KWALIFIKACJA MEC3 - WRZESIEŃ 2014

PYTANIE NR 17.
Przyczyną ścięcia kołków w sprzęgle jest przekroczenie naprężeń dopuszczalnych na
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Kołek w sprzęgle ulega "ścięciu", gdy w jego przekroju poprzecznym przekroczone zostaną naprężenia dopuszczalne na ścinanie. Rozciąganie, zginanie i skręcanie mogą występować w innych elementach lub sytuacjach, ale typowy mechanizm zniszczenia kołka ścinanego jest związany z działaniem sił tnących.

Pełne wyjaśnienie:

W sprzęgłach z elementem kołkowym (często pełniącym funkcję zabezpieczenia przeciążeniowego) moment obrotowy jest przenoszony przez siły działające na kołek. Te siły powodują powstanie naprężeń stycznych w przekroju kołka, czyli naprężeń ścinających. Gdy wartość tych naprężeń przekroczy poziom dopuszczalny (zależny od materiału, wymiarów i warunków pracy), dochodzi do zniszczenia w postaci "ścięcia" kołka.

Dlaczego poprawne jest: ścinanie?
Określenie "ścięcie kołka" opisuje charakterystyczny obraz uszkodzenia: pęknięcie/oddzielenie materiału w płaszczyźnie przekroju, typowe dla działania sił tnących. Mechanicznie odpowiada to stanowi, w którym dominują naprężenia ścinające.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?

  • Skręcanie – sprzęgło przenosi moment, ale sam kołek zwykle nie "skręca się" jak wał. Jego typowe zniszczenie wynika z sił tnących w przekroju, a nie z przekroczenia dopuszczalnych naprężeń skręcających w sensie klasycznego skręcania pręta.
  • Rozciąganie – dotyczy sytuacji, gdy element jest obciążony siłą osiową powodującą naprężenia normalne. "Ścięcie" nie jest typowym skutkiem czystego rozciągania.
  • Zginanie – w zginaniu dominują naprężenia normalne (rozciągające i ściskające) zmienne po przekroju. Choć w praktyce mogą pojawiać się składowe zginające, samo pojęcie "ścięcie kołka" odnosi się przede wszystkim do przekroczenia wytrzymałości na ścinanie.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w treści pojawia się "ścięcie" (kołka, śruby, zawleczki), najpierw rozważaj ścinanie jako rodzaj naprężeń, a dopiero potem analizuj, czy opis wskazuje na inny mechanizm uszkodzenia.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Naprężenia ścinające (styczne) powstają, gdy na przekrój elementu działają siły próbujące "przesunąć" jedną część materiału względem drugiej. Typowym skutkiem ich przekroczenia jest ścięcie (oddzielenie) w płaszczyźnie przekroju, np. w kołku lub sworzniu.
Kołek przenosi obciążenie między częściami sprzęgła. Przy zbyt dużym momencie/oporach ruchu rosną siły działające na kołek, a więc rosną też naprężenia ścinające w jego przekroju. Po przekroczeniu wartości dopuszczalnych kołek ulega ścięciu, często chroniąc droższe elementy napędu.
Nie. "Ścięcie" opisuje mechanizm dominującego ścinania (siły tnące w przekroju). Zginanie daje inny rozkład naprężeń (rozciąganie/ściskanie po przeciwnych stronach przekroju) i zwykle inny obraz uszkodzenia. W testach słowo "ścięcie" najczęściej wskazuje na ścinanie.
Skręcanie dotyczy elementów przenoszących moment jako pręty/wały, gdzie rozważa się ich odkształcenie skrętne. Ścinanie dotyczy elementów takich jak kołki, sworznie czy śruby, które "przecinają się" w przekroju. Gdy mowa o "ścięciu kołka", właściwą kategorią jest ścinanie.
Kołek ścinany bywa elementem zabezpieczającym przed przeciążeniem. Jest dobrany tak, aby w razie nagłego wzrostu obciążenia uległ kontrolowanemu zniszczeniu (ścięciu), przerywając przeniesienie napędu. Dzięki temu ogranicza ryzyko uszkodzeń przekładni, wałów lub silnika.
Typowe objawy to nagła utrata przeniesienia napędu (silnik pracuje, a część robocza stoi), brak reakcji na załączenie, czasem metaliczny dźwięk w chwili awarii. W diagnostyce ważne jest bezpieczne zatrzymanie maszyny i sprawdzenie połączenia sprzęgła zgodnie z instrukcją serwisową.
W praktyce mogą pojawiać się także inne składowe obciążeń (np. niewspółosiowość, luzy, drgania), ale konstrukcyjnie i w typowym modelu obliczeniowym kołek w takim sprzęgle jest dobierany głównie pod kątem nośności na ścinanie. Dlatego pytania egzaminacyjne zwykle wskazują właśnie ten rodzaj naprężeń.
Częsty błąd to uznanie kołka za "zwykły łącznik" i zastąpienie go twardszym, co usuwa zabezpieczenie przeciążeniowe i przenosi uszkodzenia na inne części. Innym błędem jest pominięcie przyczyny przeciążenia (zatarcie, blokada, zły montaż) i ograniczenie się do samej wymiany kołka.
Zawsze, gdy kołek uległ ścięciu, warto sprawdzić, co spowodowało wzrost obciążenia: blokadę mechanizmu, niewłaściwe smarowanie, zużyte łożyska, błędną regulację lub zbyt duży opór procesu. Sama wymiana bez diagnostyki może skutkować powtórzeniem awarii.
Ucz się rozpoznawania słów-kluczy i typowych elementów: kołek/sworzeń/zawleczka → ścinanie, pręt/cięgno → rozciąganie, belka/wysięgnik → zginanie, wał → skręcanie. Ćwicz na krótkich opisach awarii oraz na schematach połączeń w maszynach.
info

Statystycznie 67% uczniów zna prawidłową odpowiedź. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Kołek w sprzęgle ulega "ścięciu", gdy w jego przekroju poprzecznym przekroczone zostaną naprężenia dopuszczalne na ścinanie."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Naprężenie styczne" (definicja i opis naprężeń ścinających), https://pl.wikipedia.org/wiki/Napr%C4%99%C5%BCenie_styczne - dostęp 2026-02-18
  • Wikipedia (PL): "Ścinanie" (opis zjawiska ścinania jako przypadku obciążenia/odkształcenia), https://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Acinanie - dostęp 2026-02-18
  • Wikipedia (PL): "Kołek" (zastosowania kołków w połączeniach maszynowych), https://pl.wikipedia.org/wiki/Ko%C5%82ek - dostęp 2026-02-18

Materiały:

  • Podstawy wytrzymałości materiałów (dział: naprężenia i odkształcenia, ścinanie)
  • Podstawy budowy maszyn (dział: sprzęgła i połączenia rozłączne)
  • Instrukcje serwisowe maszyn, w których występują kołki ścinane jako zabezpieczenia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego