Czym są połączenia cierne stożkowe 

Połączenia cierne stożkowe – czopowe  to rodzaj połączeń mechanicznych, wykorzystujących  tarcie między stykającymi się powierzchniami stożkowymi dwóch elementów, aby przenosić obciążenia i utrzymywać ich położenie względem siebie. Są one stosowane w mechanizmach, w których wymagane jest pewne i łatwo rozłączalne połączenie osiowe. Połączenia cierne stożkowe składają się z dwóch wzpółpracujących ze sobą elementów w kształcie stożka. Jeden jest wałkiem w kształcie stożka drugi otworem stożkowym. Tarcie między powierzchniami stożkowymi ściśniętymi ze sobą zapewnia odporność na poślizg i utrzymuje elementy w miejscu.

Wady i zalety połączenia stożkowego

Zalety połączenia stożkowego :

Zdolność przenoszenia obciążeń zmiennych,

Centrowanie piasty w czopie – Kształt stożkowy pozwala na automatyczne centrowanie elementów względem siebie, co zwiększa precyzję połączenia oraz poprawia stabilność w czasie pracy.

Łatwość montażu i demontażu,

Łatwość wykonania i produkcji (jednostkowej i małoseryjnej)  – Połączenia te są stosunkowo łatwe do wytworzenia tradycyjnymi metodami (toczenie/frezowanie) nawet w warunkach produkcji jednostkowej lub małoseryjnej, co redukuje koszty i czas.

Możliwość przenoszenia siły wzdłużnej – Dzięki tarciu i kształtowi stożkowemu, połączenia stożkowe mogą skutecznie przenosić siły działające wzdłuż osi czopa, w przeciwieństwie do połączenia z wpustem pryzmatycznym.

Wady połączenia stożkowego:

Brak naprężeń montażowych,

Brak pełnej normalizacji kształtu i pasowania – Połączenia stożkowe nie są w pełni znormalizowane, co oznacza, że trzeba stosować własne rozwiązania, co może komplikować proces projektowania i dopasowania metodami prób i błędów.

Obliczenia połączenia ciernego stożkowego

Obliczenia można wykonywać ze względu na:

1) na wytrzymałość połączenia śrubowego, jeśli docisk generowany jest przez śrubę

2) na wgniatanie czopa z piastą

Wzory obliczeniowe dla połączenia czopowego-stożkowego wraz z uwzględnieniem śruby napinającej ( wywołującej wymaganą siłę Pw = Sw)

φ = α – kąt połówkowy stożka

Ms_max – maksymalny moment którym możemy obciążyć połączenie

N = P_N – siła wypadkowa normalna do boku stożka

Nmax_śrb – maksymalne obciążenie jednej śruby

Npdop_max – maksymalna siła obciążenia połączenia ze względu na wgniecenie czopa w piastę ( dla materiału słabszego w przypadku innych materiałów)

P_dop  – siła dopuszczalna

d_śr – średnica środka stożka , przyjmujemy że tam działają obciążenia

S_w  = P_w – siła napięcia śruby

MmaxCśrb_s – maksymalny moment skręcający dla wytrzymałości połączenia śrubowego

MmaxNdp_s  – maksymalny moment skręcający dla połaczenia czopa z piastą

Smax_w – maksymalna siła, którą możemy obciążyć śrubę (dśr – w tym przypadku jest średnicą śruby)

f – współczynnik osłabienia wynikający z wkręcania śruby kluczem

μ – współczynnik tarcia między materiałami czopa (stożka) i piasty