Transcript 12) Hřídelové spo..

Hřídelové spojky
Účel a použití
Hřídelové spojky jsou části strojů, sloužící k přenosu otáčivého
pohybu a kroutícího momentu z motoru na pracovní místo.
-
Zajišťují spoj dvou hřídelů
Usnadnění výroby a dopravy dlouhých hřídelů
Vyrovnávají nesouosost spojovaných hřídelů
Umožňují určitý axiální posuv hřídelů
Tlumí rázy
Umožňují plynulý rozběh stroje
Umožňují spojení a rozpojení hřídelů za provozu
Chrání pracovní část stroje před přetížením
Roztřídění hřídelových spojek
- Neovládané
- Ovládané
- Samočinné
Neovládané spojky
1) Pevné (tuhé), spojují dva souosé hřídele.
a) Spojka dělená v rovině osy hřídele – korýtková spojka
Spojení hřídele se spojkou je silovým stykem. Kroutící moment se
přenáší třením. U velkých zatížení se používá pero.
b) Spojka dělená v rovině kolmé na osu hřídele
kotoučová spojka:
Točivý moment je přenášen:
- silovým stykem mezi kotouči,
mezi spojkou a hřídelí je
použito pero
- tvarovým stykem - spojení
kotoučů je provedeno
lícovanými šrouby
c) Spojka nedělená
Trubková:
Jednodílná silnostěnná trubka s drážkou pro klíny
c) Spojka nedělená
Trubková:
Spojení provedeno pomocí dvou kuželových kolíků. Průměr navržen
tak aby přenesly požadovaný kroutící moment – funkčně pojistná
spojka střižná.
Příklad:
Trubková spojka – spojení hřídelů o průměru 50 mm provedeno
pomocí dvou kolíků – přenáší výkon P = 22 kW, při otáčkách 1 440
ot/min. Protože může nastat rázové zatížení, uvažujeme pro kolík
dovolené napětí ve střihu τDs = 20 MPa. Navrhněte průměr kolíku.
𝐹
τS =
𝑆
𝐹
2𝐹
= π𝑑 = 2
π𝑑
2( 4 )
2
≤ τDs → d =
2𝐹
𝜋 . 𝜏𝐷𝑠
d – průměr kolíku [mm]
Kolík je namáhán na střih ve dvou průřezech
Nejdříve musíme vypočítat sílu F:
Mk = F . r →
F=
𝑀𝑘
𝑟
[N] r – poloměr hřídele [mm]
Kroutící moment určíme ze vztahu:
Mk =
𝑷
𝝎
, kde
P – výkon – watt [W]
𝟏
𝒔
1
[ ]
𝑠
ω – úhlová rychlost – otáčky za vteřinu [ ]
Úhlovou rychlost vypočteme ze vztahu: ω = 2π . n
n – otáčky
P = 22 kW = 22 000 W; 1 440 ot/min = 24 ot/s
Mk =
F=
d=
𝑃
𝜔
𝑀𝑘
𝑟
=
=
𝑃
2𝜋𝑛
=
22 000
2𝜋 . 24
145 900
25
2𝐹
𝜋 . 𝜏𝐷𝑠
=
= 145,9 Nm = 145 900 Nmm
= 5 836 [N]
2 . 5 836
3,14 .20
= 185,86 = 13,63 mm
Dle ČSN EN 22339 (02 2153) volím nejbližší vyšší vyráběný průměr
kuželového kolíku d = 16 mm.
Navrhněte tloušťku stěny trubkové spojky, je-li PD = 38 MPa,
vzhledem k zatížení spojky.
p=
𝐹
2𝑆
→s=
𝐹
2 . 𝑝𝐷 . 𝑑
=
5 836
2 . 38 . 16
= 4,8 mm
Kolík je namáhán na tlak ve dvou místech
S=s.d
s – síla stěny
d – průměr kolíku
Sílu stěny trubkové spojky volím min. 5 mm, s ohledem na míru
bezpečného provozu pak zvětšenou o provozní součinitel, např.
K = 1,6. Síla stěny pak bude 5 . 1,6 = 8 mm.
