1

12. KLINOVI (nezavrena verzija) Klinovi su mainski elementi koji slue za spajanje vratila i osovina sa prenosnicima snage i drugih mainskih delova koji se nalaze na vratilima i osovinama (tokovi, doboi, rotori i sli.). Klinovi se dele na:

uzdune, poprene i ivije. 12.1. UZDUNI KLINOVI

Uzduni klinovi su optereeni uzdu svije simetralne ose. Uzduni klinovi mogu biti: bez nagiba i sa nagibom.

Klinovi bez nagiba se koriste za vratila iji su leaji osetljivi na udare, kada je potrebno postii tano rastojanje izmeu prenosnika uzdu vratila i kada se prenosnici esto po vratilu pomeraju. Klinovi bez nagiba se obino ne privrpuju za vratilo. Klinove bez nagiba veih dimenzije privruju se za vratilo pomou zavrtenjeva.

Klinovi sa nagibom se koristi za leaje koji nisu osetljivi na udare i za prenosnike koji se ne pomeraju uzdu vratila. Prema konstruktivnom izgledu dele na:

normalne, klinove sa kukom, segmentne, tangentne, tetivne, itd.

Normalni klin bez nagiba ima oblik prizme sa ravnim ili polukrunim krajevima. Mogu biti bez i sa nagibom (b). Osnovni parametri normalnog klina sa ravnim zavrecima su: irina b, visina h i duina L (sl. 12.1, a). Vrednosti ovih parametara definisane su nacionalnim i meunarodnim standardima. Klin (2) jednim delom visine 1t ulazi u ljeb vratila (3), a drugim delom visine 2t u ljeb glavine prenosnika, toka ili slino (1). Dodir izmeu klina i ljeba za klin je bonim stranama, dok gornja povrina klina nije u kontaktu za ljebom u glavini. Izmeu boni povrina klina i ljeba je vrsto naleganje, a izmeu gornje povrine klina i ljeba je zazor (b). Normalni klin bez nagiba koristi se spoj glavine i vratila koja se esto pomera po vratilu. Dimenzija ljeba u glavini je of .

a) b)

Sl. 12.1. Normalni klin bez nagiba sa ravnim zavrecima

2

Duina klina L treba da je manja od irine glavine gB ( gBL < ) (sl. 12. 2). Duina ljeba za klin u vratilu B treba da je dui dva do tru puta od duine klina L zbog montae LB >> . Postupak montae je sledei: na vratilu se postavi prenosnik, zatim sa strane se nabija klina. Demontaa se sastoji u izbijanju klina sa jedne ili druge strane posebnim alatom.

Pri prenoenju obrtnog momenta M klin je optereen obimnom silom oF koja izaziva naprezanje na smicanje s klina. Obrtni moment se prenosi zahvaljujui otpornosti na smicanje povrine.

Sl. 12.2. Dimenzije klina i ljeba u vratilu

Normalni klin sa nagibom sa ravnim zavrecima (sl. 12.3) obrtni moment M prenosi trenjem izmeu gornje i donje povrine usled dejstva sile F , dok bone povrine nisu u dodiru. Pri prenoenju obrtnog momenta gornja povrina klina izloena je povrinskom pritisku. Ovaj klin se koristi kada se prenosnik ne pomera po vratilu. Vratilo sa glavinom treba da je u vrstom sklopu sa malnjim vrednostima preklopa, H/k ili H/m. Duina ljeba za klin u vratilu treba da je dui dva do tru puta od duine klina L zbog montae.

Sl. 12.3. Normalni klin sa nagibom

Klin sa zaobljenim krajevima moe biti bez i sa nagibom. Za ovaj klin potreban je ljeb u vratilu iste duine i oblika kao to je klin, LB = (sl. 12.4). Pri montai prvo se stavi klin (2) u ljeb vratila (3), te se zatim navlai glavina (1) na vratilo i klin. Ovaj klin se koristi kada nije pristupano mesto sa jedne i sa druge strane prenosniku i vratilu.

Pri prenosu obrtnog momenta, normalni klin bez nagiba izloen je naprezanju na smicanje, a normalni klin sa nagibom naprezanju na povrinski pritisak.

Sl. 12.4. Normalni klin bez nagiba sa zaobljenim krajevima

Klin sa kukom ima sa gornje strane nagib koja slui za izvlaenje klina LB >> (sl. 12.5). Duina ljeba u vratilu treba da je najmanje dvostruke duine klina. Klin sa kukom (3) zabija se u ljebove vratila (1) i glavine (2). Obrtni moment se prenosi trenjem izmeu gornje i donje povrine klina i

3

ljebova. Klin se montira tako to se sa jedne strane zabija u ljebove, a demontira izvlaenjem pomou posebnog alata hvatanjem za kuku klina. Ovaj klin se koristi kada je pristupana samo jedna strana prenosnika.

