Betétes kapcsolás fáknál
A betétes kapcsolások lényege. A betétes kapcsolásoknál a kapcsolandó fa-elemek közé olyan, különböző anyagú és alakú betéteket alkalmazunk, amelyek a fellépő erőket az egyik faelemről a másikra átadják.
A betétek osztályozása
Anyaguk szerint vannak: keményfa- és puhafa-, acél- és bronzanyagú betétek. Alakjuk szerint vannak: hasáb és henger, illetőleg korong alakú, valamint különleges (gyűrű és tárcsa) alakú betétek. A fémbetétek felülete sima, fogazott vagy tüskés lehet. Különbséget lehet tenni ezenkívül a kötés előállítási módja szerint is.
Keményfa hasáb (ék)
A korszerű kapcsolások legrégebbi módja a keményfa betétes kötés. A hasáb alakú betét anyaga: tölgyfa, gőzölt bükkfa vagy gyertyánfa. A betét az összekötendő faelemek között háromféle módon helyezkedhetik el. A 133a ábra szerinti esetben a betét rostjai párhuzamosak az összekötendő faelemek rostjaival és az erő irányával. A 133 b ábra szerinti esetben csak félannyi keményfa anyagra van szükség; a kötés véső nélkül, pusztán fűrésszel állítható elő.
133. ábra. Ékkötesek; a) vízszintes, b) ferde, c) két darabból álló
- Vintage hangulat- nosztalgiára fel! Képes ötletek!
- Mikor a zuhanyzás igazi élménnyé válik!
- Számoljon a nedvességgel már az építkezéskor!
Ezek a cikkek is érdekelhetnek:
A 133 c ábra szerinti esetben a betét két ék alakú darabból készült, azért, hogy az ékek után-verése réven később is tökéletes érintkezést lehessen elérni az összekapcsolt faelemek és a betét között. Ezzel az előnnyel szemben hátrányos az a körülmény, hogy a betét rostjai merőlegesek a faelemek rostjaira, ami egyrészt az erőátadás szempontjából, másrészt a rostokra merőleges irányban könnyebben bekövetkező alakváltozások (zsugorodás és duzzadás) szempontjából kifogásolható.
A betéteket és a számukra készített fészkeket pontosan egymásba illően kell elkészíteni. Pontos, hogy a betétek a fészkekbe végig egyenletesen és szorosan illeszkedjenek és csak kalapáccsal lehessen azokat beverni. A betétek gyalult felületűek legyenek.
A hasábbetétes kötés működéséi a 134 a ábrán tanulmányozhatjuk. Látjuk, hogy a betét az 1-1 síkon nyírásra, a faelemek pedig a 2-2 síkokon színtón nyírásra, azonkívül a v * b felületek nyomásra vannak igénybe véve.
134. ábra. Hasábbetétes fakötés; a) a kötésben fellépő erők, b) a betétre megnyilvánuló erőhatás ábrája
A 134 b ábra a betétekre ható P1 * v = Q1*2/3d nyomatékokból adódó hatást érzékelteti. A P1* v nyomaték miatt a betét eredeti helyzetéből el akar fordulni, szét akarja feszíteni a kötést. Túlterhelt és utána felvágott próbadarabokon láthatjuk, hogy a betét az előbbi okból kifolyólag roncsolja a faelemeket (135. ábra). A betét elfordulását a kötés együtt-tartására szolgáló csavar akadályozza meg.
Az előbbiek alapján a kötés méretezése szempontjából számítani kell a) a palástnyomást, b) a nyírást a betétben, c) a nyírást a kapcsolandó elemekben, a végfáktól számított t hosszon. Ha több betétre van szükség, akkor azokat szinten t távolságban kell elhelyezni egymástól, hogy a betétek között is elegendő nyíró felület álljon rendelkezésre az összekapcsolandó faelemekben (134 a ábra).
Korong és tárcsa alakú betétek. A hasáb alakú ékek helyett lehet korong alakú tárcsákat is alkalmazni. Ez esetben a betét és az összekapcsolandó elemek palástfelület mentén érintkeznek. A palástnyomás eloszlása kedvezőtlenebb, mint a hasáb alakú betétek egyenletes teherátadása.
135. ábra. Túlterhelt hasábbetétes fakötésben mutatkozó alakváltozások
136. ábra. Kübler-tárcsás kötés ; a) a deformálódott kötés metszetben, b)-c) tárcsák
A Kübler-korong (136. ábra) hengerfelülete kissé kónikusan van kialakítva azért, hogy a betét a túlterhelés után se roncsolja a fákat, hanem némileg elcsúszva elhelyezkedjék az előre elkészített fészekbe (136 a ábra). A keményfából vagy öntött vasból készült tárcsa közepén a kötés összetartása céljából csavar van átfűzve.
A gyűrű alakú betétek acélból készülnek. A teherátadás ezeknél is palástfelület mentén történik, a kapcsolatos méretezést is ennek megfelelően kell végezni. Eleinte zárt gyűrűkkel kísérleteztek, de ezeket ma már nemigen használják, hanem inkább nyitott, ún. Tuscherer-gyűrűket (137 d ábra) alkalmaznak. Ezek teherbíró képessége átlagosan 65%-kal nagyobb, mint az azonos méretű zárt gyűrűké vagy tömör tárcsáké, mert az erőhatásra elmozdulnak és jobban illeszkednek a vájathoz.
