- 1 -

ZATICI, SVORNJACI I OSIGURAČI

Pomoćni nastavni materijali uz kolegij "Konstrukcijski elementi I"

Ak. godina 2006./07.

Nositelji kolegija: Prof. dr. sc. Božidar Križan Doc. dr. sc. Saša Zelenika

- 2 -

ZATICI Zatici spadaju među najstarije i najjednostavnije konstrukcijske elemente. Normiranih su oblika, promjera i duljina. Koriste se za osiguranje točnog položaja među dijelovima (centriranje pomoću dosjednog zatika), za spajanje dijelova, za preuzimanje poprečne sile u spoju itd. Obično su od tvrđeg materijala nego što su spojeni dijelovi. Izmjere zatika se najčešće odabiru prema iskustvu. Kod većih opterećenja je potrebno kontrolirati posmična naprezanja i dodirne pritiske.

Za spajanje dijelova namještaja koriste se drveni zatici.

- 3 -

Osnovni oblici:

a) Cilindrični zatici

Potrebno je razvrtavanje rupe na toleranciju što je skupo. Koriste se pretežno za međusobno osiguranje položaja dijelova (centriranje), ali i za spajanje. Teško se rastavljaju i pri tome se provrt oštećuje. Materijali: Č0545, Č0645, Č1530, Č1220 kaljen itd.

a) Zatik sa zaobljenim krajem; b) Zatik s koničnim krajem; c) Zatik s ravnim krajem; d) Zakaljeni zatik sa zaobljenim krajem

Ako se zatik s tolerancijom m6 koristi za centriranje, u jednom dijelu treba biti tolerancija H7 tj. čvrsti dosjed, a u drugom E8 tj. labavi dosjed, kako bi se dijelovi lagano rastavili.

b) Konični (stožasti) zatici

Koriste se za pretežno za centriranje, ali i za spajanje dijelova. Zahvaljujući konusu 1:50 lako se vade pa se koriste ako dijelove treba često rastavljati. Provrt se ne oštećuje ni nakon više rastavljanja. Za izradu provrta su potrebni konični razvrtači. Ako je rupa za zatik slijepa, zatik se ne može izvaditi udarcem sa suprotne strane pa zatik mora imati navoj za vađenje. Materijali su isti kao za cilindrične zatike.

- 4 -

a) Zatik za prolazne rupe; b) Zatik s unutarnjim navojem; c) Zatik s vanjskim navojem

c) Zasječeni zatici

Koriste se za učvršćenje i osiguranje, ali i kao svornjaci za zglobne spojeve. Umeću se u bušene provrte i razvrtavanje nije potrebno. Pri zabijanju u provrt zatik se elastično deformira, u presjeku dobiva okrugli oblik i proizvodi pritisak na stjenke provrta.

Oblik poprečnog presjeka zasječenog zatika prije i nakon umetanja u provrt:

- 5 -

/

d) Naponski zatici

Umeću se u grubo bušene provrte čime se štedi skupo razvrtavanje. Lako se montiraju. Promjer cilindričnih zatika je za 0,2...0,5 mm veći od promjera rupe. Koriste se za prihvaćanje poprečnih sila, kao dosjedni zatici i za osiguranje. Izrađuju se od opružnih čelika.

a) Naponski zatik u obliku uzdužno razrezane čahure; b) Veća podatljivost - treba izbjegavati; c) Veća krutost; d) Izvedba s dva naponska zatika; e) Spiralni naponski zatik

- 6 -

SVORNJACI

Svornjaci su normirani konstrukcijski elementi slični zaticima. Njima se dobivaju zglobni spojevi u kojima moraju postojati labavi dosjedi - npr. kod šarki vratiju i prozora. Često je potrebno osiguranje protiv ispadanja svornjaka za što se koriste rascjepke, uskočnici i sl. Svornjaci se izrađuju od čelika čvrstoće Rm=500...700 N/mm2 i trebaju biti tvrđi od dijelova u spoju.

a) Svornjak bez glave; b) Svornjak bez glave s rupama za rascjepke; c) Svornjak s glavom i rupom za rascjepku; d) Svornjak s glavom i navojem

a) Svornjak s prstenastim pločicama i rascjepkama; b) Svornjak sa sigurnosnim pločicama; c) Svornjak s vanjskim uskočnicima; d) Svornjak s elastičnim prstenima od žice; e) Svornjak s glavom, prstenom i rascjepkom; f) Svornjak s vijčanim završetkom i maticom; g) Svornjak klipa s unutarnjim uskočnicima

- 7 -

Ms max

poluga viljuška

l2/2 l1/4 F/2 F/2

F/2 F/2

Ms max

Kako ne bi došlo do habanja ili čak zaribavanja, površinu svornjaka koji rotira u provrtu treba podmazivati ili odabrati pogodnu kombinaciju materijala.

