni styku łba śruby lub nakrętki w powierzchnię materiału.
W zależności od wymagań materiałowych dotyczących wytrzymałości i odporności na korozję, dostępne są podkładki wykonane ze stali nierdzewnej, stali lub innych metali, a także z tworzyw sztucznych.
Zastosowanie podkładek sprężystych zapobiega luzowaniu się śrub lub wkrętów, a tym samym rozluźnieniu połączenia na skutek wibracji lub obciążeń zewnętrznych.
Są one zwykle wykonane z materiału sprężynowego, takiego jak stal sprężynowa i charakteryzują się zakrzywionym lub falistym kształtem, który utrzymuje dodatkowe napięcie między komponentami.
Kształt podkładek sprężynowych generuje dodatkowe tarcie między komponentami, a także przyczynia się do zabezpieczenia połączenia.
Podkładki ustalające: Podkładki ustalające mogą być również konstruowane jako podkładki napinające, pierścienie blokujące, podkładki ząbkowane, ząbkowane podkładki zabezpieczające, ząbkowane podkładki zabezpieczające lub faliste podkładki ząbkowane. Ich konstrukcja lub specjalne elementy blokujące, takie jak zazębiające się zęby lub odkształcenia gwintu, pomagają niezawodnie zabezpieczyć połączenie.
Podkładki te mają ząbki lub rowki po jednej lub obu stronach w celu uzyskania lepszej przyczepności i odporności na poślizg.
Specjalne elementy blokujące na podkładkach ustalających mogą wnikać w gwint śruby lub wkrętu, zapobiegając w ten sposób odkręceniu lub poluzowaniu. Dzięki ząbkowanemu konturowi podkładka może lepiej przylegać do powierzchni styku elementu, co zwiększa odporność połączenia na poślizg.
Sprawia to, że są one szczególnie przydatne w aplikacjach wymagających niezawodnego działania blokującego.
Podkładki stożkowe: Podkładka stożkowa to podkładka, której zewnętrzny kontur jest stożkowy. Ten specjalny kształt umożliwia zmianę odległości między dwoma elementami, dostosowanie nierówności powierzchni, nachylenia lub wyrównania poprzez umieszczenie go pod śrubą lub wkrętem. Podkładka stożkowa jest zwykle umieszczona w taki sposób, że stożkowa strona jest ustawiona w pożądanym kierunku regulacji lub wyrównania.
Podkładki kompensacyjne: Podkładki kompensacyjne można również nazwać podkładkami podporowymi lub podkładkami pozycjonującymi.
Inżynieria mechaniczna i niestandardowe konstrukcje maszyn wykorzystują podkładki kompensacyjne w celu zapewnienia precyzyjnego wyrównania komponentów lub kompensacji niewyważenia i zapobiegania niepożądanym ruchom osiowym. W tym celu podkładki kompensacyjne są umieszczane między ruchomymi częściami, takimi jak: koła zębate i łożyska, aby zapewnić ich prawidłowe wyrównanie i płynne działanie w ramach określonej tolerancji.
W zależności od wymagań materiałowych dotyczących wytrzymałości i odporności na korozję, dostępne są podkładki kompensacyjne wykonane ze stali nierdzewnej, mosiądzu lub innych metali, a także z tworzyw sztucznych.
Podkładki z tworzyw sztucznych: Ze względu na różne właściwości materiału, podkładki z tworzyw sztucznych zapewniają określone korzyści.
Podkładki z tworzyw sztucznych są wykonane z różnych plastików, w tym polietylenu (PE), polipropylenu (PP), polichlorku winylu (PVC), nylonu, poliwęglanu (PC) i wielu innych. Wybór materiału zależy od konkretnych wymagań, np.:
- Wytrzymałość
- Odporność na temperaturę
- Odporność na korozję
- Właściwości izolacyjne
Tarcze plastikowe są lżejsze niż tarcze metalowe, co ułatwia ich obsługę i przetwarzanie. Tworzywa sztuczne są generalnie odporne na korozję, dzięki czemu mogą być stosowane w wilgotnym lub agresywnym środowisku. Tworzywa sztuczne są również dobrymi izolatorami i dlatego dobrze nadają się do zastosowań elektrycznych.
Stosowanie podkładek
W celu zapewnienia właściwego i efektywnego wykorzystania podkładek należy stosować poniższy opis.
Po pierwsze, należy określić, do jakich celów ma być używana podkładka.
Wymagania dotyczące połączenia można teraz wykorzystać do wyboru odpowiedniego typu podkładki.
Optymalny rozmiar i materiał podkładek należy dobrać zgodnie z wymaganiami danego zastosowania. Rozmiar odnosi się do średnicy i grubości lub wysokości podkładki.
Podkładki należy umieścić w odpowiedniej kolejności między łączonymi elementami. Należy się upewnić, że podkładki są rozmieszczone równomiernie i wyśrodkowane, aby zapewnić równomierny rozkład obciążenia.
Podczas montażu należy się upewnić, że moment obrotowy wywierany na łeb śruby lub nakrętkę na podkładce jest zgodny z wymaganymi specyfikacjami. Zbyt niski lub zbyt wysoki moment obrotowy może skutkować zawodnym połączeniem.
Ważna jest regularna kontrola połączenia i komponentów.
