USA
Canada
United Kingdom
Deutschland
México
Brasil
Česká republika
France
España
한국
Malaysia
中国
PolskaVýhody svinutých pružných kolíků pro třídu nízkého zatížení
Autor: Adolf Valášek – aplikační inženýr
Obecné výhody svinutých pružných kolíků
Svinuté pružné kolíky jsou mechanické spojovací prvky používané k nejrůznějším účelům, mezi něž patří kloubové spojení, zarovnání a spojení dvou nebo více částí dohromady. Jejich upevnění spočívá ve vyvolání radiálního napětí, které vzniká v důsledku těsného uložení v hostitelském dílu. Klíčový rozdíl oproti jiným způsobům upevnění, které se spoléhají na uložení s přesahem, spočívá v tom, že pružné kolíky jsou navrženy jako poddajný a pružný prvek spoje. Pružné kolíky vyvíjejí konstantní radiální napětí na stěnu otvoru a mohou chránit hostitelskou součást před deformací nebo jiným trvalým poškozením otvoru. Díky svému flexibilnímu průměru umožňují pružné kolíky také mnohem širší toleranci otvoru, což snižuje výrobní náklady na hostitelskou součást.
Pružný kolík je však jen obecný termín. Existují další typy spojovacích prvků, které splňují výše uvedenou definici, z nichž dva typy jsou nejrozšířenější – pružné kolíky s drážkou a svinuté pružné kolíky. Pružné kolíky s drážkou jsou charakteristické svým průřezem ve tvaru písmene C. Naproti tomu svinuté pružné kolíky mají průřez tvořený 2¼ závitu a představují flexibilnější řešení. Jsou vyrobeny z několika vrstev tenčího materiálu a nemají drážku, která by omezovala jejich schopnost pružně se stlačit při instalaci.
Vlevo: Svinutý pružný kolík, vpravo: Pružný kolík s drážkou
Tři třídy zatížení a rozdíly mezi nimi
Svinutý pružný kolík je k dispozici ve třech třídách zatížení – pro nízké, standardní a pro vysoké zatížení. Konstruktéři mají možnost volit optimální rovnováhu mezi pevností, pružností a průměrem kolíku pro danou konkrétní aplikaci. Všechna tři provedení kolíků mají stejnou strukturu vinutí 2 a ¼ závitu, přičemž hlavním fyzickým rozdílem mezi nimi je tloušťka základního materiálu – a následně jejich pružnost a pevnost.
Svinuté pružné kolíky jsou k dispozici ve variantách pro vysoké, standardní a nízké zatížení.
Optimální třída zatížení obvykle závisí na materiálu, pro který je kolík použit, na jeho pevnosti/tvrdosti, stejně jako na skutečných funkčních požadavcích kladených na kolík v sestavě. Třída pro nízké zatížení se doporučuje k aplikacím z plastů, odlitků z neželezných kovů (například zinkové a hliníkové tlakové odlitky) a u křehkých materiálů např. jako je keramika. Standardní třída zatížení se doporučuje pro měkké oceli (například oceli bez tepelného zpracování), litinu a neželezné kovy (například bronz a hliník), zatímco třída pro vysoké zatížení je určena pro kalené oceli nebo prostředí s vysokými rázy a vibracemi. Typ materiálu nosiče však omezuje pouze použití tříd pro vyšší zatížení, přičemž cílem je navrhnout kolík, který je dostatečně pevný, aby odolal působícímu zatížení a zároveň dostatečně pružný, aby izoloval a chránil měkký nebo křehký materiál otvoru před silovým zatížením. Pokud je kolík příliš tuhý pro dané zatížení, materiál kolíku by se nedeformoval a mohlo by dojít k poškození otvoru a v budoucnu by mohlo dojít k selhání sestavy. Na druhou stranu, svinuté pružné kolíky pro nízké zatížení lze použít ve všech typech materiálů. To činí kolíky pro nízké zatížení extrémně univerzálními – zejména při použití v aplikacích pro vyrovnání nepřesností, kdy na kolík působí jen omezená síla.
Porovnání pevnosti
Kolíky třídy pro nízké zatížení představují nejflexibilnější variantu ze všech tří tříd zatížení, přesto mají dostatečnou pevnost pro většinu aplikací. Ve skutečnosti název kolík pro nízké zatížení neodpovídá jeho skutečné pevnosti.
Tabulka 1 uvádí srovnání svinutých pružných kolíků pro nízké zatížení z vysokouhlíkové oceli a pružných kolíků s drážkou z nízkouhlíkové oceli podle normy ASME B18.8.9M.
