oblikovanje steznih spojeva - cabline1.files.wordpress.com · naleganja između vratila i...
TRANSCRIPT
OBLIKOVANJE STEZNIH
SPOJEVA
U stezne spojeve ubrajaju se čvrsti spojevi
koji omogućavaju prenošenje aksijalnih sila i
obrtnih momenata otporom trenja.
Ostvaruju se:
Klinom sa nagibom,
Navojnim spojem,
Elastičnim elementima ili
Čvrstim naleganjem.
Stezni spoj ostvaren uzdužnim
klinom sa nagibom
• Spajaju se vratila sa kaišnicima,
remenicama, zamajcima i obodima
spojnica (i sa svim drugim elementima za
prenos obrtnog kretanja).
• Deformacije vratila i glavčine drugog
elementa kao posledica utiskivanja klina,
što izaziva pojavu ekscentričnosti glavčine
u odnosu na vratilo.
• Naleganje vratila i
glavčine: H7/k6 ili
H7/m6.
• Naleganje između klina i
žlebova u vratilu i
glavčini: h9/D10
Naponsko stanje i ekscentričnost
u spoju pomoću klina sa
nagibom
• Naponsko stanje u
spoju potiče od
normalne sile FN, koja
iznosi:
FN 4.76Fa;
Fa – aksijalna sila (pri
koeficijentu trenja
=0.1, nagib na
spoljašnjoj strani 1:100)
Spoj tangentnim klinovima
•Za prenošenje velikih obrtnih momenata pri
promenljivom smeru obrtanja, naponsko stanje se
postiže postavljanjem tangentnih klinova.
• Nagib klinova koji se postavljaju u parovima pod
uglom 1200 (1800) je 1:60 ili 1:100.
Jedan par klinova
prenosi obrtni
moment u
jednom, a drugi u
drugom smeru
obrtanja.
• Mere klina i žleba u glavčini treba
oblikovati prema JUS M.C2.020 – kako bi
se obezbedili potrebno naleganje i potrebna
izdržljivost preseka vratila obzirom na
koncentraciju napona.
• Obzirom da je koncentracija napona u
odnosu na druge stezne spojeve najveća,
spojevi ostvareni klinom sa nagibom se
ređe koriste, i to samo kada su obrtni
momenti veliki, a ugaona brzina vratila
mala.
Stezni spoj ostvaren poprečnim
pritezanjem zavrtnja
Za prenošenje relativno malih obrtnih momenata, uzdužnih sila i spregova.
a) Sa dvodelnom glavčinom;
b) Sa razrezanom glavčinom na spoljašnjem delu
p=Fp i/d l, N/mm2
p – pritisak na dodirnim
površinama;
Fp (N) – pritezna sila od jednog
podešenog zavrtnja;
i – broj zavrtnjeva;
d (mm) – prečnik vratila ili
elementa koji prihvata spreg ili
uzdužnu silu;
l (mm) – korisna dužina
glavčine.
Ukupna pritezna sila Fp i mora biti tolika da moment trenja T
bude veći od najvećeg radnog momenta ili sprega, T > Tmax .
Fp = Tmax/o i d, N
Ako se glavčina priteže pomoću i zavrtnjeva, pritezna sila u
svakom zavrtnju treba da bude:
o - početni koeficijent trenja
Kod dvodelnih glavčina javljaju se u toku rada i centrifugalne
sile koje rasterećuju zavrtnje od Fp na Fp´, odnosno smanjuju
površinski pritisak na dodirnim površinama na p´.
Usled ovog rasterećenja smanjuje se i sila trenja od F na F´,
koja treba sa potrebnom sigurnošću da prenese obimnu silu
Ft:
1.2...1.8t
FS
F
p = FN/d l Fp i l2/d l l1 ,N/mm2
i – broj zavrtnjeva
Dodirni pritisak razrezanih glavčina može se izračunati samo
približno (zbog elastičnih deformacija glavčine):
Nepodešeni zavrtnjevi definišu
se prema uzdužnoj sili Fp. Mere
l1 i l2 uzimaju se sa crteža.
Naleganja između vratila i
glavčine: H7/j7, H8/j7 ili H8/k7.
Stezni spojevi ostvareni pomoću
konusnih površina i navoja
Konusne površine:
• dobro centriraju glavčine ;
• laka montaža i demontaža.
• Uslov: ugao konusa 2, - ugao trenja.
• = 12 do 140 – da bi se izbegla samokočivost spoja i omogućila što veća normalna sila i dodirni pritisak u spoju.
• Navojni spojevi: ako se veza ostvaruje uzdužnom silom.
Stezni spoj pomoću konusnih površina i navoja:
a) Navoj vratila manjih prečnika izrađuje se na završetku vratila
b) Navoj većih prečnika vratila se urezuje, a spoj se priteže
zavrtnjem
v) Između glavčine i navrtke postavljene su tanjiraste opruge koje
ograničavaju prenošenje obrtnog momenta posle eventaulnog
proklizavanja na dodirnim površinama usled preopterećenja
g) Osiguranje spoja od ugaonog pomeranja segmentnim klinom,
koji ne prenosi opterećenja
Kod steznih sklopova ostvarenih pomoću konusnih
površina naleganje se gotovo ravnomerno
ostvaruje na celoj površini.