Svornjaci su opterećeni savijanjem, smicanjem i površinskim pritiskom.

Za savijanje je najnepovoljniji slučaj kad je i u poluzi i u viljušci labavi dosjed. Radi pojednostavljenja proračuna se kontinuirano opterećenje u provrtima poluge i viljuške zamijenjuje silama F/2.

- 8 -

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +⋅=

42212

maxsllFM

Naprezanje zbog savijanja

opA σW

MKσ sd

maxss ≤⋅=

KA = faktor primjene ovisan o pogonskom i radnom stroju: laki udari 1,0...1,1; srednji udari 1,2...1,5; jaki udari 1,6...2,0; vrlo jaki udari 2...3.

W = d3π/32

Promjer svornjaka

3s

maxsA32

dopσMKd

⋅π⋅⋅

≥

Srednje posmično naprezanje u presjecima I i II

π⋅=

π⋅= 2A2As

2

4

2d

FKd

F

Kτ

Maksimalmo posmično naprezanje u sredini poprečnog presjeka svornjaka je za 4/3 veće:

sdop2As2

34 τ

dFKτ ≤π

⋅⋅=

Srednji pritisak na dodirnoj površini u provrtu u poluzi

doppld

FKp s1

As ≤⋅

⋅=

Srednji pritisak na dodirnoj površini u provrtima u viljušci

doppld

FKp s2

As 2≤

⋅⋅⋅=

- 9 -

Opterećenje σs dop τs dop

ps dop za najslabiji materijal u spoju bez klizanja

Statičko ≈ 0,3·Rm ≈ 0,2·Rm ≈ 0,35·Rm

Ishodišno dinamičko ≈ 0,2·Rm ≈ 0,15·Rm ≈ 0,25·Rm

Izmjenično dinamičko ≈ 0,15·Rm ≈ 0,1·Rm -

Dopušteni pritisci ps dop za podmazani svornjak, male brzine klizanja i statičko opterećenje:

- Cu-Sn-Pb-slitina/kaljeni čelik 40 N/mm2 (kratkotrajno 100 N/mm2), - kaljeni čelik/kaljeni čelik 25 N/mm2, - Cu-Sn-Pb-slitina/čelik 20 N/mm2, - sivi lijev/čelik 5 N/mm2, - Pb-Sn-slitina/čelik 3 N/mm2 (kratkotrajno 20 N/mm2).

Za ishodišno dinamičko opterećenje su vrijednosti za 30 % manje.

Preporuča se: - za spojeve s klizanjem: l1≈1,6·d, l2≈0,6·d - za spojeve bez klizanja: l1≈1,0·d, l2≈0,5·d /Roloff 253/

Ako se usvoje ovakve izmjere, promjer svornjaka se za silu F u poluzi približno može izračunati po formuli

sdop

Aσ

FKkd ⋅⋅≈

Faktor vrste spoja k Vrsta spoja

Bez klizanja S klizanjem Labavi dosjedi u poluzi i viljušci 1,6 1,9 Labavi dosjed u poluzi, čvrsti dosjed u viljušci 1,1 1,4 Čvrsti dosjed u poluzi. Labavi dosjed u viljušci 1,1 1,2

- 10 -

OSIGURAČI

Osigurači služe za sprečavanje aksijalnog pomicanja raznih vrsta konstrukcijskih elemenata. Koriste se npr. kod svornjaka, zupčanika i valjnih ležaja.

a) Sigurnosni prsteni se ubacuju u utore na svornjaku, osovini ili vratilu ili se pak ubacuju u provrte. Standardizirani su i raznih oblika.

Vanjski i unutarnji uskočnici (Seegerovi prstenovi): navlače se specijalnim klještima na svornjake, osovine i vratila ili uvlače u provrte.

Druge vrste sigurnosnih prstenova:

b) Osigurači od žice:

- rascjepke; krajevi im se nakon umetanja u provrt rašire

- žičani opružni utikači; ako ih često treba izvlačiti

- 11 -

Rasjepka Žičani opružni utikač

c) Kod dizalica i transportnih sredstava se koriste pločice koje ulaze u utor u osovini.

Kod osovina i vratila se koriste i prsteni s vijkom sa zašiljenim vrhom.