uČebnÉ texty - edupage1).pdf · elektrická spojka v 1.3.4.voľnobežná spojka voľnobežné...
TRANSCRIPT
Stredná priemyselná škola dopravná, Sokolská 911/94, 960 01 Zvolen
Kód ITMS projektu: 26110130667 Názov projektu: Zvyšovanie flexibility absolventov v oblasti dopravy
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“
UČEBNÉ TEXTY
Vzdelávacia oblasť: Odborné predmety TPD
Predmet: Časti strojov
Ročník, triedy: Druhý, II.B, II.C
Tematický celok: Hriadeľové spojky
Vypracoval: Ing. Romana Trnková
Dátum: február, marec 2015
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 1 z 10
Obsah
1. Hriadeľové spojky ............................................................................................................................ 2
1.1. Mechanicky neovládané spojky................................................................................................... 3
1.2. Mechanicky ovládané spojky ....................................................................................................... 4
1.3. Princíp funkcie vybraných druhov spojok ................................................................................... 5
1.3.1. Mechanická spojka .................................................................................................................. 5
1.3.2. Hydraulická spojka ................................................................................................................... 5
1.3.3. Elektrická spojka ...................................................................................................................... 6
1.3.4. Voľnobežná spojka .................................................................................................................. 6
1.4. Návrh a výpočet hriadeľovej spojky ............................................................................................ 7
2. Použité zdroje: ................................................................................................................................. 9
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 2 z 10
1. Hriadeľové spojky
Podľa konštrukcie, použitia a princípu práce možno spojky rozdeliť na:
- Mechanické
- Elektromagnetické
- Hydrodynamické
Mechanické spojky prenášajú krútiaci moment vzájomným dotykom oporných alebo trecích plôch
svojich častí. Okrem spojenia hriadeľov a prenosu krútiaceho momentu majú často ešte množstvo
špeciálnych vlastností.
Elektromagnetické spojky pracujú na princípe pôsobenia magnetických polí a môžu slúžiť ako
rozbehové, poistné, regulačné spojky a ako brzdy.
Hydrodynamické spojky sú v podstate sklzové (asynchrónne) spojky, ktoré využívajú na prenos
krútiaceho momentu hydrodynamický účinok kvapaliny.
Ovládanie:
- Mechanické
- Elektromagnetické
- Hydraulické
- Pneumatické
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 3 z 10
1.1. Mechanicky neovládané spojky 1. Pevné spojky
- Používajú sa na stále spojenie dvoch hriadeľov
- Vhodné sú na spojenie celkom súosových hriadeľov; neumožňujú ani axiálny ani radiálny
posuv
- Sú charakterizované nepružným prenosom Mk, netlmia rázy
- Vyžadujú si presnosť výroby; iba občasnú demontáž
- Najčastejšie druhy : rúrkové, misková prírubová a kotúčová
2. Vyrovnávacie spojky
Dilatačné spojky umožňujú posuv v smere osi hriadeľa (napr. pri tepelnej dilatácii).
Výkyvné spojky umožňujú uhlové výchylky spojovaných hriadeľov, prípadne i osové dilatácie
a radiálne posunutie hriadeľov.
Axiálna ozubová spojka (vyrovnávacia, kompenzačná) dovoľuje hriadeľom vzájomný pohyb
v osovom smere. Každá polovica tejto spojky má zuby, ktoré zapadajú do seba. Na tomto princípe sa
vyrába veľké množstvo konštrukčne odlišných spojok.
Krížová spojka (Oldhamova) umožňuje axiálne posuvy a výchylky v súosovom smere pri
zachovaní rovnobežnosti hriadeľov. Skladá sa z dvoch rovnakých častí a krížového kotúča, ktorý
svojimi výstupkami zapadá do žliabkov hnacej a hnanej časti spojky (spojenie s tvarovým stykom).
Používa sa veľmi často v obrábacích strojoch , vyrába sa v rôznych konštrukčných úpravách pre malé
a stredné krútiace momenty.
Kĺbová spojka jednoduchá alebo dvojitá umožňuje uhlové výchylky hriadeľov (pri nepružnom
prenose) krútiaceho momentu. Nevýhodou kĺbových spojok je nerovnomernosť chodu hnaného
hriadeľa pri konštantnej uhlovej rýchlosti ω1.
3. Pružné spojky
Spájajúcim členom hnacej časti pružných spojok jeden alebo viac pružných spojok je jeden alebo
viac pružných článkov z ocele, gumy, kože alebo plastu. Svojou deformáciou zmierňujú pružné články
nárazy v spojke, čím sa akumuluje nárazová energia, ktorá sa potom odovzdáva s oneskorením.
Súčasne sa pohlcuje kinetická energia nárazu trením a mení sa na tepelnú energiu.
