Výpočet a návrh nýtovaných spojů
Navzdory skutečnosti, že technologie slepých nýtů značně zjednodušila vytvoření nýtovaného spojení, existují určité body, kterým je třeba věnovat pozornost, protože při nesprávné instalaci ani ty nejkvalitnější nýty nebudou schopny zajistit spolehlivé spojení materiálů.
Na co myslet během přípravné fáze:
— Konfigurace nýtového spojení
Před nákupem nýtů si určete, jaké hodnoty smykové a tahové síly jsou potřebné pro jedno nýtové spojení navržené sestavy. Právě tyto vlastnosti určují pevnost celého nýtovaného spoje a právě z nich je třeba vycházet při výpočtu intervalu mezi nýty, při výběru materiálu a průměru nýtů. Poté pomocí katalogu výrobce určete klíčové vlastnosti nýtů, které budou nejlépe vyhovovat vašemu projektu.
— Tloušťka svazku nýtových spojů.
Trhací nýty mají další důležitou vlastnost – tloušťku obalu. Tato hodnota ukazuje rozsah (minimální a maximální tloušťku spojovaných materiálů), ve kterém nýt určité délky zajistí spolehlivé spojení. Chcete-li vybrat nýty pro svůj projekt, nezapomeňte změřit celkovou tloušťku spojovaných materiálů. Nezakládejte svůj výběr na délce nýtu! Vlastnosti nýtů od různých dodavatelů se mohou lišit a při stejné délce mohou mít různý pracovní rozsah. Po zjištění tloušťky spojovaných materiálů můžete snadno vybrat nýt vhodné velikosti v katalogu výrobce – důležité je, aby hodnota celkové tloušťky spojovaných materiálů byla v rozmezí uvedeném v sloupec „tloušťka balení“. Pamatujte, že nedostatečná délka nýtu neumožní vytvoření plnohodnotné reverzní hlavy a nadměrná délka povede k její nadměrné deformaci – obě možnosti jsou nepřijatelné, protože nezaručují spolehlivé spojení dílů.
— Výběr materiálu trhacích nýtů
Správná volba materiálu má podstatný vliv na pevnost nýtového spoje, přičemž důležitý je nejen materiál nýtu, ale také materiály spojovaných ploch. V tomto případě se můžete řídit jednoduchým pravidlem – materiál nýtu by se svými fyzikálními a mechanickými vlastnostmi měl co nejvíce blížit vlastnostem materiálů spojovaných ploch. Použití odlišných materiálů může vést k rychlému opotřebení nýtového spoje v důsledku únavy materiálu nebo galvanické koroze. Další informace o tom, jak vybrat správný materiál nýtu, naleznete v článku: Jak vybrat správný materiál trhacích nýtů.
— Velikost a typ otvoru pro nýt
Velikost otvoru pro nýt má velký vliv na kvalitu celého spoje. Příliš malý otvor zkomplikuje instalaci nýtů a může mít za následek nekvalitní nýtový spoj. Příliš velký otvor oslabí smykové a tahové vlastnosti nýtů. Zpravidla při vytváření takového spojení nedojde k deformaci nýtu na zadní ploše spojovaných materiálů, ale přímo uvnitř spoje, což povede k bobtnání a delaminaci spojovaných materiálů. Pro dosažení nejlepšího výsledku doporučujeme zkontrolovat průměr otvoru pro váš nýt v katalogu výrobce. Pokud je nutné získat hladký povrch spoje, použijte zápustný nýt. K tomu je třeba otvor zpracovat zahloubením pro zápustnou hlavu nýtu. Nýt se instaluje v jedné rovině s povrchem spojovaných materiálů a tvoří rovný povrch na spoji. Před instalací nýtu důkladně vyčistěte otvory – třísky a otřepy kolem a uvnitř otvoru jsou nepřijatelné.
— Přístup na místo instalace nýtu.
Při práci na projektu mějte na paměti, že pro instalaci nýtu musíte poskytnout přístup pro nýtovací nástroj. Při plánování míst pro instalaci nýtů je nutné se vyhnout rohům, úzkým kanálům a dalším místům, která znesnadňují přístup nýtovacího nástroje. Pokud se takovým situacím nelze vyhnout, přijdou na pomoc speciální nástroje pro instalaci slepých nýtů na těžko dostupných místech. Navíc téměř každý seriózní výrobce nýtovací techniky má pro takové případy speciální vybavení. Toto příslušenství je obvykle kompatibilní se standardními nástroji a lze jej zakoupit samostatně.
Nyní, když je přípravná část práce dokončena a my jsme se rozhodli pro výběr nýtu, zvážíme několik situací, které mohou při montáži nýtu nastat.
1. Spojovací díly různých tlouštěk.
Pokud je potřeba upevnit tenký díl na silnější, pokuste se nýty nainstalovat na stranu tenčího materiálu, aby se reverzní hlava vytvořila na straně silnějšího, a tedy odolnějšího dílu. Není-li to možné, umístěte na stranu tenčího materiálu podložku odpovídajícího průměru – ta ochrání povrch před deformací a umožní vám vytvořit odolnější spoj.
