Čepové spoje – Propojování součástí válcovými čepy – metody/chyby

V tomto článku se podrobně zaměříme na téma čepových spojů v mechanickém poli. Podíváme se na lisované díly, jako jsou šrouby a čepy, jakož i na další upevňovací a zajišťovací prvky a jejich rozhodující roli v čepových spojích. Budeme diskutovat o různých příkladech čepových spojů a potenciálních vadách při spojování součástí čepy.

Co je čepový spoj?

Čepové spoje a šroubové spoje jsou podmnožinou blokovacích spojů a zdá se, že fungují na první pohled stejně. Ačkoli jsou oba typy spojů odnímatelné a vizuálně se podobají sobě navzájem, liší se ve svém způsobu činnosti. Zatímco čepové spoje se chápou jako pevný spoj zajištěný třením, šroubové spoje jsou zpravidla vzájemně zajištěné a volné. Provozní princip je však stejný. Otvor je vytvořen jednou nebo více součástmi, které jsou vzájemně spojeny. Prostrčí se tímto otvorem kolík nebo závlačka.

Když je například do otvoru vtlačen příliš velký válcový čep, vytvoří se takzvané třecí blokování nebo pevné spojení. Takové spojení drží součásti pohromadě mechanickým třením a tlakem mezi čepem a příslušnými otvory. Síla je tedy přenášena vytvořením stabilního kontaktu se zajištěním tření mezi součástmi a spojovacím prvkem. Šrouby se často používají pro blokování nebo uvolněné čepové spoje. Aby se zabránilo uvolnění šroubů v důsledku zatížení během provozu, jsou pro axiální zajištění zapotřebí pojistné prvky.

Čepové spoje se používají v různých aplikacích. Tyto pevné spoje jsou ve strojírenství velmi běžné. Komponenty jsou navzájem bezpečně propojeny výběrem pevného upevnění.

Šroubové spoje se používají k zajištění polohy vytvořením blokovacího spoje. Toto spojení je charakterizováno tím, že může být nedestruktivním způsobem uvolněno v pouzdru bez zatížení povolením uzamykacího prvku, například za účelem nalezení obrobků na stolech nebo zařízeních stroje, aby byly stabilní během procesu obrábění nebo pro rotační pohyby.

Jaké jsou příklady čepových spojů?

V oblasti mechanických spojů hrají čepy a šrouby ústřední roli a používají se různými způsoby. Následující příklady čepových spojů uvádějí nejčastěji používaná připojení ve strojírenství a konstrukci. Každý z těchto spojů má jedinečné vlastnosti a vlastnosti, které umožňují bezpečné připojení součástí a optimální přenos síly. V následujících částech vám poskytneme stručnou kontrolu šroubových spojů a poté se zaměříme na připnuté spoje.

Šrouby

Šrouby jsou blokovací spoje, které lze nedestruktivně uvolnit. Aby se zajistilo, že se spojení během provozu neuvolní, existují různé verze šroubů, které je zajišťují.

• (1) – Lokalizační šroub
• (2) – Závěsný šroub s oboustrannou drážkou
• (3) – Šroub s otvorem pro závlačky
• (4) – Závitové šrouby

Šrouby jsou spojovací prvky, které se používají k vytvoření volných nebo rovněž kloubových spojů. Aby nedošlo k neúmyslnému uvolnění šroubů, používají se ve spojení s přídržnými prvky, jako jsou přídržné podložky, přídržné kroužky, pružinové závlačky nebo dělené čepy.

Kolíky válce

Jak již název napovídá, čepy válců mají válcovité spojovací prvky. Konce čepů válce jsou zpravidla zaoblené nebo zkosené.

• (1) – Válcový čep – zkosený na obou stranách
• (2) – Kónický čep – zaoblený s vnitřním závitem
• (3) – Drážkovaný čep
• (4) – Pružinový čep
• (5) – Napínací čep pro vysoké zatížení

K připojení a zajištění součástí se používají válcové čepy.

V závislosti na výrobní specifikaci otvoru mají válcové čepy toleranci, která se pohybuje od snadno odpojitelného připojení až po obtížně uvolnitelné připojení. Snadno odpojitelné spoje se používají v montážních přípravcích, zatímco obtížně uvolnitelné spoje se používají pro trvalé připojení komponent.