Pri spojke s lineárnou charakteristikou tuhosť spojky
Pružné spojky, ktoré pracujú s tlmením a akumuláciou nárazu majú pri zaťažovaní a odľahčovaní
rôzne charakteristiky (lineárne alebo krivkové).
Pružné čapové spojky majú rôzny tvar i materiál puzdier (najčastejšie sú gumové). Tlak medzi
čapom a pružným článkom (spoj s tvarovým stykom) nemá prekročiť dovolenú hodnotu.
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 4 z 10
Kde D je rozstupový priemer čapov [m, mm],
z – počet čapov
d – priemer čapov
l – dĺžka pružného článku [m, mm]
Príklad výpočtu pružnej spojky:
Skontrolujte pružné elementy čapovej pružnej spojky, ktorá prenáša výkon P = 4 kW, pri frekvencii
otáčok n = 16 s-1
. Navrhnuté rozmery spojky: D = 90 mm, z = 4, d = 30 mm, l = 30mm. Spojka je
určená pre žeriavový pojazd – K = 2,8.
Riešenie:
(111,4 Nm)
(0,69 MPa < pD)
1.2. Mechanicky ovládané spojky Výsuvné spojky umožňujú umožňujú spojenie alebo rozpojenie hnacieho a hnaného hriadeľa
v pokoji alebo počas chodu.
- Rozdeľujú sa na zubové a trecie; pri zubových spojkách sa prenáša krútiaci moment ozubením
na čelnej alebo na valcovej ploche, pri trecích spojkách trecími silami, ktoré vznikajú medzi
činnými plochami spojky.
- Ich správna funkcia je podmienená súosovosťou hriadeľov.
- Požiadavky na výsuvné spojky: rýchle a ľahké zapnutie, spoľahlivé spojenie po zapnutí, malé
opotrebovanie a zahrievanie aj pri častom zapnutí, malé rozmery pre menovitý krútiaci
moment, bezrázové zapnutie
- Podľa spôsobu ovládania poznáme výsuvné spojky s mechanickým, elektromagnetickým,
hydraulickým a pneumatickým ovládaním.
Ovládacie zariadenie
Sily potrebné na zapínanie a vypínanie výsuvných spojok vyvodzuje ovládacie zariadenie. Voľba
druhu ovládania závisí od požiadaviek, ktoré kladieme na spojku, od veľkosti prenášaného výkonu, od
frekvencie zapínania a vypínania, od umiestnenia ovládacieho zariadenia a pod.
Mechanické ovládanie - pri malých presúvacích silách sa používa priame ručné ovládanie pákovým
prevodom, ku ktorému sa pri väčších presúvacích silách pripájajú ešte ďalšie mechanizmy (napr.
pohybová skrutka, ozubený segment s pastorkom a iné).
Hydraulické ovládanie (napr. lamelovej trecej spojky) pozostáva z tlakového valca s vybraním, do
ktorého zapadá ovládacia páka. Pákou sa presúva objímka spojky (ktorej konštrukcia sa oproti
mechanickému ovládanie nemení). Spojka má plynulý záber s možnosťou regulácie zmenou tlaku
oleja.
Pneumatické ovládacie zariadenie sa skladá z tlakového valca a z ovládacej páky. Konštrukcia
pneumatického valca sa podobá hydraulickému.
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 5 z 10
Výsuvné spojky ovládané elektricky (elektromagnetom) predstavujú moderný prvok v ovládacej
technike; ovládanie je diaľkové, sú vhodné pre mechanizáciu a automatizáciu výrobných ovládacích
liniek. Funkčné plochy týchto spojok majú mechanický styk a neodlišujú sa od mechanicky
ovládaných spojok.
1.3. Princíp funkcie vybraných druhov spojok
1.3.1. Mechanická spojka
1.3.2. Hydraulická spojka
Hydraulická spojka prenáša Mk pohybovou energiou
kvapaliny. Čerpadlové koleso je poháňané hnacím
strojom, ktoré dáva pretekajúcej kvapaline kinetickú
energiu. Túto energiu preberá turbínové koleso
a odovzdáva ju ďalej hnanému stroju, s ktorým je pevne
spojené.
Pre dobré prevádzkové vlastnosti sa tieto spojky
uplatňujú najmä v stavebných a cestných strojoch.
Pružná spojka pozostáva z dvoch nábojov
a pružného segmentu v tvare ozubeného prstenca,
ktorý zabezpečuje bezpreklzový prenos Mk , pri
súčasnom tlmení torzných rázov.
Jednoduchá hydrodynamická spojka
Pružná mechanická spojka
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 6 z 10
1.3.3. Elektrická spojka
1.3.4. Voľnobežná spojka
Voľnobežné spojky sa používajú na prenos krútiaceho momentu v jednom zmysle otáčania, pri
opačnom zmysle otáčania sa spojka rozpojí.