2. Spojení měkkých a tvrdých materiálů.
V případě upevnění dílu z měkkého materiálu na tvrdší povrch je nejlepší použít trhací nýt se zvětšeným límcem a na straně tvrdšího materiálu by měla být vytvořena rubová hlava. Není-li to možné, umístěte na stranu měkkého materiálu podložku odpovídajícího průměru – tím vznikne spolehlivější spoj. Pro spojování měkkých materiálů jsou navíc k dispozici rozpěrné a klapkové nýty.
3. Spojení křehkých dílů a plastových dílů.
Pro spojování křehkých dílů se nejlépe hodí plastové, dilatační a listové nýty. V případech, kdy mají spojované plastové díly dostatečnou pevnost, je použití standardních trhacích nýtů zcela přijatelné.
4. Hlava nýtu.
Tvar hlavy nýtu se volí v závislosti na požadavcích na povrch spoje. Není-li výstupek na čelní straně spoje přijatelný, musí být použit zápustný nýt – tento typ nýtu se instaluje v jedné rovině a poskytuje hladký povrch ve spoji. Existují také speciální nýty pro získání zápustné hlavy na obou stranách spoje.
5. Utěsněné spojení.
K vytvoření prachotěsného a vodotěsného spojení se používají slepé nýty uzavřeného typu, nebo, jak se jim také říká, slepé nýty. Tento typ nýtu zcela „utěsňuje“ otvor a zabraňuje vnikání prachu, vlhkosti a výparů do spoje.
6. Silné spojení.
Protože je k instalaci nýtu potřeba poměrně velká síla, nelze spojení A na obrázku považovat za uspokojivé. Zapojení B a C jsou vhodnějším způsobem řešení stejného problému. Pro vytvoření pevnějšího spojení použijte vysokopevnostní nebo zesílené nýty.
7. Přístup k nástroji.
Při spojování na těžko přístupných místech se ujistěte, že kolem místa instalace nýtu je mezera, která je nezbytná pro plnou funkci nýtovače. Pokud se nemůžete dostat na místo instalace, zkuste nainstalovat nýt z opačné strany. Výrobci nýtovací techniky navíc nabízejí různé doplňkové vybavení pro instalaci nýtů na těžko dostupná místa.
8. Vzdálenost od okraje.
Pro získání nýtovaného spoje, který je optimální z hlediska pevnosti, je třeba pamatovat na to, že vzdálenost od osy nýtu k okraji spojovaného materiálu by neměla být menší než dva průměry nýtu. V uzlech, kde pevnost spojení není důležitá, může být vzdálenost k okraji materiálu menší.
9. Axiální vůle na zadní straně pracovní plochy.
Axiální vůle je vzdálenost od osazení nýtu k hlavě jeho dříku mínus tloušťka spojovaných materiálů. Při návrhu spoje je nutné zajistit axiální vůli nutnou pro správné vytvoření vratné hlavy.
10. Práce s měkkými a sypkými materiály.
Protože měkké materiály mají tendenci se stlačovat, obecně nemohou zajistit tuhost potřebnou pro instalaci závitového spojení. V tomto případě se doporučuje použít speciální pouzdra pro instalaci trhacích nýtů jako další podporu.
11. Práce s profilem.
Trhací nýty se pro svou zvláštnost, totiž možnost jednostranné montáže, často používají ke spojování různých typů profilů. Při práci s profilem se snažte vypočítat spoj tak, aby byla zadní hlava nýtu vytvořena na straně profilu nejblíže spojovanému materiálu, bez použití dalších sekcí.
12. Složitá spojení.
Pomocí trhacích nýtů je možné vytvářet složité spoje – spoje, které obsahují více než dvě části. Zde je důležité, aby před instalací nýtu byly díly bezpečně upevněny pro správnou konfiguraci připojení.
13. Práce s trubkami.
Při připojování trubky k desce bude nejlepšího výsledku dosaženo, pokud má trubka na jedné straně plochý povrch, jak je znázorněno na náčrtu C. Pokud je trubka zcela kulatá, spojení bude také spolehlivé, i když o něco méně pevné ( skica B). Zároveň se snažte vyhnout spojům, ve kterých bude nýt procházet oběma stěnami trubky (náčrt A) – taková spojení jsou nejméně spolehlivá.
Účelem výpočtu a návrhu nýtového spoje je vybrat spoj s takovým počtem nýtů zvoleného průměru, aby společně odolaly vypočítaným silám působícím ve spoji a byly umístěny ve spoji v plném souladu s konstrukčními požadavky. Proto by měl být výpočet nýtového spoje vždy prováděn souběžně s jeho návrhem.
Výběr průměru nýtu
Kompaktnost spojení, stejně jako pracnost výrobních konstrukcí, závisí na racionální volbě průměru nýtu.