Sl. 12.5. Klin sa kukom

Zaobljeni klin (sl. 12.6) ima sa jedne strane zaobljenje u vidu krunice prenika vratila. Na taj nain u vratilu nije potreban ljeb za klin. Moe se staviti na bilo kom delu izmeu vratila i glavine. Koristi se za manje obrtne momente i za materijale koji su osetljivi na koncentraciju napona. Obrtni moment se prenosi samo trenjem izmeu vratila i udubljenog dela klina. Zaobljeni klin moe biti i sa kukom.

Sl. 12.6. Zaobljeni klin

Tetivni klin je normalni klin sa nagibom za koji ne treba ljeb za klin u vratilu (sl. 12.7). Vratilo je samo sravnjeno. Koristi se kada je materijal vratila osetljiv na koncentracije napona i za manje obrtne momente. Tetivni klin se koristi za manja optereenja.

Sl. 12.7. Tetivni klin

Tangentni klinovi (sl. 12.8.) su normalni klinovi sa nagibom na bonoj strani. U ljeb u vratilu i glavinama prenosnika stavlja se po dva takva klina. Tangentni klinovi se koriste za prenoenje velikih optereenja pri promenkjivom smeru obrtanja. Vratilo je manje oslabljeno u odnosu na segmentne i normalne klinove.

4

Sl. 12.8. Tangentni klinovi

Segmentni klin (sl. 12.9.) sa jedne strane ima oblik krunice, a sa druge je ravan. ljeb u vratilu je istog takvog krunog oblika. Pri montai stavi se klin u ljeb, pa se zatim navlai prenosnik. Ovaj klin omoguava lako pomeranje prenosnika po vratilu. Koristi se u menjaima, na mainama alatkama itd. Nedostatak segmentnog klina je taj to mu je potreban dubok ljeb u vratilu, te je na tom mestu vratilo oslabljeno.

Sl. 12.9. Segmentni klin

Kvadratni, Alfa i iljebljeni klin imaju manju primenu u odnosu na ostale klinove (sl. 12.10).

Sl. 12.10. Kvadratni, alfa i iljebljeni klin

Dimenzije uzdunih klinova definisane su naim nacionlnim standardima i tade su u tabelama 12.1 do 12.5. Tab. 12.1. Dimenzije (mm) uzdunih normalnih klinova sa nagibom sa ravnim i zaobljenim krajevima i klinova sa kukom prema SRPS M.C2.020 i 031

d b h 1t 2t d b h 1t 2t 1012 4 4 2,5 + 0,1 1,2 + 0,1 95110 28 16 10,0 + 0,2 5,4 + 0,2 1217 5 5 3,0 + 0,1 1,7 + 0,1 110130 32 18 11,0 + 0,3 6,4 + 0,2 1722 6 6 3,5 + 0,1 2,2 + 0,2 130150 36 20 12,0 + 0,3 7,1 + 0,3 2230 8 7 4,0 + 0,2 2,4 + 0,2 150170 40 22 13,0 + 0,3 8,1 + 0,3 3038 10 8 5,0 + 0,2 2,4 + 0,2 170200 45 25 15,0 + 0,3 9,1 + 0,3 3844 12 8 5,0 + 0,2 2,4 + 0,2 200230 50 28 17,0 + 0,3 10,1 + 0,3 4450 14 9 5,5 + 0,2 2,9 + 0,2 230260 56 32 20,0 + 0,3 11,1 + 0,3 5058 16 10 6,0 + 0,2 3,4 + 0,2 260290 63 32 20,0 + 0,3 11,1 + 0,3 5865 18 11 7,0 + 0,2 3,4 + 0,2 290330 70 36 22,0 + 0,3 13,1 + 0,3 6575 20 12 7,5 + 0,2 3,9 + 0,2 330380 80 40 25,0 + 0,3 14,1 + 0,3

5

7585 22 14 9,0 + 0,2 4,4 + 0,2 380440 90 45 28,0 + 0,3 16,1 + 0,3 8595 25 14 9,0 + 0,2 4,4 + 0,2 440500 100 50 31,0 + 0,3 18,1 + 0,3

Tab. 12.2. Dimenzije (mm) uzdunih normalnih klinova bez nagiba sa ravnim i zaobljenim krajevima prema SRPS M.C2.060, 061

d b h 1t 2t d b h 1t 2t 68 2 2 1,2 + 0,1 1,0 + 0,1 8595 25 14 9,0 + 0,2 5,4 + 0,2