Rozdíl v pevnosti pružného kolíku s drážkou se pohybuje od pouhých 1,2 kN až po 8,2 kN což je více než u svinutého pružného kolíku pro nízké zatížení. Vzhledem k tomu, že většina sestav, které používají svinuté pružné kolíky pro nízké zatížení, je z měkkých nebo křehkých materiálů, je realita taková, že pevnost svinutého pružného kolíku pro nízké zatížení je většinou více než dostatečná – ve skutečnosti často převyšuje pevnost základního materiálu. (Věřte tomu nebo ne, pevnost jediného 6 mm svinutého pružného kolíku pro třídu nízkého zatížení postačí k udržení osobního automobilu!) Navíc u drtivé většiny aplikací dochází k zatížení, které představuje pouze zlomek pevnosti kolíku. (Pamatujte, že se bavíme o kilonewtonech (kN), tedy o stovkách a tisících kilogramů zatížení). V tomto smyslu tedy mírně vyšší pevnost válcového kolíku často nemá pro sestavu žádný přínos, tato vyšší pevnost není nutná. Obecně platí, že pokud kolík není součástí mechanismu pro přenos síly nebo nepřenáší velké hmotnosti, není jeho mezní pevnost ve střihu důvodem k obavám.
| Průměr (mm) | 2.5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | |
| Pevnost v dvojnásobném střihu (kN) | Svinutý pružný kolík pro třídu nízkého zatížení | 2.3 | 3.3 | 5.7 | 9 | 13 | 23 |
| Drážkovaný válcový kolík | 3.5 | 5 | 8.8 | 13.8 | 19.9 | 31.2 | |
| Rozdíl v pevnosti (kN) | 1.2 | 1.7 | 3.1 | 4.8 | 6.9 | 8.2 | |
Tabulka 1
Výhody svinutého pružného kolíku pro třídu nízkého zatížení
Výběr svinutého pružného kolíku pro třídu nízkého zatížení pro danou aplikaci může přinést řadu výhod, a to jak z funkčního, tak z komerčního hlediska.
Nižší zaváděcí síla
Nejvýraznější výhodou svinutého pružného kolíku pro nízké zatížení je nižší zaváděcí síla díky větší pružnosti kolíku. Zaváděcí síla tohoto pružného svinutého kolíku je o 50 % nižší než u kolíku pro standardní zatížení a o 75 % nižší než u svinutého pružného kolíku pro vysoké zatížení, stejně tak i u pružného kolíku s drážkou. Kolíky pro nízké zatížení mají navíc nejlepší poměr mezi střižnou pevností a zaváděcí silou, což znamená, že v případech, kdy neexistují žádná omezení průměru kolíku, bude vždy snazší nainstalovat svinutý pružný kolík pro nízké zatížení s větším průměrem než kolík pro standardní nebo vysoké zatížení s menším průměrem a ekvivalentní střižnou pevností. Ruční instalace pružných svinutých kolíků pro nízké zatížení bude pro montážní pracovníky méně namáhavá, což zlepší ergonomické požadavky a bezpečnost montážní linky.
Nižší náklady na montáž
Svinuté pružné kolíky pro nízké zatížení jsou vyrobeny z menšího množství materiálu (jak bylo popsáno výše), což má za následek nižší cenu za kus v porovnání s jinými třídami zatížení. Ještě lákavější jsou však potenciální úspory celkových nákladů na montáž sestavy. Vzhledem k nižší zaváděcí síle svinutých pružných kolíků pro nízké zatížení (Light Duty) nemusí být zařízení pro montáž spojovacích prvků tak výkonné, což umožňuje snížit náklady na investice do výrobních prostředků. Ve skutečnosti, když porovnáte svinutý pružný kolík pro danou třídu zatížení s válcovým kolíkem a zohledníte nižší náklady na materiál, nižší náklady na montážní zařízení a nižší výrobní náklady na vytvoření požadovaného průměru otvoru v hostitelském materiálu, má svinutý pružný kolík pro třídu nízkého zatížení nejnižší celkové náklady na montáž!
Chrání hostitelskou součást
Vzhledem k vynikající pružnosti svinutého pružného kolíku ve třídě pro nízké zatížení je velikost radiálního tlaku a napětí vyvíjeného na hostitelský materiál nejnižší ze všech variant svinutých pružných kolíků, čímž se snižuje pravděpodobnost poškození hostitele i v podmínkách střihu. Díky této vlastnosti jsou tyto kolíky pro nízké zatížení ideální pro měkké a křehké materiály a pro aplikace, kde musí spoj zůstat stále funkční. Obrázek 1 ukazuje srovnání radiálního napětí vytvářeného různými kolíky. Čím širší a barevnější jsou prstence kolem průměru kolíku, tím větší napětí kolík vyvíjí na materiál otvoru.