Kolíkové čepy vyžadují přesné tolerance uchycení, aby plnily svou příslušnou funkci. Obecně platí, že závlačky jsou příliš velké a jsou vtlačeny do přijímacího otvoru, který prochází všemi součástmi, které mají být připojeny pod vlivem síly. V závislosti na toleranci upevnění mohou být tato spojení navržena tak, aby byla buď snadno odpojitelná, nebo trvalá definovaným interferenčním uložením kolíkových čepů do přijímacího otvoru. Snadno odnímatelné čepy jsou vhodné zejména pro aplikace, kde jsou zapotřebí časté úpravy nebo údržba. Takové spoje však obecně nejsou odolné proti vibracím. Některé kolíkové čepy mají vnitřní závit. Válcové čepy vnitřními závity se obvykle používají tam, kde není možné poškodit kolíkový čep. Pokud je například čep zapuštěn do slepého otvoru, vnitřní závit umožňuje snadnější demontáž pomocí vytahovacího nástroje nebo vytahovacího šroubu.

Dalším důležitým rysem je tvrdost materiálu – ztvrdlého nebo neztvrdlého. Tvrdost přímo souvisí s náklady. V zásadě by měl být kolík vyroben z tvrdšího materiálu než díly, které mají být připojeny. Je-li zatížení čepu vysoké, může být rovněž poskytnuta podélná drážka pro uvolnění tlaku.

Kónické čepy

Kónické čepy vděčí za svůj název svému jedinečnému tvaru. Kónické čepy jsou kónické spojovací prvky, které zapadají do odpovídajících otvorů a drží součásti stroje pohromadě v uvolnitelných spojích.

Odpovídající otvory musí být rovněž otevřeny na kónických čepech. Kónické čepy se snadno uvolňují, a proto jsou vhodné pro opakovanou montáž a demontáž. Kónické čepy mohou díky svému kónickému tvaru kompenzovat opotřebení nebo rozpínání otvorů v důsledku časté montáže a demontáže. Kónické čepy jsou schopny absorbovat vysoké axiální zatížení a krouticí momenty, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace s vysokým zatížením. Kónické čepy nejsou odolné proti vibracím. Verze s vnitřním závitem nebo závitovým čepem jsou k dispozici rovněž pro aplikace, kde není možné kuželový čep vyrazit.

Drážkované čepy

Drážkované čepy mají drážky nebo zářezy, které promítají vyboulení na obou stranách. Toto drážkované vyboulení je elasticky vtlačeno do drážky, když je drážkovaný čep zaražen do otvoru s odpovídající třídou tolerance.

Výsledné radiální napnutí drážkovaného čepu proti stěně otvoru zajišťuje nejen bezpečné držení čepu odolné proti vibracím, ale rovněž umožňuje únik zachyceného vzduchu. Drážkovaný čep lze rovněž znovu použít po uvolnění, aniž by došlo ke ztrátě stabilní fixace. Při porovnávání součásti s drážkovaným čepem je nutné dodržovat tvrdost materiálu a tolerance:

• Pevnost drážkovaného čepu musí být vyšší než pevnost součásti, která má být připojena. V opačném případě není vyboulenina během spojování elasticky deformována, ale místo toho je odstraněna. To způsobí obrovské oslabení spojení.
• Tolerance vyvrtaného otvoru musí být shodná se spojem jako tolerance pro nasazení. Otvor je vyvrtán tolerančním vrtákem.

Napínací čepy (pružinové čepy)

Napínací čepy nebo pružinové čepy jsou krátké válcové čepy, které jsou napnuty pružinovou akcí po umístění do otvoru.

Spojení s napínacími čepy má následující výhody vzhledem k elastickým vlastnostem:

• Požadavky na stěnu otvoru jsou nižší a tolerance usazení jsou větší.
• Připojení může být nedestruktivní, a je proto opakovaně použitelné.
• Instalace je snadná.

Pokud se chcete dozvědět více o pružinových čepech, klikněte sem.

Jak vytvořit připojení PIN?

Montáž čepových spojů vyžaduje přesnost a péči. Je třeba znát všechny rámcové podmínky, jako je pevnost součástí, teplotní rozsah, očekávaná zátěž atd., aby bylo zajištěno, že jsou součásti správně zarovnány a bezpečně vzájemně propojeny. Pro zajištění bezpečného a spolehlivého připojení je důležité vybrat odpovídající čepy nebo šrouby, průměry otvorů a způsoby montáže. Přesné kroky se však mohou lišit v závislosti na konkrétních požadavcích vaší aplikace. Musíte rovněž zajistit dodržování příslušných norem a předpisů pro vaši konkrétní aplikaci.