810 3 3 1,8 + 0,1 1,4 + 0,1 95110 28 16 10,0 + 0,2 6,4 + 0,2 1012 4 4 2,5 + 0,1 1,8 + 0,1 110130 32 18 11,0 + 0,3 7,4 + 0,3 1217 5 5 3,0 + 0,1 2,3 + 0,1 130150 36 20 12,0 + 0,3 8,4 + 0,3 1722 6 6 3,5 + 0,1 2,8 + 0,1 150170 40 22 13,0 + 0,3 9,4 + 0,3 2230 8 7 4,0 + 0,2 3,3 + 0,2 170200 45 25 15,0 + 0,3 10,4 + 0,3 3038 10 8 5,0 + 0,2 3,3 + 0,2 200230 50 28 17,0 + 0,3 11,4 + 0,3 3844 12 8 5,0 + 0,2 3,3 + 0,2 230260 56 32 20,0 + 0,3 12,4 + 0,3 4450 14 9 5,5 + 0,2 3,8 + 0,2 260290 63 32 20,0 + 0,3 12,4 + 0,3 5058 16 10 6,0 + 0,2 4,3 + 0,2 290330 70 36 22,0 + 0,3 14,4 + 0,3 5865 18 11 7,0 + 0,2 4,4 + 0,2 330380 80 40 25,0 + 0,3 15,4 + 0,3 6575 20 12 7,5 + 0,2 4,9 + 0,2 380440 90 45 28,0 + 0,3 17,4 + 0,3 7585 22 14 9,0 + 0,2 5,4 + 0,2 440500 100 50 31,0 + 0,3 19,5 + 0,3

Tab. 12.3. Dimenzije (mm) uzdunih normalnih niskih klinova bez nagiba sa ravnim i zaobljenim krajevima prema SRPS M.C2.021 i 022

d b h 1t 2t d b h 1t 2t 1217 5 3 1,9+ 0,1 1,2 + 0,1 5865 18 7 4,8+ 0,2 2,3 + 0,1 1722 6 4 2,5 + 0,1 1,6 + 0,1 6575 20 8 5,4 + 0,2 2,7 + 0,1 2230 8 5 3,1 + 0,2 2,0 + 0,1 7585 22 9 6,0 + 0,2 3,1 + 0,2 3038 10 6 3,7 + 0,2 2,4 + 0,1 8595 25 9 6,2 + 0,2 2,9 + 0,2 3844 12 6 3,9 + 0,2 2,2 + 0,1 95110 28 10 6,9+ 0,2 3,2 + 0,2 4450 14 6 4,0 + 0,2 2,1 + 0,1 110130 32 11 7,6 + 0,2 3,5 + 0,2 5058 16 7 4,7 + 0,2 2,4 + 0,1 130150 36 12 8,3 + 0,2 3,8 + 0,2

Tab. 12.4. Dimenzije (mm) uzdunih izdubljenih i tetivnih klinova prema SRPS M.C2.060, 061

Izdubljeni klin Tetivni klin d b h f r b h f 2230 8 3,5 3,2 15 8 5 1,3 3038 10 4 3,7 19 10 6 1,8 3844 12 4 3,7 22 12 6 1,8 4450 14 4,5 4 25 14 6 1,4 5058 16 5 4,5 29 16 7 1,9 5865 18 5 4,5 33 18 7 1,9 6575 20 6 5,5 38 20 8 1,9 7585 22 7 6,5 43 22 9 1,8 8595 25 7 6,4 48 25 9 1,9

95110 28 7,5 6,9 55 28 10 2,4 110130 32 8,5 7,9 65 32 11 2,3 130150 36 9 8,4 75 36 12 2,8 150170 40 14 4,0 170200 45 16 4,7 200230 50 18 5,2

Vrednosti duina uzdunih klinova L u mm su: 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315, 355, 400.

