SPAJANJE OSOVINICAMA, ČIVIJAMA I KLINOVIMA

Jedan od vrlo jednostavnih načina ostvarivanja pokretnih ili nepokretnih mašinskih spojeva je pomoću osovinica ili čivija. Koriste se kod zglobnih veza za uležištenje, vođenje i centriranje mašinskih delova, kod osiguranja mašinskih elemenata od preopterećenja (na primer kod spojnica), itd. Osovinice

Konstrukciono izvođenje

Osovinice su elementi cilindričnog oblika velike dužine u odnosu na prečnik i najčešće se primenjuju za ostvarivanje zglobnih veza. Mogu biti pune i šuplje. Oblik i dimenzije osovinica propisane su standardima. Slika 1. prikazuje konstrukciono izvođenje osovinica: a) i b). Osovinice bez glave sa (oblik B) i bez (oblik A) poprečnog otvora za osiguranje delova od aksijalnog pomeranja propisane su standardima JUS M.S3.040 odnosno DIN 1443. Prvenstveno su predviđene za ostvarivanje zglobnih veza. c) i d). Osovinice sa cilindričnom glavom sa (oblik B) i bez (oblik A) poprečnog otvora za osiguranje delova od aksijalnog pomeranja propisane su standardima JUS M.S3.020 odnosno DIN 1444. Prvenstveno su predviđene za ostvarivanje zglobnih veza. e) Osovinice sa šestougaonom glavom i navojem za osiguranje od aksijalnog pomeranja spojenih delova propisane su standardima JUS M.S3.060 odnosno DIN 1445. Prvenstveno su predviđene za ostvarivanje čvrstih veza spojenih delova. Do nazivnog prečnika d<36mm osovinice imaju isti prečnik kao i podešeni zavrtnjevi, tako da se mogu da zamene podešenim zavrtnjevima.

Slika 1. Osiguranje aksijalnog pomeranja spojenih delova moguće je izvesti primenom rascepki ili sigurnosnih prstenova. Konstrukciona izvođenja zglobnih veza date su na slici 2. a) osovinica bez glave, sa aksijalnim osiguranjem pomoću rascepki; b) osiguranje pomoću potkovičastog elastičnog osigurača; c) osiguranje pomoću elastičnog uskočnika; d) osiguranje pomoću elastičnog prstena od okrugle ili četvrtaste žice; e) osovinica sa cilindričnom glavom i osiguranjem pomoću rascepke; f) osovinica sa šestougaonom glavom i osiguranjem pomoću navrtke.

Slika 2.

a) b) c) d) e)

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 2

Čivije Konstrukciono izvođenje

Spajanjem čivijama i klinovima se ostvaruju delimično razdvojive veze, a zahvaljujući preklopu između elemenata ili njihovom posebnom obliku. Sila držanja se može ostvariti povećanom merom ili konusnim oblikom same čivije. Čivije su prvenstveno namenjene za obezbeđenje tačnog položaja jednog mašinskog dela u odnosu na drugi. Njihova primena je međutim višestruka i to za spajanje delova, centriranje, fiksiranje i osiguranje delova od preopterećenja. Koriste se i kao držači opruga, za osiguranje kod osovinica i navrtki, i kao graničnici pokretnih mašinskih delova. U tom smislu razvijen je veliki broj različitih konstrukcionih izvođenja. Oblik i dimenzije čivija propisani su standardima. Po obliku mogu biti cilindrične, konusne i sa zarezima (zasečene). Pri ugradnji u otvorima delova leže sa prednaponima (čvrsta veza). Slika 3. prikazuje konstrukciona rešenja cilindričnih čivija: a) Cilindrična čivija m6 koristi se za podešavanje i osiguranje položaja delova pri montaži. U jednom delu leži sa čvrstim

naleganjem, a u drugom sa labavim naleganjem. Za ugradnju je neophodna izrada otvora u delovima sa tačno propisanom tolerancijom. Izrađuje se sa otvrdnutom i neotvrdnutom površinom. Na slici 3. d) je prikazana cilindrična čivija m6 u otvrdnutom stanju.

b) Cilindrična čivija h8 služi za spajanje ili učvršćivanje delova. Pri ugradnji zahteva izradu otvora na tačnu meru. c) Cilidrična čivija h11 koristi se kod zglobnih veza, i u tom slučaju zamenjuje osovinicu. Ugrađuje se sa naleganjem

D11/h11. e) Elastična čivija i elastična spiralna čivija predstavlja kružno namotanu traku od čelika za opruge. Pri ugradnji ne zahteva izradu otvora na tačnu meru, jer se pri ugradnji elastično deformiše za 0,2....0,5mm odnosno ostvaruje elastično naleganje. Koriste se za prenos poprečnih sila ili kao sigurnosne odnosno čivije za podešavanje.

Slika 3.

