Mehanicki Elementi Za Spajanje Vratila

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILASpojnice slue za spajanje dva kraja vratila tako da se moe preneti obrtni moment ili kretanje sa jednog na drugo vratilo. Zadatak spojnica je da spoje u jednu celinu bilo zasebna vratila (npr. vratila elektromotora i centrifugalne pumpe), bilo jedno dugako vratilo koje je napravljeno od vie delova radi olakanja izrade, transporta, sklapanja (npr. transmisiono vratilo). Spojnicama se mogu meusobno spajati i drugi elementi, npr. vratila sa zupanicima, kainicima i sl.

Mehaniki funkcionalni elementi

Mehaniki elementi za spajanje vratila

1

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILASpojnice se nametaju neposredno iza leita, idui u smeru od izvora energije (motora). One treba da budu to lake, i, naroito pri veim brzinama obrtanja, statiki i dinamiki uravnoteene. Ponekad postavlja uslov da spojnica bude tako konstruktivno izvedena da se lako moe rasklopiti i skinuti kada neki ogranak vratila treba da due bude iskljuen iz rada.1 primarni (vodei) deo vratila 2 sekundarni (voeni) deo vratila 3 spojnica 4 leita



2

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILAPrimenom spojnica ostvaruje se: - pojednostavljenje i olakavanje montae, - sklapanje pojedinih sklopova, - spajanje vratila, - otklanjanje greaka koje izazivaju neravnomerno obrtanje i toplotno izduenje, - spajanje aksijalno pomerljivih sklopova, - otklanjanje udara pri ukljuivanju i iskljuivanju, - priguivanje oscilacija, - daljinsko ukopavanje i iskopavanje, - ostvarivanje uslovnih veza izmeu broja obrtaja, smera obrtanja, obrtnog momenta, ugla zaokretanja i drugih veliina.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 3

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILASpojnicama se mogu otkloniti sledee greke: -radijalno odstupanje poloaja osa vratila -poduno odstupanje poloaja osa vratila, -ugaono odstupanje poloaja osa vratila, -kombinovano odstupanje poloaja osa vratila.



4

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILASpojnicama se mogu otkloniti sledee greke:



5

MEHANIKI ELEMENTI ZA SPAJANJE VRATILARazlikujemo sledee vrste spojnica: - spojnice stalnog dejstva, - ukljuno-iskljune spojnice, - automatske spojnice, - indukcione spojnice.



6

Spojnice stalnog dejstvaOve spojnice slue za permanentno spajanje vratila. Prema vrsti ostvarene veze ove spojnice se dele na: - krute (nema meusobnog pomeranja elemenata), - pokretljive (postoji meusobno pomeranje elemenata).



7

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceTo su one spojnice koje ne dozvoljavaju meusobno pomeranje spojenih krajeva vratila. Poznate su sledee vrste ovih spojnica: - spojnice sa obodima, - spojnice sa naglavkom, - oklopne spojnice.



8

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa obodima Spojnice sa obodima primenjuju se za spajanje jako optereenih vratila, koja prenose obrtni moment u oba smera, a optereena su i znatnim radijalnim i aksijalnim silama.



9

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa obodima Polutke spojnica sastoje se od glavina sa obodima, na kojima se nalaze otvori za zavrtnjeve. Susedni obodi meusobno se spajaju nizom podeenih zavrtnjeva, a glavine spojnica navlae se na krajeve vratila vratila tako da ostvaruju presovani sklop i dodatno se osiguravaju klinovima.



10

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa naglavkom Spojnica sa naglavkom ima naglavak od livenog gvoa ili elika, koji je navuen na krajeve vratila i privren klinovima za vratilo.



11

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa naglavkom Spojnica je jednostavne konstrukcije, ali nepodesna za skidanje, poto treba pomeriti bilo jedno vratilo bilo spojnicu za polovinu njene duine. Sa ovom spojnicom je teko ostvariti aksijalnost susednih vratila (podudaranje geometrijskih osa), poto se krajevi vratila deformiu zbog zabijanja klinova.