6

Tab. 12.5. Dimenzije (mm) segmentnih klinova prema SRPS M.C2.050 d b h9 h h12 L D 1t 2t

34 1 1,4 3,82 4 1 + 0,1 0,6 +0,1 46 1,5 2,6 6,76 7 2 + 0,1 0,8 +0,1 68 2 2,6 6,76 7 1,8+ 0,1 1,0 +0,1 68 2 3,7 9,66 10 2,9+ 0,1 1,0+0,1 810 3 3,7 9,66 10 2,5+ 0,1 1,1 +0,1 810 3 5 12,65 13 3,8+ 0,1 1,1 +0,1 810 3 6,5 15,72 16 5,3+ 0,1 1,1 +0,1

1012 4 5 12,65 13 3,5+ 0,1 1,1 +0,1 1012 4 6,5 15,72 16 5,0+ 0,1 1,1 +0,1 1012 4 7,5 18,57 19 6,0+ 0,1 1,1 +0,1 1217 5 6,5 15,72 16 4,5+ 0,1 1,3 +0,1 1217 5 7,5 18,57 19 5,5+ 0,1 1,3 +0,1 1217 5 9 21,63 22 7,0+ 0,2 1,3 +0,1 1722 6 7,5 18,57 19 5,1+ 0,1 1,7 +0,1 1722 6 9 21,63 22 6,6+ 0,1 1,7 +0,1 1722 6 11 27,35 28 8,6+ 0,1 1,7 +0,1 2230 8 9 21,63 22 6,2+ 0,2 1,7 +0,1 2230 8 11 27,35 28 8,2+ 0,2 1,7 +0,1 2230 8 13 31,43 32 10,2+ 0,2 1,7 +0,1 3038 10 11 27,35 28 7,8+ 0,2 2,1 +0,1 3038 10 13 31.43 32 9,8+ 0,2 2,1 +0,1 3038 10 16 43,08 45 12,8+ 0,2 2,1 +0,1

Za prenoenje veih obrtnih momenata, umesto klinova za spajanje vratila i glavine koristi se oljebljeni spoj (sl. 12.11). Profil ljebova kao i njihov broj definisan je standardom. Na vratilu se nalaze ljebovi (b) i isti takvi u otvoru glavine prenosnika (c) koji igraju ulogu klinova.

Sl. 12.11. Oljebljeni spoj vratila i glavine

Za prenoenje manjih obrtnih momenata, umesto klinova za spajanje vratila i glavine ne koriste se klinovi niti oljebljeni spojevi, ve se samo trenjem izmeu vratila i otvora glavine prenosi obrtni moment. Trenje se postie odgovarajuim vrstim naleganjem sa odgovarajuim preklopom. Dodirne povrine mogu biti cilindrine ili konine (sl. 12.12).

Sl. 12.12. Prenoenje obrtnog momenta sa vratila na prenosnik trenjem

7

12.1.1. PRORAUN UZDUNIH KLINOVA Proraun uzdunih klinova obuhvata sledee:

- Izbor tipa leaja prema uslovima rada i obrtnom momentu koji prenosi vratilo na tom mestu; - Izbor irine i visine klina. irina b i visina klina h zavisi od dimenzija vratila. Na osnovu

preporuka datih u tabelama za prenik vratila usvaja se preporuena vrednost irine b i visina klina h.

- Izbor materijala - Duina klina L zavisi od obrtnog momenta koji prenosi. Duina klina L se preporuuje da

bude u opsegu xd5,1L . Pri tome duina klina treba da je manja od irine glavine. Nakon izbora klina proverava se odabrano reenje prema naprezanju na smicanje i povrinski pritisak izmeu klina i ljeba u glavini za klinove bez nagiba:

dso

S LbF =

gde je )mm/N( 2ds - dozvoljeni napon na smicanje i iznosi 2ds mm/N 90)-(60= . Pored toga proverava se i povrinski pritisak izmeu klina i ljeba u glavini prenosnika:

d2

o pLt

Fp = .

Dozvoljeni povrinski pritisak za klinove bez nagiba dat je u tabeli 12.6.

Tab. 12.6. Dozvoljeni povrinski pritisak (N/mm2) za klinove bez nagiba zavisno od materijala glavine (dobijeni na osnovu iskustva)

Laki udari Jaki udari Jednosmerno Naizmenino Jednosmerno Naizmenino

Vrsta klina

. Sl. . Sl. . Sl. . Sl. Normalni klin bez nagiba 100 60 70 45 80 40 35 20 Tangentni - - 140 80 - - 90 60 Zaobljeni 65 40 33 20 50 25 33 20 Tetivni 85 50 43 25 70 35 43 25

Klinove sa nagibom nakon izbora nema potrebe proveravati. :

12.1.1. Standardna oznaka za klin Standardna oznaka za klin sadri u sebi dimenzije klina, standard koji ga definie i oznaku materijala. Standardna oznaka normalnog klina bez nagiba je npr. 8x7x36 SRPS M.C2.060 .0645, gde je mm 8b = , mm 7h = , mm 36L = , SRPS M.C2.060 srpski standard koji definie konstruktivni oblik klina i .0645 elik za izradu klina.