Na slici 4. su prikazane konusne čivije. Konusne čivije fiksiraju spojene delove izuzetno dobro. Za njihovu ugradnju potrebno je da se u delovima izradi konusni otvor i to izuzetno tačno, što ih čini skupljim. Moguće je veći broj puta izvršiti spajanje i ponovno razdvajanje delova, a da pri tome funkcija spoja ne bude narušena, odnosno da bude uvek obezbeđen međusobni tačan položaj spojenih delova. Konusne čivije se izrađuju i sa navojem (spoljašnjim ili unutrašnjim) koji služi za demontažu spoja. Čivije sa zarezima odnosno zasečene čivije (slika 5.) imaju po obimu tri uzdužna zareza sa perajima. Pri montaži peraja se elastično deformišu tako da ostvaruju čvrst sklop. Prednost primene ovih čivija je što se za njihovu ugradnju ne zahteva izrada otvora na tačnu meru i što ih je moguće i do 25 puta montirati i ponovo demontirati. Nedostatak je što zbog koncentracije napona zarezi smanjuju čvrstoću čivija za otprilike 20...30%. Postoji veliki broj konstrukcionih izvođenja čivija prikazanih na slici 5. Poprečni žleb na krajevima ovih čivija služi za njihovu demontažu ili za pričvršćivanje opruga.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 3

Slika 4.

Slika 5.

Na slici 6. prikazana su konstrukciona izvođenja veza delova ostvarenih čivijama, ali je funkcija čivija kod pojedinih veza različita: a) pozicioniranje položaja ležaja pomoću cilindrične čivije m6 b) veza vratila i glavčine dijagonalno postavljenom cilindričnom čivijom h8 c) elastična čivija kao sigurnosna čivija - veza vratila i glavčine d) veza vratila i glavčine ostvarena poprečno postavljenom konusnom čivijom; e) veza vratila i glavčine ostvarena podužno postavljenom čivijom sa zarezimo.

Slika 6.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 4

Slika 7. prikazuje najčešće oblike čivija u finoj mehanici: a) poprečno i uzdužno postavljena cilindrična čivija; b) konusna čivija; c) do r) specijalni oblici čivija.

Slika 7. Slika 8. prikazuje primere spajanja čivijama: a) poprečno postavljena čivija, omogućava prenošenje većeg obrtnog momenta (preporučene dimenzije:

d≤Da/3, Dn≥2,5Da, L=(1,5...2)Da, a≥1,5d); b) uzdužno postavljena čivija, omogućava prenošenje manjeg obrtnog momenta. Primenjuje se najčešće kod

naglavaka kod zupčanika; c) veza ostvarena kombinacijom čivija i vijaka; d), e) čivije kao funkcionalni elementi; f) zatezna čivija za osiguranje veze.

Slika 8.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 5

Slika 9. prikazuje različite primere spajanja i osiguranja veza konusnim čivijama i čivijama specijalnog oblika: a) radijalna poprečno postavljena čivija i čivija specijalnog oblika; b) aksijalna čivija specijalnog oblika; c) tangencijalna poprečno postavljena čivija; d) aksijalna zatezna čivija (1 - osovina, 2 - ploča); e) radijalna zatezna čivija.

Slika 9.

Slika 10. prikazuje osiguranje veza ostvarenih čivijama: a) konusna čivija sa sečivom. Kraj čivije je izrađen sa konusnom šupljinom, tako da se nakon spajanja

deformiše, čime se osigurava veza od razdvajanja; b) prošlicovana konusna čivija. Prošlicovani kraj čivije se nakon spajanja deformiše, čime se osigurava veza

od razdvajanja; c) cilindrična čivija sa cilindričnim udubljenjima ili sečivima na oba kraja; d) prošlicovana cilindrična čivija sa sočivastom glavom; e), f) čivije specijalnog oblika; g) čivija i prsten; h) čivija i opruga.

Slika 10.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 6

Klinovi Klinovi bez nagiba Ovo su najčešće korišćeni spojevi za vezu kaišnika, zupčanika, spojnica itd. sa vratilima za prenos jednosmerno promenljivih obrtnih momenata. Na vratilu i glavčini izrađeni su podužni žlebovi u koje se postavlja klin u obliku prizme (slika 11. a)). Spoj se konstrukciono tako izvodi da obrtni moment prenose samo bočne površine, dok između dna žleba glavčine u gornje (temene) površine klina postoji znatan zazor (sl. 11. b)). Centriranje vratila i glavčine ostvaruje se po cilindričnoj dodirnoj površini i spoj nema uticaj na centričnost delova. Za sigurno prenošenje obrtnog momenta neophodno je između nosećih dodirnih površina ostvariti odgovarajuće čvrsto naleganje. Prednosti ovih spojeva:

■ jednostavna montaža i demontaža bez primene udarnih sila; ■ jednostavna izrada žlebova i samog klina; ■ mogućnost povećanja nosivosti spoja postavljanjem dva klina; ■ primena i za aksijalno pokretne spojeve; ■ spoj nema uticaja na centričnost povezanih delova.