Provozní součinitel K se určí z norem pro jednotlivé druhy strojů.
Neovládané spojky
2) Vyrovnávací (poddajné)
a) Ozubcová - křížová
Dovolují určitý osový (axiální) posuv a spojení mírně nesouosých
hřídelů. Při montáži musí být dodržena osová vůle s.
b) zubová:
Stejně jako v předchozím případě, dovolují určitý osový (axiální)
posuv a spojení mírně nesouosých hřídelů.
c) Zubová spojka naklápěcí
V náboji vnitřní ozubení, na hřídeli vnější. Umožňuje vychýlení
hřídele v náboji.
d) Kloubová spojka
Používá se pro spojení dvou nesouosých hřídelů. Vyrábí se
jednoduchá, nebo dvojitá, podle provedení kloubu jsou kloubové
spojky křížové nebo kulové. Dovoluje změnu nesouososti za provozu.
Jednoduchá nezajišťuje rovnoměrnost otáčení mezi hnacím
a hnaným hřídelem.
Montáž kloubového hřídele
Při montáži je nutno dodržet správnou vzájemnou orientaci vidlic tak,
aby obě vnitřní vidlice ležely v jedné rovině.
Odchylka úhlu musí být na obou koncích stejně velká
Hnací a hnaný hřídel mohou být při změně polohy k sobě posunovány
pouze rovnoběžně – osa o1 musí být rovnoběžná s osou o2
Uložení kloubových hřídelů musí být dosazeno co nejblíže ke
hřídelovým kloubům.
3) Pružné spojky
Čepová spojka s pouzdry
Dva kotouče s přírubami mají náboje
spojené s hřídeli pomocí per. V jednom
kotouči jsou uložená pouzdra z pryže,
polyamidu apod.
Spojka s vinutou plochou pružinou
Dovoluje menší nesouosost hřídelů,
menší dilataci v axiálním směru,
dobře tlumí rázy a kmity. Pružina
a ozubení se maže tukem pro nižší
opotřebení.
Pružná spojka s pryžovým věncem (Periflex)
Jednoduchá spojka, odolná proti
prachu a vlhku. Dovoluje
odchylku os hřídelů o 2° až 6°,
výšku přesazení až 3 mm
a axiální posun hřídelů až 8 mm.
Dva stejné náboje 1 a 2 jsou
spojeny s hřídeli pery. Pryžová
obruč 3 je sevřena mezi náboje
přítlačnými prstenci 4 pomocí
šroubů.
Pryžová obruč má nosnou kostru
z textilních vláken, nebo
z ocelových drátů.
Ovládané spojky
Umožňují spojení hnacího a hnaného hřídele v klidu nebo za chodu.
1) Zubové spojky
Výsuvné zubové spojky mají jednu
přírubu axiálně posuvnou
a zasunutím nebo vysunutím
dochází ke spojení nebo rozpojení
hřídelů. Rozpojení a spojení lze
u zubové spojky provádět pouze za
klidu.
Tvar ozubení bývá různý, otáčí-li
se pouze jedním směrem,
mohou být zuby upraveny tak,
jak je vidět na obrázku.
Zubová spojka pro oba smysly otáčení
Zubová spojka ve spojení s kuželovou třecí spojkou se používá
v převodovkách motorových vozidel jako synchronizační spojka.
Postavení kol synchronizační zubové spojky při zařazení jiného
převodového stupně (zobrazené ozubené kolo není v záběru) nebo
v neutrální poloze.
Při prvním odporu řadící páky se sepne kuželová třecí spojka, která
vyrovná rozdílné otáčky hřídelů (ozubených kol).
Při překonání druhého odporu aretační kuličky se zasune zubová
spojka. Řazení pak probíhá za klidu.
2) Třecí spojky
přenášejí točivý moment pouze třením způsobeným přitlačením
hnaného kotouče na hnací. Při přetížení spojka proklouzne – pojistka
proti poškození. Při rozběhu umožňuje plynulý záběr.
Podle polohy a směru přítlačné síly vzhledem k třecí ploše mohou
být spojky čelní , válcové a kuželové.