Wat is krachtopsluiting in de verbindingstechniek?

In de techniek maakt men gebruik van verschillende verbindingen. Het aantal verbindingen in de techniek is zo divers dat er een speciale categorie binnen de techniek is ontstaan: de verbindingstechniek. Krachtopsluiting is een verzamelnaam van verschillende soorten verbindingen die gebaseerd zijn op een zekere kracht die de te verbinden delen op elkaar drukt. Als deze kracht wegvalt is de verbinding niet meer stevig en niet meer geborgd. De kracht moet dus opgesloten blijven in de verbinding, vandaar de naam krachtopsluiting.

Men kan het principe van krachtopsluiting weer onder verdelen in verschillende verbindingen:

  • Drukkracht
  • Wrijvingskracht
  • Voorspanningskracht

Hieronder staan een aantal voorbeelden van uitneembare verbindingen die gebaseerd zijn op het principe van krachtopsluiting.

Voorbeeld 1krachtopsluiting in een bout-moer  verbinding
Een toonaangevend voorbeeld van krachtopsluiting is een bout-moer verbinding in bijvoorbeeld een flensverbinding. Men kan twee pijpen die voorzien zijn van flenzen aan elkaar verbinden doormiddel van bouten en moeren. Tussen de flenzen wordt meestal pakkingmateriaal aangebracht. Dit pakkingmateriaal kan bijvoorbeeld een rubberen ring zijn. Rubber is comprimeerbaar, dit houdt in dat men rubber in elkaar kan drukken.

Als men dat doet zal men wel een bepaalde kracht moeten uitoefenen want het rubber keert anders terug naar zijn oorspronkelijke vorm. Als men een flensverbinding maakt doormiddel van bouten en moeren zal het rubberen pakkingmateriaal kracht blijven uitoefenen op de flenzen en dus op het schroefdraad van de bouten. Er ontstaat door de bout-moer verbinding in combinatie met het in-elkaar drukken van het pakkingsmateriaal een voorspanningskracht, kortom er is in deze verbinding sprake van krachtopsluiting.

Voorbeeld 2 krachtopsluiting in een schroefverbinding
Een ander voorbeeld waarmee krachtopsluiting kan worden geïllustreerd is een schroefverbinding waarbij men doormiddel van een schroef twee houten delen van een constructie aan elkaar verbindt. Met de schroef worden de twee delen van de constructie tegen elkaar gedrukt en het schroefdraad zorgt er voor dat de verbinding stevig blijft. De kracht waarmee de schroef de twee delen van een verbinding tegen elkaar drukt moet groter zijn dan de kracht die op de verbinding wordt uitgeoefend om de verbinding uiteen te halen. Als de kracht die de verbinding uiteen wil trekken groter is zal de verbinding losbreken. Hierdoor weet men dat de voorspankracht die men toepast bij een verbinding die gebaseerd is op krachtopsluiting altijd groter moet zijn dat de tegenwerkende kracht die op de verbinding werkt.

Voorbeeld 3 krachtopsluiting bij een verbinding met een wig
In de techniek maakt men ook wel gebruik van een verbinding doormiddel van een wig. Deze verbinding is gebaseerd op wrijvingskracht. Een wig wordt in een gat geslagen om te voorkomen dat bijvoorbeeld een wiel van een as af kan schuiven. De wig wordt stevig klem geslagen en schiet niet makkelijk los omdat dan behoorlijke wrijvingskrachten moeten worden overwonnen. Meestal slaat me een wig ook weer met veel kracht uit het gat om de verbinding uiteen te halen. De kracht die men daarvoor gebruikt moet groter zijn dan de wrijvingskracht die de wig op de plaats houdt. Men zegt ook wel dat de wrijvingskracht altijd tegengesteld moet zijn aan de kracht die op de verbinding uitgeoefend wordt als men de verbinding in stand wil houden.

Wat is een constructie en wat is constructieleer?

Binnen de techniek wordt veel gebruik gemaakt van constructies. Vrijwel overal in de metaaltechniek en werktuigbouwkunde wordt gebruik gemaakt van constructies die worden samengesteld uit meerdere onderdelen. Voor het samenstellen van constructies is echter ook kennis nodig. Deze kennis komt onder andere aan de orde in het vak constructieleer. Hieronder is beschreven wat een constructie precies is en wat wordt verstaan onder construeren. Tot slot is ook informatie weergegeven over de leer van constructies oftewel de constructieleer.

Wat is een constructie?
Constructies zijn objecten die bestaan uit twee of meerdere onderdelen. Deze onderdelen zijn herleidbaar en onderling met elkaar verbonden. Een object dat uit één deel bestaat zoals bijvoorbeeld een gegoten halterschijf is geen constructie. Als men het heeft over de constructie van een loods bedoelt men de manier waarop de onderdelen van de loods aan elkaar verbonden zitten. Een constructie is in feite het resultaat van construeren. Hieronder wordt aangegeven wat construeren precies is.

Wat is construeren?
Construeren wordt in de praktijk ook wel samenstellen, assembleren of bouwen genoemd. Er zijn verschillende definities die voor construeren worden gebruikt. Over het algemeen komen de definities van construeren neer op het volgende:

Construeren is het samenstellen van een werkstuk doormiddel van het verbinden van verschillende elementen en onderdelen.

Tijdens het construeren worden verschillende onderdelen van een constructie met elkaar verbonden. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. Er zijn uitneembare verbindingen die bijvoorbeeld doormiddel van bouten tot stand kunnen worden gebracht. Daarnaast zijn er niet uitneembare verbindingen die doormiddel van lijmen of lassen kunnen worden gemaakt. De manier waarop onderdelen van een constructie met elkaar verbonden worden heeft gevolgen voor de kwaliteit en duurzaamheid van een constructie. Daarom is het van belang dat er van te voren goed wordt nagedacht over hoe een constructie moet worden samengesteld. Hierbij komt constructieleer aan de orde.

Wat is constructieleer?
Constructieleer wordt op verschillende technische opleidingen gegeven. In dit vak leren leerlingen en studenten welke eigenschappen een constructie kan hebben. Daarbij wordt aandacht besteed aan de krachten die op een constructie druk kunnen uitoefenen. Aan constructies die op een zachte ondergrond staan worden andere eisen gesteld dan aan constructies die op een stevige ondergrond zijn aangebracht. Niet alleen de constructie zelf moet stevig zijn, er moet ook rekening worden gehouden met de omgeving waarin de constructie zal worden geplaatst. Ook de materialen waaruit de constructie bestaat zijn van belang. Sommige materialen zoals staal zijn wel stevig maar kunnen door corrosie (roestvorming) na verloop van tijd hun stevigheid verliezen. Bij constructieleer wordt aandacht besteed aan alle eigenschappen en factoren die van invloed zijn op een constructie. De opleidingen werktuigbouwkunde, mechanica en civiele techniek besteden onder andere aandacht aan constructieleer.