Obrázek 1
Zleva doprava: Válcový kolík, svinutý pružný kolík s drážkou, svinutý kolík pro vysoké zatížení, svinutý kolík pro standardní třídu zatížení, svinutý pružný kolík pro nízké zatížení
Typické aplikace, kde kolíky pro nízké zatížení vynikají
Zarovnání
V typické aplikaci zarovnání slouží kolík pouze k zarovnání dvou komponent během montáže. Po zajištění jinými upevňovacími metodami již kolík nemá žádný další účel. Během těchto kroků nepůsobí na kolík téměř žádná střižná síla. Tradičními komponenty používanými pro zarovnávací aplikace jsou přesné broušené plné kolíky, za studena tvářené kolíky, pružné kolíky a svinuté pružné kolíky. Pružné kolíky a svinuté pružné kolíky nevyžadují tak přísnou toleranci pro otvor v základním dílu a také usnadňují montáž. Jak pružné kolíky, tak svinuté pružné kolíky jsou mnohem levnějšími součástmi v porovnání s přesně broušenými kolíky. Mezi různými třídami zatížení svinutých pružných kolíků, svinutý pružný kolík pro nízké zatížení zdůrazňuje všechny uváděné výhody, a tak představuje skvělé řešení pro většinu aplikací vzájemného zarovnání komponent.
Podrobný příklad použití svinutých pružných kolíků pro nízké zatížení v sestavě hliníkového tělesa ventilu automobilu najdete v naší ukázce o použití.
Svinuté pružné kolíky pro nízkou třídu zatížení v sestavě hliníkového tělesa automobilového ventilu
Závěsy
Ručně ovládané nebo jednoduché otočné závěsy jsou dalším příkladem, který neklade vysoké požadavky na střižnou pevnost. Proto jsou skvělou aplikací pro svinuté pružné kolíky nízké třídy zatížení z hlediska snadnosti montáže a celkových nákladů, přičemž současně poskytují vysoce funkční řešení. U svinutých pružných kolíků pro nízké zatížení je také velmi snadné dosáhnout vysoce kvalitního třecího závěsu na dotek.
Zvláštní podskupinou tohoto segmentu jsou kosmetická pouzdra, kde speciálně vyvinuté svinuté pružné kolíky pro zvlášť nízké zatížení s 1 ½ závitem představují standardní řešení pro oblast vysoce kvalitních závěsů pouzder.
Svinuté pružné kolíky pro nízká zatížení se používají jako otočné čepy s volným uložením v ochranném krytu pilového kotouče.
Kosmetické svinuté pružné kolíky řady 550 od společnosti SPIROL zajišťují vysoce kvalitní třecí závěs po celou dobu životnosti sestavy.
Upevnění
V situacích, kdy se spojují dva komponenty a spoj není vystaven velkému namáhání ani zatížení, je svinutý pružný kolík pro nízké zatížení vynikající volbou, protože plně využije všechny své výhody. Typickými příklady jsou spoje mezi plastovými a kovovými komponenty (například měrka oleje), sestava hřídel/náboj (bez přenosu kroutícího momentu) atd.
Závěr
Na závěr lze říci, že svinuté pružné kolíky pro třídu nízkého zatížení nabízejí řadu výhod v mnoha aplikacích, včetně nižších nákladů na součásti a celkovou montáž, ochranu materiálu hostitele a snadnou instalaci. Svinuté pružné kolíky pro nízkou třídu zatížení by proto měly být vždy zvažovány ve všech aplikacích bez přenosu vysokého zatížení.
Společnost SPIROL nabízí bezplatné technické poradenství aplikačního inženýrství. Pokud pracujete na novém návrhu nebo potřebujete pomoc s vylepšením stávající montážní sestavy, kontaktujte společnost SPIROL ještě dnes!
Svinutý pružný kolík pro nízké zatížení zajišťuje plastový kroužek na kovové tyčce měrky oleje v automobilu. Tyto kolíky lze snadno instalovat pomocí manuálního vkladače kolíků SPIROL model PM.
Máte nějaký výrobní problém, který vám nejde vyřešit? Naši technici takové výzvy milují. Doporučit vám to nejlepší řešení pro vaše aplikační požadavky je to, co umíme nejlépe. Zavolejte nám nebo vyplňte formulář a spojte se s námi!
+ 420 226 218 935