Aby bylo možné navázat spojení mezi součástmi, je pro přijetí čepu nebo šroubu nutný otvor. Čep nebo šroub je vložen skrz tento otvor. Tím se vytvoří spojení se zajištěním třením nebo blokováním. Následující příklady kroků se používají k předvedení výroby připojení čepu s pojistkou tření čepu válce do slepého otvoru:

• Zarovnání součástí: Ujistěte se, že díly, které mají být vzájemně spojeny, jsou správně umístěny a zarovnány. Zkontrolujte tolerance a rozměry, abyste se ujistili, že čepy správně sedí.
• Vyvrtejte otvory: Ve všech komponentách vyvrtejte příslušné otvory. Otvory pro vrtání musí být přesně umístěny a nastaveny tak, aby byly poddimenzované vzhledem k průměru čepu. Podměrná velikost musí být upravena podle připojení podle shody pro rušení. Použijte vrták, který je vhodný pro požadovaný průměr. Po vyvrtání odpovídajícím způsobem vylaďte otvory pro čep, který se má použít.
• Vyčistěte otvory: Z vyvrtaných otvorů odstraňte veškerý prach nebo nečistoty z vrtačky, abyste se ujistili, že čepy lze snadno zasunout a dobře sedí. K čištění vrtaných otvorů je doporučován různé příslušenství, jako jsou kartáče nebo dmychadla.
• Vložte válcový čep: Vložte čep do vrtaných otvorů součástí, které mají být připojeny. V závislosti na aplikaci může být rovněž nutné nejprve nasunout čep do součásti a poté umístit druhou komponentu na kolík a odpovídajícím způsobem ji vyrovnat. Instalace čepů obvykle vyžaduje pouze jednoduché nástroje, jako je kladivo nebo lis. Lze je snadno zaklepat nebo zatlačit do předvrtaných otvorů. V závislosti na okolních podmínkách se pro velká rušivá uložení používá také vysoká teplota. Chlazením čepu nebo zahříváním součásti se materiál stáhne nebo roztáhne, což usnadňuje proces spojování.
• Zkontrolujte připojení: Zkontrolujte přesnost a stabilitu připojení. Ujistěte se, že jsou součásti pevně spojeny a snadno se neuvolňují. V mnoha případech je tolerance usazení a tření mezi součástmi a spojovacími kolíky dostatečná k zajištění spojení. Jako dodatečnou bezpečnostní rezervu lze podle potřeby použít zajišťovací prvky, jako jsou zajišťovací podložky, zajišťovací kroužky, pružinové závlačky nebo dělené čepy.

Chyby při spojování součástí

Při čepových spojích může dojít k různým vadám, které mohou narušit kvalitu a integritu spoje. Nesprávně připevněné spoje mohou být také příčinou špatného uložení a možných nesouosostí. Aby se předešlo takovým chybám a výsledným rizikům, je nutné pečlivé plánování, přesné obrábění, vhodná kontrola kvality a pravidelná údržba. Zde je několik běžných chyb:

• Vadná konstrukce: Nevhodný návrh nebo dimenzování čepového spoje může vést k problémům, zejména pokud nevydrží síly a zatížení v dané aplikaci. Pokud je čepový spoj přetížen, může to vést k deformacím, zlomům nebo předčasné únavě součástí.
• Nesprávná tolerance nasazení: Pokud otvory a čepy nebo šrouby nemají správné tolerance a tolerance uložení, může to vést k nedostatečnému spojení. Například příliš těsná tolerance uložení může způsobit přetížení a zlomení, zatímco příliš volná tolerance uložení může narušit stabilitu spoje.
• Vlastnosti materiálu: Pokud jsou čepy a šrouby vyrobeny z nekvalitního materiálu nebo nesplňují požadavky dané aplikace, může to vést k předčasné únavě nebo zlomení.
• Nečistoty nebo koroze: Nečistoty, prach nebo koroze v otvorech nebo na čepech a šroubech mohou negativně ovlivnit tření a toleranci uložení.
• Nesprávná údržba: Neudržované nebo nesprávně udržované uvolnitelné čepové spoje mohou časem ztratit kvalitu a zvýšit riziko selhání.

Je čepový spoj odpojitelný?

Čepový spoj lze uvolnit různými způsoby. Při volbě způsobu uvolnění spoje je třeba zohlednit typ a velikost čepu nebo šroubu, typ zámku a konkrétní konstrukci. Stahováky šroubů nebo stahováky jsou speciální nástroje používané k odstraňování čepů, šroubů nebo jiných spojovacích prvků, které jsou pevně usazeny v otvorech. Jsou to jednoduché a účinné nástroje pro demontáž spojovacích prvků bez poškození spojovacího prvku a okolních součástí.