Wpusty równoległe i stożkowe – normy

Wpusty równoległe i stożkowe to dwa popularne elementy łączące w branży mechaniki. Są one używane do tworzenia połączenia blokującego siłę między dwoma elementami. W tym artykule dokładniej zbadano wpusty dwóch typów i objaśniono obszary ich zastosowań.

Czym są wpusty równoległe?

Wpust równoległy to płaski element wykonany ze stali lub stali nierdzewnej o prostokątnym kształcie, który jest wkładany do rowka na trzonie lub średnicy wiertła. Wpust ma zwykle kąt 90 stopni na końcach i może być dostarczany w wersji prostej lub stożkowej.

Klucz równoległy służy głównie do przenoszenia momentu obrotowego z wału na inny element.

W zastosowaniach przemysłowych jest wiele przykładów użycia wpustów równoległych do zabezpieczenia osi i innych części obrotowych, takich jak przekładnie lub obudowy pomp.

Dostępne są różne typy wpustów równoległych, takie jak wpusty stożkowe lub w kształcie litery T, z których każdy został opracowany specjalnie do konkretnych zastosowań. Na przykład wpusty stożkowe mogą przenosić większe siły niż wpusty w kształcie litery T.

Wybierając odpowiedni wpust równoległy, należy upewnić się, że zarówno rozmiar, jak i materiał są dostosowane do odpowiednich wymagań – w zależności do maksymalnego obciążenia i temperatury otoczenia układu.

Ogólnie rzecz biorąc, połączenia kluczy równoległych oferują wiele korzyści w porównaniu z innymi technikami połączeń, takimi jak spawanie lub klejenie: Są one łatwe w instalacji, w razie potrzeby można je szybko wymienić i mają dużą nośność. Ponadto połączenie jest bardzo precyzyjne dzięki równoległym wpustom, co umożliwia precyzyjną pracę.

Co to są wpusty stożkowe?

Wpust stożkowy składa się z metalowego stożka z prostymi powierzchniami bocznymi (cięcie stożkowe). Większa średnica stożka dokładnie pasuje do odpowiedniego otworu lub rowka klinowego w drugiej części wału. Rowek wału w drugiej części.

Wpust stożkowy jest często używany w obrabiarkach, takich jak frezarki, lub w przekładniach zębatych.

Jedną z najważniejszych cech wpustów stożkowych jest ich zdolność do przenoszenia dużych obciążeń w niewielkiej przestrzeni. Oznacza to, że są one bardzo skuteczne w przenoszeniu dużych sił przy jednoczesnym oszczędzaniu miejsca. Dzięki temu idealnie nadają się do stosowania w przestrzeniach zamkniętych lub tam, gdzie ważne jest zmniejszenie wagi.

Kolejną zaletą wpustów stożkowych jest wysoka niezawodność i trwałość. W przeciwieństwie do wpustów wielu innych typów, nie są podatne na szybkie zużycie ani wytarcie, co jest szczególnie ważne wobec bardzo dużych obciążeń podczas używania tych elementów.

Dostępne są wpusty stożkowe różnych rodzajów. W ofercie znajdują się następujące opcje: Pojedyncze wpusty stożkowe z prostymi krawędziami, dwustronne wpusty klinowe ze stożkowymi powierzchniami bocznymi, stożkowe tarcze sprężynowe, które można zaprojektować w kształcie tarczy, aby pokrywały większe zakresy średnic.

Kiedy używać wpustów równoległych lub stożkowych

Wybór między połączeniami na wpust równoległy lub stożkowy często zależy od wymagań dla danego zastosowania: Jeśli wymagana jest duża nośność (np. w przypadku dużych silników), bardziej zalecane są stożkowe połączenia klinowe; jednak w przypadku mniejszych komponentów, takich jak koła zębate lub wały pompy, preferowane powinny być połączenia klinowe równoległe.

W wałach liniowych do ustanowienia połączenia między wałem a powiązanym łożyskiem służą wpusty równoległe. Wpust równoległy wprowadza się do rowka na wale i jego kształtem mocuje się łożysko na miejscu.

Sprzęgła wału lub sprzęgła kompensacyjne służą do przenoszenia momentów obrotowych między dwoma końcami wału. Również w tym przypadku wpusty równoległe odgrywają kluczową rolę: Zapewniają dobre dopasowanie elementu sprzęgającego do średnic wału.