137. ábra. Tuscherer-gyűrűs kötés; a)-e) alakváltozása, d) nyitott acélgyűrű
A nyitott acélgyűrű működését a 137 a-c ábra tünteti fel. Az eredetileg teljesen egymásra illeszkedő árkok a terhelés következtében – habár kismértékben is (az ábrán túlozva) – egymáshoz képest elcsúsznak. Ennek folytán a zárt acélgyűrű csak egy helyen, kis palástfelület mentén érintkezik a fával. Ezzel szemben a nyitott acélgyűrű rugalmasan viselkedik és két helyen érintkezik a fával, tehát több erőt képes felvenni, mint a zárt gyűrű. A nyitott rugalmas acélgyűrűket úgy kell beépíteni, hogy a gyűrű nyílása azon az egyenesen helyezkedjék el, mely átmegy a gyűrű középpontján és merőleges a legkedvezőtlenebb eredőerő irányára.
A Christoph és Unmack-féle |- szelvényű öntött vasgyűrű (138 a ábra) nem rendelkezik a „Tuscherer” gyűrű rugalmasságával (ezért inkább a korong alakú betétek csoportjába volna sorolható), viszont a betét elmozdulását (billenését) előidéző erőpár szempontjából előnyösebb.
138. ábra. Különböző acélgyűrű betétek; a) Christoph-Unmack b) szárnyas, c) Schüller-féle két darabból való (ellenőrizhető), d) Stephan-féle lépcsős gyűrű
Az előbbiekben kívül még igen sokféle, a 138. ábrán látható öntött vas vagy acélgyűrű és tárcsa van.
A tárcsás kötések előállítása. A fatárcsák gondosan esztergályozottak, az öntött vas tárcsák és acélgyűrűk pontos előállításúak legyenek. A hozzájuk illő fészkeket és árkokat marógépekkel kell elkészíteni; azokba a tárcsák szorosan illeszkedjenek.
Különleges felületű betétek
A különleges felületű betétek szintén acélból készülnek. Ilyenek: az acéllemezből való, négyszögletes vagy kör alakú, felhajlított fogakkal kialakított Bulldog-tárcsa (139 a-b ábra); az acéllemezből hullámosra sajtolt, egyébként fogas Alligátor-gyűrű (139 d ábra); az acéltárcsából kétfelé kiálló szegekkel ellátott Geka-tárcsa (139 c ábra); a Greim-féle tárcsa stb. Ezeket az összekötendő faelemek közé helyezik, azután a faelemeket erre a célra szerkesztett összesajtoló szerszámmal összehúzatják, miközben a tárcsák fogai, tüskéi vagy szegei behatolnak a fa rostjai közé. Ebből a célból néha jelentős nagyságú erőt kell kifejteni.
139. ábra. Különleges felületű betétek; a)-b) Bulldog, c) Geka, d) Alligator-betét
Az ilyen betétek előnyösen működnek, mert a teherviselő képesség a rostokra merőleges vagy azokhoz képest ferde irányú erőhatás esetében sem csökken; továbbá keskenyebb szélességű faelemek esetében is alkalmazhatók (ugyanakkor gyűrű alakú betét esetében szélesebb faelemre van szükség); azonkívül a hasznos keresztmetszet is kedvezőbb lesz, mert a fát kevésbé gyöngítik.
A kivitelezés szempontjából is előnyösek, mert az ilyen betéteknél nem kell a kapcsolandó faelemekbe olyan fészkeket vagy árkokat készíteni, mint amilyenekre az előzőekben tárgyalt egyéb természetű betétek esetében mindig szükség van.
A különleges alakú és felületű betétek méretezése. Az előbbi bekezdésben foglalt különleges betétek teherbírását kísérletek útján állapították meg. Ennek megfelelően a különböző fajtájú és nagyságú betétek megengedett, illetve határigénybe-vételét táblázatokból olvashatjuk le.
Csavar szerepe
A csavar szerepe a betétes kötéseknek. A betétes kötéseknél minden esetben csavarokat is alkalmazunk, azonban ezek általában nem vesznek részt az erőátadásban, mert – mint korábban láttuk – a csavarkötések elmozdulása nagyobb, mint a betétes kötéseke. Ezért a csavarokat a teherátadás szempontjából nem is szabad számításba venni. A csavarok ez esetben csak a kötések együtt tartására (szétválásuk megakadályozására) szolgálnak. A szétválás nemcsak külső erőművi beavatkozásra, hanem a betétek korábban tárgyalt elfordulását (billenését) előidéző erőpár hatására is bekövetkezhet.
A hasáb alakú keményfa betéteknél a csavarok a betétek között helyezkednek el; puhafa betétek esetében a betét közepén haladnak át. A korong alakú betéteknél, mint láttuk, a csavar a betét közepén van átfűzve. A gyűrű alakú, valamint a különleges felületű fémbetéteknél a csavar szintén a betét közepén halad át.
A teherátadásban részt nem vevő – tehát csak összefűző szerepű – ún. fűző csavarok mérete tekintetében tájékoztatásul közöljük az alábbi adatokat.
Ha P az egész kötésre ható erő, akkor a csavarátmerő:
- P < 2000 kg esetén 3/8″ – 1/2″
- P 2000 – 5000 kg esetén 1/2″ – 5/8″
- P 5000 – 15000 kg esetén 5/8″ – ¾”
- P > 15000 kg esetén 3/4″ – 1″