Oznaka segmentnog klina je npr. 6x11 SRPS M.C2.050, gde je 6 - irina b u mm i 11 -visina h u mm . Duina se ne daje za segmentni klin.

12.1.2. Materijali za izradu klinova

Materijali za izradu klinova su elici: .0345, .0445, .0545, .0645, .0745 kao i drugi elici. ljeb za klin u vratilu izrauju se glodanjem

8

12.2. POPRENI KLINOVI

Popreni klinovi slue za meusobno spajanje razliitih mainskih delova. Popreni klin je konian sa jedne ili sa obe strane (sl. 12.13,a) da bi se zatitio od ispadanja. Moe da ima otvor na jednom ili na oba kraja za osigura od ispadanja. Usled optereenja radnom silo F popreni klin je izloen naprezanju na smicanje i na savijanje (b).

a) b)

Sl. 12.13. Spajanje delova poprenim klinom 12.3. IVIJE

Poseban oblik poprenih klinova su ivije (sl. 12.14). ivije su obino krunog poprenog preseka manjih deimenzija. Mogu biti cilindrune i konine, uplje, elastine (razrezane) itd. Popreni klinovi se koriste za spajanje tokova za vratilo ili osovinu, za spajanje poluga i sl. Koriste se za manja optereenja.

Sl. 12.14. Spajanje dela za osovinu pomou ivije

12.4. ODRAVANJE I OTEENJA KLINOVA

Pravilno korienje klinova podrazumeva da se ne preoptereuju. Radno optereenje propisuje proizvoa maine ili sklopa u kojem se klin nalazi.

Pri korienju klina treba voditi rauna da se zatiti od korozije i da se pri zabijanju i izbijanju ne oteti. Montaa i demontaa klina treba da je paljiva i zbog ostalih delova na vratilu, prvenstveno leaja.

Oteenja koja mogu da se jave pri korienju uzdunih klinova su deformacije pri montai i deformacije ili prelom usled preoptereenja na smicanja. Oteenja poprenih klinova i ivija mogu biti u vidu smicanja i savijanja.

12.5. PRIMER PRORAUNA KLINOVA

9

Zadatak 12.1. Odabrati tip i dimezije klina za spajanje zupanika na vratilo. Zupanik je potrebno esto skidati sa vratila. Vratilo je mirno optereeno. Pristupanost zupaniku sa obe strane je dobra. Prenik vratila je mm 32dv = , snaga koju prenosu zupanik je kW 14P = , broj obrtaja vratila je

min/o 480n = , a materijal vratila je .1230. Proveriti odabrani klin. - Prema zadatim uslovima bira se normalni klin bez nagiba sa ravnim zavrecima

normalne visine. - Prema zadatom preniku vratila mm 32dv = bira se klin dimenzija: b=10 mm, h=8 mm,

t1=5,0 mm i t2=3,3 mm (tabela 12.2). - Duina klina je mm 48325,1d5,1L == . Ukupna duina klina je mm 48LLu =

obzirom da je klin sa ravnim zavrecima. Usvaja se prva vea standardna duina klina od mm 50L = .

- Provera napona na smicanje prema izrazu dsoS LbF = , te je

2S mm/N 83,345010

17416 == Obimna sila jednaka je

N1741614,3s 480mm 32

30s/Nmm140000002

30n32

s/Nmm 140000002d

P2F 1vo =

=

==

Dozvoljeni napon na smicanje je 274,28N/mm3,5260 ===

ST

dS , ako se usvoji stepen sigurnosti

S=3,5 koji treba da je manji od stepena sigurnosti vratila (stepen sigurnosti vratila je 4,5). Usvaja se materijal klina .0745 za koji je 2T mm/N260= . Stvarni napon na smicanje je manji od dozvoljenog, to znai da se proraunati klin moe usvojiti prema naponu na smicanje.

- Provera povrinskog pritiska izmeu klina i ljeba u glavini je d2

o pLt

Fp = ,

2

2

o mm/N 55,105503,3Lt

Fp ===17416

Dozvoljeni povrinski pritisak prema tabeli 12.5. je 2mm/N 100p = ako se usvoji da su udari pri radu laki i jednosmerno promenljivi. Stvarni povrinski pritisak je vei od dozvoljenog, to znai da se proraunati klin treba korigovati. Korekcija se vri poveanjem duine klina na mm 63L = . Dozvoljeni povrinski pritisak za klin poveane duine je

2

2

o mm/N 77,83633,3Lt

Fp ===17416

Dozvoljeni povrinski pritisak klina poveane duine je manji od dozvoljenog, te se moe usvojiti.

- Usvaja se klin 10x8x63 SRPS M.C2.060 od . 0745.