Z kolei do kół łańcuchowych także potrzeba elementów mocujących, takich jak pierścienie ustalające, a nawet wpusty równoległe. Przytrzymują one koło łańcuchowe na końcu wału i tym samym zapewniają stabilne działanie tego układu.

Wały obrotowe często zawierają również takie kluczowe elementy – zwłaszcza gdy trzeba połączyć ze sobą kilka części składowych (np. koła pasowe). Ważne jest, aby upewnić się, że wymiary szerokości i wysokości lub specyfikacje głębokości muszą być dokładnie takie same – jest to jedyny sposób na zagwarantowanie optymalnego chwytu.

I odwrotnie, w przypadku walcowych kołach zębatych zwykle stosuje się techniki połączeń innych rodzajów. Niemniej jednak od czasu do czasu można tu również używać wpustów równoległych. Na przykład, gdy wał przekładni musi być podłączony do łożyska.

Typy wpustów równoległych i stożkowych

Najbardziej znanym typem jest prawdopodobnie stożkowy wpust równoległy. Składa się on z metalowego stożka umieszczonego między wałem a piastą. Jego kształt tworzy połączenie z blokadą pozytywną, w którym przenosi się moment obrotowy.

Innym wariantem są połączenia wpustami rowkowymi klinowymi równoległymi lub wpustem płaskim. Są to płaskie sprężyny o prostokątnym kształcie przekroju poprzecznego, które można wsadzić do odpowiednich rowków po obu stronach danego elementu.

Ponadto dostępne są wpusty równoległe z rowkiem beczkowym, a także połączenia wałów wielowypustowych jako specjalne warianty konstrukcyjne połączeń na wpust równoległy przy specjalnych wymaganiach co do obciążenia w inżynierii mechanicznej.
W zależności od obszaru zastosowania należy przestrzegać różnych kryteriów, takich jak udźwig lub dokładność sił przenoszących, a także dobór materiałów (stal, stal nierdzewna, plastik itp.). Ponadto często ważną rolę przy instalacji lub wymianie połączeń na wpust równoległy odgrywa innych czynnik – czas ich montażu i wysiłek związany z ich mocowaniem w maszynie.

Wybór odpowiedniej konstrukcji zależy od konkretnych potrzeb danego zastosowania – należy jednak przestrzegać kilku ogólnych wytycznych:

• Unikać ostrych krawędzi sprężyn, ponieważ może to prowadzić do osłabienia sprężyny.
• Unikać przeciążenia – nadmierne naprężenie może spowodować pęknięcie lub odkształcenie sprężyny.
• Zapewnić wystarczające smarowanie i konserwację, aby wszystko działało płynnie.

Jakie standardy należy stosować w przypadku kluczy równoległych?

Aby wpusty równoległe działały w praktyce i spełniały pożądany cel, muszą spełniać określone standardy. Jednym z nich jest norma DIN 6885 dla połączeń na wpust równoległy wału wielowypustowego z rowkiem.

W Niemczech do kluczy równoległych stosuje się normy DIN od 6885-1 do -3 oraz DIN 5464. Jednak w Japonii stosowane są standardy JIS.

Norma niemiecka DIN 6885 definiuje cztery różne typy profili wpustów równoległych: profil stożkowy zgodnie z kształtem A, B lub C, a także profil prostokątny zgodnie z kształtem D. Profile różnią się geometrią i rozmiarem w celu dostosowania do różnych obciążeń.

Japoński standard JIS B1301 również wyróżnia cztery różne kształty profili: Profil rowka (kształt K), profil T (kształt T), profil łukowy (kształt R) i inny wariant profilu stożkowego o większym kącie nachylenia (kształt S). W porównaniu z normą niemiecką jest tu więcej opcji wyboru.

Kolejną różnicą jest to, że norma niemiecka przewiduje tylko pełne wpusty równoległe. Jednak w razie potrzeby można również utworzyć szczelinę. W japońskich standardach JIS jest odwrotnie – tutaj zasadniczo zakłada się, że wszystkie wpusty równoległe muszą być wycięte.

Norma ta określa między innymi, jakie wymiary musi mieć wpust równoległy i jakich tolerancji trzeba przestrzegać przy produkcji. Opisuje również, jak określić prawidłowy wymiar odpowiedniego rowka, aby zapewnić optymalne dopasowanie.

Jednakże przepisy te mają zastosowanie nie tylko do połączeń z wałem lub rowkiem: W przypadku innych typów złączy istnieją również specjalne normy DIN – na przykład dla kołków cylindrycznych (DIN 7) lub stożkowych (DIN 1).