Nedostaci ovih spojeva: ■ nije moguća primena za udarne naizmenično promenljive obrtne momente, jer pri tome nastaju relativna

mikrokretanja vratila i glavčine praćena korozijom i razaranjem površinskih slojeva; ■ znatna koncentracija napona na vratilu (βk = 2...2,5); ■ potreba za dodatnim obezbeđenjem protiv aksijalnog pomeranja delova spoja; ■ nepreporučuje se primena kod brzohodih vratila.

Slika 11.

Konstrukciono je definisano i standardom predviđeno više oblika klinova bez nagiba (sl. 23.12 - oblici A,B,C,D,E,F - DIN 6885, odnosno JUS M.S2.020 , 030, 060, 062). Najčešće je u primeni klin oblika A, čije su čeone površine zaobljene, tako da se žleb u vratilu izrađuje vretenastim glodalom. Klin oblika B ima ravne čeone površine, tako da se žleb na vratilu izrađuje glodalom u obliku diska. Kod spojeva kod kojih se zahteva aksijalna pokretljivost delova primenjuje se oblik E, gde se klin za vratilo pričvršćuje zavrtnjevima a za demontažu je predviđen poseban navoj u sredini.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 7

Slika 12. Standardom su predviđene dve visine klinova h - visoki i niski klinovi bez nagiba. Kod niskih klinova slabljenje i koncentracija napona kod vratila je manja, ali je manja i nosivost takvih spojeva. Kod alatnih mašina i kod teških teretnih vozila u primeni su spojevi sa segmentnim klinovima (slika 13.). Klin je oblika kružnog odsečka, tako da zadire u vratilo na većoj dubini. To dosta slabi vratilo i izaziva visoku koncentraciju napona, pa je i nosivost takvih spojeva manja

Slika 13. Klinovi sa nagibom

Klinovi sa nagibom imaju mali nagib (1:100) tako da se spoj izvodi sa prednaponom između vratila i glavčine. Spoj je konstrukciono tako izveden da se pri montaži aksijalnim utiskivanjem klina ostvaruje pritisak između glavčine i kliia; sa jedne strane (dosredan dodir vratilo-glavčina) i cilindričnih površina vratila i glavčine (neposredan dodir). Prenos obrtnih momenata i aksijalnih sila ostvaruje se preko otpora klizanju koji nastaje na ovim površinama (slika 14.). Dakle noseće su gornja i donja površina klina, dok se bočne površine izvode sa malim zazorom u odnosu na žlebove na vratilu i glavčini (naleganje O10/h9). U slučaju da nosivost preko otpora klizanju bude prekoračena, opterećenje mogu da prenose i bočne površine (kinematička veza).

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 8

Slika 14. Spojevi klinom sa nagibom mogu da prenose udarne naizmenično promenljive obrtne momente kod sporohodih vratila i primenjuju se mahom u teškoj mašinogradnji - kod bagera, kranova, poljoprivrednih mašina, presa itd. Negativna strana ovog spoja je ekscentrični položaj vratila i glavčine kao posledica deformacije spojenih delova u radijalnom pravcu (sl. 23.14,6). Za izradu ovih klinova najčešće se koristi hladno valjani čelik Č1530.

Standardom su definisana sledeća konstrukciona rešenja spoja klinom sa nagibom. a) Spojevi klinom oblika A (slika 15. a) - DIN 6886 odnosno JUS M.S2.020). Čeone površine ovih klinova su

zaobljene, pa se montaža ostvaruje postavljenjem klina u odgovarajući žleb na vratilu (ležeći klin) i aksijalnim utiskivanjem glavčine.

b) Spojevi klinom oblika B (slika 15. b) - DIN 6886 odnosno J1II M.S2.020). Čeone površine ovih klinova su ravne, pa se montaža ostvaruje utiskivanjem klina. Primena kada je spoj pristupačan sa obe strane.

c) Spojevi klinom sa kukom (slika 15 c) - DIN 6887), primenjuje se kada je spoj pristupačan samo sa jedne strane, pa kuka služi i za montažu i za demontažu.

d) Spojevi izdubljenim klinom (slika 15. d) - DIN 6881), gde je donja površina klina cilindrično obrađena saglasno cilindričnom obliku vratila. Na taj način spoj se izvodi bez žleba na vratilu, pa je moguća montaža delova na bilo kom mestu glatkog vratida (čista dinamička veza). Postoji i konstrukciono izvođenje spoja izdubljenim klinom sa kukom - DIN 6889.

e) Spojevi pljosnatim klinom (slika 15. e) - DIN 6883), gde je umesto žleba na mestu spoja vratilo tetivno poravnato (pretežno dinamička veza). Postoji i konstrukciono izvođenje spoja pljosnatim klinom sa kukom - DIN 6884.

f) Spojevi segmentnim kladom (slika 15. f) - DIN 6888), gde se nagib izrađuje na žlebu glavčine, a montaža izvodi aksijalnim utiskivanjem glavčine. Žleb u vratilu izaziva visoku koncentraciju napona i znatno slabi vratilo, pa ovi spojevi imaju malu nosivost.

Spajanje čivijama, osovinicama i klinovima 9

Slika 15.