Elementy złączne są sprawdzane pod kątem szczelności, zużycia, pęknięć, deformacji i prawidłowego osadzenia. W razie potrzeby połączenie jest dokręcane lub komponenty są wymieniane.
Połączenie śrubowe w połączeniu z tulejami
Dzięki zastosowaniu metalowych tulei można zwiększyć wytrzymałość połączenia śrubowego, w szczególności gdy sama podkładka nie jest wystarczająca do przyjęcia wymaganego obciążenia.
Ponadto metalowe kołnierze mogą lepiej kontrolować moment dokręcania w połączeniach śrubowych, ponieważ w połączeniu generowane są bardziej równomierne naprężenia. To z kolei pomaga zapewnić, że połączenie śrubowe może być prawidłowo dokręcone bez nadmiernego rozciągania lub uszkodzenia.
Wibracje i wstrząsy mogą być znacznie zredukowane w połączeniu z tulejami wykonanymi z tworzyw sztucznych, takich jak guma lub kauczuk. Tuleje wykonane z niemetalu mogą być również stosowane do izolacji elektrycznej i lekkich konstrukcji.
Zalety i wady podkładek
Ze względu na różne materiały, występują również różne zalety i wady podkładek.
Zalety podkładek metalowych
Podkładki metalowe charakteryzują się wysoką stabilnością i mogą być używane pod dużymi obciążeniami bez deformacji, jeśli są odpowiednio dobrane. Są trwałe i odporne na zużycie, co pomaga obniżyć koszty konserwacji.
Metalowe podkładki są również odporne na wysokie temperatury, dzięki czemu mogą być stosowane w środowiskach o wysokiej ekspozycji na ciepło.
Metalowe podkładki są dobrymi przewodnikami elektrycznymi i dobrze nadają się do zastosowań, w których wymagane jest połączenie elektryczne, rozładowanie lub przewodnictwo.
Metalowe podkładki zapewniają doskonałą odporność na ściskanie. Oznacza to, że są one w stanie skutecznie zminimalizować rozszerzanie się elementów złącznych pod obciążeniem. Funkcja ta pomaga utrzymać integralność połączenia i zapewnić stabilność zamocowanego połączenia.
Metalowe podkładki są często produkowane z zachowaniem precyzyjnych wymiarów i tolerancji, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań, w których wymagane jest dokładne pozycjonowanie i wyrównanie.
Zalety podkładek metalowych
Jeśli metalowe podkładki są niepowlekane i nieodporne na chemikalia i/lub korozję, są one podatne na korozję w wilgotnym i agresywnym środowisku.
W porównaniu z podkładkami wykonanymi z gumy lub tworzywa sztucznego, podkładki metalowe mają dużą masę własną, co ma niekorzystny wpływ w zastosowaniach zależnych od masy.
Jeśli metalowe podkładki nie zostaną prawidłowo dobrane i umieszczone, mogą spowodować uszkodzenie śrub, nakrętek lub samego elementu.
Wysokie wahania temperatury mogą spowodować nadmierne rozszerzanie się lub kurczenie, jeśli metalowa podkładka zostanie wybrana nieprawidłowo, co może niekorzystnie wpłynąć na połączenie.
Zalety podkładek plastikowych
Plastikowe podkładki są lżejsze w porównaniu do metalowych, co ułatwia obsługę i zmniejsza masę konstrukcji.
W wilgotnym środowisku lub w kontakcie z agresywnymi mediami, podkładki z tworzywa sztucznego mogą istnieć przy odpowiednim doborze materiału bez korozji lub uszkodzeń.
Plastikowe podkładki są doskonałymi izolatorami i są często używane w zastosowaniach elektrycznych w celu zapewnienia izolacji elektrycznej między komponentami i zapobiegania zwarciom.
Tworzywa sztuczne często mają mniejsze tarcie niż metale, co może przyczynić się do zmniejszenia zużycia komponentów.
Plastikowe podkładki mogą być również stosowane jako izolacja akustyczna, ponieważ mogą tłumić wibracje i hałas.
Ponieważ tworzywa sztuczne mają niską przewodność cieplną, podkładki z tworzyw sztucznych są korzystne w zastosowaniach, w których ważna jest izolacja termiczna.
Wady podkładek plastikowych
Plastikowe podkładki mogą się topić lub odkształcać w wysokich temperaturach. Może to być problematyczne w zastosowaniach, w których występują wysokie temperatury.
W porównaniu do metalu, tworzywa sztuczne są generalnie mniej solidne i mają niższą wytrzymałość na rozciąganie. Oznacza to, że podkładki plastikowe nie są tak odporne w ciężkich zastosowaniach jak metalowe. W rezultacie plastikowe podkładki mogą zużywać się szybciej, dlatego należy je częściej wymieniać.
W pewnych okolicznościach niektóre chemikalia mogą również atakować tworzywa sztuczne, osłabiając je lub rozpuszczając. Dlatego też nie wszystkie podkładki z tworzywa sztucznego nadają się do stosowania w środowiskach z agresywnymi chemikaliami.
Niektóre tworzywa sztuczne nie mogą być poddane recyklingowi lub mogą być poddane recyklingowi z trudem, zwłaszcza tworzywa kompozytowe. Może to utrudniać utylizację i recykling plastikowych podkładek.