Dodirni pritisak p ostvaruje se pomoću aksijalne
pritezne sile Fp.
Moment trenja T
2
00.5 mT l p d
1 20.5( )md d d Srednji prečnik konusa
0 –koeficijent početnog klizanja
l – korisna dužina konusa
Najveći obrtni moment koji spoj može da prenese
je Tmax ≤ T.
Stvarni pritisak na dodirnim površinama
Dozvoljeni površinski pritisak:
pd = (50 – 90) N/mm2 za Č/Č i Č/ČL
pd = (30 – 50) N/mm2 za Č/SL
Pritezna sila:
S = 1.8 do 2 – stepen sigurnosti
p
d
m
Fp p
d l
max2p
m
TF
d S
Sila upravna na dodirnu
površinu:
2
p
N
FF
tg
Pritezanje pomoću rasečene čaure
Postavljaju se slobodno u prostor između glatkih cilindričnih vratila
i glavčina elemenata za prenos obrtnog kretanja, a pritiskuju se
aksijalno, obično pomoću navojnog spoja.
Pod dejstvom aksijalne sile nastaje elastična deformacija
prstenova, pri čemu se prečnik spoljašnjeg prstena D povećava, a
prečnik unutrašnjeg prstena d smanjuje. Radijalni pritisak koji se
pri tome stvara izaziva otpor trenja na dodirnim površinama, što
obezbeđuje prenošenje obrtnog momenta i sprečava aksijlano
pomeranje elemenata duž vratila.
Spojevi sa opružno-zateznim prstenovima
Odlike:
Ne slabe presek vratila i glavčine,
Obezbeđuje dobro centriranje delova na vratilu (pogodno za
velike ugaone brzine vratila – kod ventilatora, vratila elisnih
motora ...)
Ne zahtevaju dopunsko fiksiranje delova na vratilu,
Postiže se hermetičnost spoja i smnjuje opasnost od korozije.
Neophodna je precizna
obrada elemenata i ispravno
pritegnuti da bi preneli
predviđeni obrtni moment
Mere opružno-zateznih
prstenova – Tabela 6.11,
Konstruisanje, str. 113
Tolerancije glavčina i
vratila – prema uputstvu
datom u Tabeli 6.12,
Konstruisanje, str. 113
Stezni spojevi ostvareni preklopom
elemenata
Pre sklapanja – prečnik otvora spoljašnjeg elementa je manji od prečnika unutrašnjeg elementa.
Sklapanjem nastaje pritisak na dodirnim površinama pa se opterećenje – uzdužna sila Fa i obrtni moment T prenose otporom protiv klizanja spojenih delova.
Mogu preneti velika promenljiva i udarna opterećenja.
Najčešće se spajaju delovi koji rotiraju (točkovi i bandaži u sklopu vagonske osovine, rotori ventilatora, turbinski rotori, glavčine spojnica, venci zupčanika i sl.).
Nedostatak: otežano sklapanje i rasklapanje – dodirne površine se mogu oštetiti – naročito ako je preklop veliki – onemogućeno je ponovno sklapanje.
Pritisak na vratilima ili osovinama:
Stezni spoj
sa preklopom
2
s u
s u
P Np
mmK Kd
E E
P´ = P – 1.2 (Rs + Ru) – efektivni preklop u spoju, Rs i Ru – visine
neravnina za stepene površinske hrapavosti N5 do N8 (Tabela
6.13, str. 116, Konstruisanje)
P – projektovani (računski preklop) –
za prioritetna i preporučena naleganja
Ks i Ku – pomoćne veličine
2
2
1
1
ss s
s
K
2
2
1
1
uu u
u
K
uu
s
d
d u
s
s
D
D
s i u – Poasonovi koeficijenti
0.30 – čelik
0.25 – sivi liv
0.33 – bronza i mesing
Es – modul elastičnosti materijala
(2 – 2.15)105 N/mm2 – Č i ČL
(1 – 1.25)105 N/mm2 – SL200 i
SL250
(0.9 – 1.15)105 N/mm2 – bronza i
mesing
Stanje u delovima presovanog
spoja: a) odnos dimenzija i
neravnina; b) naponi u spoju
Pritisak u spoju izaziva zatezanje
spoljašnjeg i pritiskivanje
unutrašnjeg dela. Najveća vrednost
napona u spoljašnjem delu je na
unutrašnjoj površini prečnika Du:
2
2
1
1
sc
s
p
r p
Za unutrašnji deo najveća vrednost
napona je:
2
2
1c
u
p
Najmanja je na dodirnoj površini 2
2
1
1
uc
u
p
r = - p je tu
najveće.
Nosivost spojeva određuje se na osnovu najmanjeg
(donjeg) graničnog pritiska pd koji se izračunava pomoću
donjeg preklopa Pd.
Kritična sila proklizavanja:
d k d kF p A p d l
Stepen sigurnosti protiv proklizavanja:
t
FS
F
a
FS
F
Ft =2T/d – tangentna sila na
dodiru spoja prečnika d;
Fa – aksijalna sila u spoju;
l – dužina dodira u spoju;
k – koeficijent trenja – zavisi
od vrste materijala, hrapavosti
površina i načina formiranja
sklopa – Tab. 6.14, str.117,
Konstruisanje