Vybrania pre voľne uložené valčeky sú vo vnútornej časti, vonkajšia časť je hladká, valcová. Pri
otáčaní hnacej časti sa valčeky zaklinujú medzi plôšky vo vybraní hnacej časti a valcový povrch
hnanej polovice spojky, čím sa obidve polovice pevne spoja.
Predpokladom prenosu krútiaceho momentu je samozvernosť medzi valčekmi a opornou plochou.
Voľnobežná valčeková spojka
Voľnobežná valčeková spojka
Krútiaci moment sa prenáša vzájomným
pôsobením magnetických polí hnacej a hnanej časti
spojky. Hnacia časť spojky – magnetové koleso,
v ktorej je umiestnené budiace vinutie, je udržiavaná
s hnacou časťou – kotvou vzájomnou
elektromagnetickou väzbou, ktorá sa prerušením
toku prúdu ruší.
Zapnutím budiaceho prúdu vznikne
magnetické pole, ktoré sa otáča synchrónne
s magnetovým kolesom. Vzájomným pôsobením
prúdu v kotve a magnetického poľa magnetového
kolesa vzniká unášavý krútiaci moment.
Elektromagnetická spojka
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 7 z 10
1.4. Návrh a výpočet hriadeľovej spojky Navrhnite, vypočítajte a nakreslite zostavu poistnej hriadeľovej spojky so strižným kolíkom.
Hriadeľom sa prenáša maximálny výkon P = 1,47 kW pri n = 200min-1
. Poistná spojka má dovoliť
maximálne preťaženie 15%.
Rámcový postup úlohy
1. Výpočet hriadeľa
2. Návrh telesa spojky a pera
3. Návrh a výpočet kolíka
4. Kontrolný výpočet rozmerov
5. Výkres zostavy spojky
6. Tabuľky tolerancií
Postup pri riešení
1. Pre pomer < 1 počítame priemer hriadeľa podľa vzťahu:
Priemer hriadeľa možno určiť podľa tohto vzťahu pre modul pružnosti v šmyku
G = 8.104 MPa a ϕ = 0,25°/1m. Vychádza hriadeľ s normalizovaným priemerom 40mm.
2. Pre poistnú spojku volíme vonkajší priemer náboja
keď d’ je priemer konca hriadeľa, a keď sme zvolili materiál kotúča spojky oceľ na odliatky.
Pre valcový koniec hriadeľa s priemerom d’ = 36 mm podľa STN bude dĺžka konca hriadeľa a teda
aj dĺžka náboja 70 mm.
Príslušné pero podľa STN má šírku b = 10 mm, výšku h = 8 mm, dĺžka môže byť od 56 do 220 mm
použijeme priemer 65mm.
3. Polomer kružnice, na ktorej leží otvor pre kolík v prírube spojky, bol predbežne zvolený
R1 = 45 mm
Pre
,
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 8 z 10
Pre materiál kolíka 11 500.0 je minimálna pevnosť v ťahu σPt = 500 MPa, z toho minimálna
pevnosť v šmyku bude
Kolík počítame na pevnosť v šmyku, pretože pre prekročení výkonu o 15% sa má kolík skutočne
porušiť; preto sa v tomto prípade neuvažuje dovolené namáhanie.
Treba urobiť výpočet pre normalizovaný priemer kolíka d = 3mm.
4.
Kolík je uložený v kalenom puzdre z materiálu 11 600.0, aby sa zabránilo otlačeniu otvoru.
Vonkajší priemer puzdra bude 10 mm, uloženie pre jeho nalisovanie Ø 10 H7/r6. Pre kolík
u brúseného materiálu 11 500.0 Ø 3 h8 bude konečné obrobenie diery Ø 3 H8.
Kolík je poistený proti vysunutiu plechovou podložkou a poistným krúžkom.
Alternatívne úlohy
Navrhnite podobné spojenie hriadeľov spojkou so strižným kolíkom pre tieto údaje:
Prenášaný výkon 2,57 (3,5) 0,88 (1,2) 1,83 (2,5) 0,51 (0,7) kW(k)
Otáčky hriadeľa 300 200 400 120 min-1
Maximálne preťaženie 10 20 10 0 %
(Téma)
„Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ“ Strana 9 z 10
2. Použité zdroje: 1. J. Bartoš a kol., Zbierka konštrukčných úloh z častí strojov II. vydanie, ALFA 1978, 63-365-78
2. Král, Suchanský, Križan, Stavba a prevádzka strojov, ISBN 80-05-00780-9, ALFA 1991
3. Bartoš, Novák, Šlégl, Časti strojov II,III, ALFA 1972, 63-381-72