Praxe stanovila následující nejčastěji používané průměry nýtů:
| v nejběžnějších provedeních se středním výkonem | 20 – 23 mm |
| v těžkých konstrukcích | 26 – 29 mm |
Obvykle se usiluje o jeden průměr nýtu v celé konstrukci. Pouze u těžkých konstrukcí s velkým rozdílem v silách jednotlivých konstrukcí a spojů lze povolit dva nebo tři průměry nýtu.
Nýtované spoje se provádějí nýty s normální půlkruhovou hlavou pro celkovou tloušťku balíčku nýtovaných prvků až 5d. V balíčcích o tloušťce 5d až 7d by se měly použít nýty se zvětšenou hlavou a kuželovou tyčí (viz obrázek Typy nýtů). V případě balíčků ještě větší tloušťky je nutné přejít na soustružené šrouby.
Výpočet nýtů na smyk a drcení
Hlavní konstrukční podmínkou při zkoušení nýtů na smyk je, aby konstrukční síla působící ve spoji nepřekročila celkový odpor všech nýtů najednou.
kde N je vypočítaná síla působící ve spojení v kg;
m — součinitel provozních podmínek konstrukce;
mс — součinitel pracovních podmínek nýtovaného spoje, stanovený podle součinitelů pracovních podmínek m;
n – počet nýtů ve spoji;
nženatý — počet pracovních řezů jednoho nýtu;
R nálada ženatý — provozní smyková pevnost nýtu v kg/cm2;
Πd 2 /4 — plocha průřezu instalovaného nýtu v cm 2 ;
[N] temperace ženatý — maximální návrhová síla, která může být povolena pro jeden nýt ve smyku. Pak bude počet nýtů n potřebných k odolání návrhové síle roven
Číslo n se zaokrouhlí nahoru na nejbližší celé číslo.
Při výpočtu nýtů pro drcení bude hlavní konstrukční podmínka následující:
Zde se vypočítaná plocha obvykle bere jako součin průměru nýtu d a nejmenší celkové tloušťky plechů stlačených na jedné straně nýtové tyče ∑δ, tj. Fcm = d∑δ;
[V] temperování cm — maximální konstrukční síla, která může být přípustná pro zhroucení jednoho nýtu.
Potřebný počet nýtů z podmínky kontroly na drcení plechu bude roven
Popsaná metoda výpočtu nýtů se nazývá výpočet založený na síle působící ve spoji.
Je také možné vypočítat nýty nikoli na základě skutečné síly působící ve spoji, ale na základě maximální možné síly, kterou může absorbovat průřez spojovaného prvku.
V tomto případě je vypočítaná síla ve spoji rovna:
pro napnuté prvky
pro stlačené prvky
kde Fnt a F6p — čisté a hrubé průřezové plochy připojeného prvku;
R — vypočítaný odpor základního kovu;
φ je součinitel podélného ohybu.
Tato metoda výpočtu se nazývá výpočet podle plochy průřezu a používá se jako součinitel bezpečnosti. Výpočet podle plochy se obvykle používá při výpočtu spojů a úchytů v případech, kdy jsou napětí v prvku blízká meznímu napětí nebo v případech, kdy skutečná (vypočítaná) síla v prvku není známa.
Výpočet nýtů na tah (zlomení hlavy)
Hlavní konstrukční podmínka je následující:
odkud je požadovaný počet nýtů roven
kde R je závěr negativní — vypočtená odolnost hlavic proti protržení, převzatá z tabulky Vypočtených odolností pro nýtované spoje v kg/cm2.
V případech, kdy jsou nýty vystaveny jak smykovému (nebo drcenému) namáhání, tak i tahu, se zkoušejí na oba účinky samostatně.
“Projektování ocelových konstrukcí”
K.K
Příklad 1. Je třeba navrhnout uchycení stlačené diagonály krokvového vazníku k uzlovému styčníku. Diagonální řez je tvořen dvěma úhly 130 X 90 X 10. Vypočítaná síla je 63 g; materiál je St….
Při návrhu spoje by měly být nýty umístěny tak, aby byly v první řadě splněny požadavky na pevnost a nejlepší přenos síly z jednoho prvku na druhý. Malé vzdálenosti mezi nýty (menší než 3d) vytvářejí přepětí…
Spoje a upevnění plechů lze provádět s překrytím a tupými spoji s použitím jednostranných nebo oboustranných překrytí. Za hlavní typ spoje by měl být považován spoj s oboustrannými překrytími, který zajišťuje symetrický přenos síly z…
Poslední příspěvky
- Soustruh na kov: konstrukční a provozní prvky
- Historie slevových kódů: Od papírových kupónů k digitálním slevám
- Izolace lodžie na klíč: kolik stojí a jaké materiály si vybrat
- Vstup do SRO ve splátkách nebo fúze organizací?
- Přísady pro hydroizolaci betonu