12

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa naglavkom SKF Spojnica sa naglavkom SKF ima tanku unutranju auru, jednodelnu i nerazrezanu, i debeli naglavak. Neznatna koninost na auri spolja, u naglavku iznutra omoguava da se pri navlaenju naglavka aura deformie i pripije uz krajeve vratila, i tako proizvede jak otpor protiv klizanja, dovoljan za prenoenje obrtnog momenta sa vratila na vratilo.1 unutranja aura 2 naglavak 3 kanali za mazivo 4 otvor za privrivanje injektoraMehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 13

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceSpojnice sa naglavkom SKF Navlaenje naglavka izvodi se specijalnim ureajem. Da bi se navlaenje olakalo, snabdeven je naglavak iznutra kanalima kroz koje se utiskuje ulje pod pritiskom pomou injektora. Po zavrenom navlaenju ulje biva istisnuto pod dejstvom pritiska naglavka. Ova spojnica je prosta, zauzima malo mesta, nema delova koji tre, omoguava postizanje aksijalnosti, vratilo nema tetnih lebova.1 unutranja aura 2 naglavak 3 kanali za mazivo 4 otvor za privrivanje injektoraMehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 14

Spojnice stalnog dejstvaKrute spojniceOklopna spojnica Oklopna spojnica ima dvodelni oklop od livenog gvoa, pritegnut zavrtnjevima uz vratilo. Obrtni moment se prenosi pomou otpora protiv klizanja uz uee klinova bez nagiba, koji slue za obezbeenje meusobnog poloaja vratila i kao dodatno osiguranje.



15

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceOve spojnice omoguavaju otklanjanje izvesnih greaka i odstupanja u meusobnom poloaju spojenih vratila. To se ostvaruje takvom konstrukcijom koja omoguava relativno pomeranje elemenata. Kod ovih spojnica se razlikuju dva tipa: - spojnice koje omoguavaju mala relativna pomeranja vratila, - spojnice koje omoguavaju velika relativna pomeranja vratila.



16

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceSpojnice prvog tipa su veoma sline krutim spojnicama uz dodatak elastinih elemenata koji dozvoljavaju izvesna relativna pomeranja. Kod spojnica drugog tipa usled velikih odstupanja u poloaju vratila dolazi do nejednakih brzina obrtanja spojenih vratila.



17

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojnicePrema vrsti greaka koje mogu da otklone, pokretljive spojnice delimo na: - uzduno pokretljive spojnice, - popreno pokretljive spojnice, - ugaono pokretljive spojnice.



18

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUzduno pokretljive spojniceKao primer uzduno pokretljive spojnice navodimo teleskopska vratila sa razliitim profilima poprenog preseka. Ona omoguavaju velika uzduna pomeranja vratila.



19

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUzduno pokretljive spojniceZa prenoenje veih obrtnih momenata koriste se spojnice sa obodima, koje sadre u sebi i umetnuti elastini lan koji vri funkciju priguivanja pri udarima.



20

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojnicePopreno pokretljive spojniceKrstasta spojnica sastoji se od dve polutke ije su glavine navuene na krajeve vratila, a na obodima imaju radijalno postavljene lebove. Izmeu ovih polutki postavlja se meuelement (okrugla ploa), koji ima dva pod 90o postavljena zupca. Pri sklapanju zupci dolaze u odgovarajue lebove polutki spojnica, tako da su pri okretanju vratila, zbog radijalnog klizanja du ovih lebova, mogua pomeranja u radijalnom pravcu.



21

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojnicePopreno pokretljive spojniceTakoe su mogua i manja pomeranja u aksijalnom pravcu, tako da ove spojnice mogu da kompenziraju radijalna (do 5% prenika vratila) i manja aksijalna odstupanja osa vratila. Zbog klizanja izmeu dodirnih povrina praenog habanjem, ove spojnice su pogodne za nie uestanosti obrtanja i manje obrtne momente.



22

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojnicePopreno pokretljive spojniceNa slici je prikazano jedno od moguih konstrukcionih izvoenja krstaste spojnice.



23

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUgaono pokretljive spojniceOve spojnice slue za prenos obrtnog momenta i kretanja kod vratila ije se ose seku. Izmeu vratila ugraeni su elastini elementi ili zglavkasti lanovi.



24

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUgaono pokretljive spojniceAko su izmeu vratila ugraeni elastini elementi, onda se takve spojnice nazivaju elastine spojnice.

a) Elastina spojnica sa gumenim ili plastinim crevom b) Elastina spojnica sa umetnutim vulkaniziranim gumenim vratilom c) Elastina spojnica sa uvrtnom zavojnom oprugomMehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 25

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUgaono pokretljive spojniceOd spojnica sa zglavkastim lanovima najpoznatije su spojnice sa Kardanovim zglobom.

Prenosni odnos kod spojnice sa Kardanovim zglobom je:

2 cos i= = 1 1 sin 2 1 sin 2 Mehaniki funkcionalni elementi

tg1 cos = tg 2Mehaniki elementi za spajanje vratila 26

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUgaono pokretljive spojniceMinimalne i maksimalne vrednosti prenosnog odnosa iznose:

i max

1 = cos

za 1 = 90 i 1 = 270 za 1 = 0 i 1 = 180.

i min = cos



27

Spojnice stalnog dejstvaPokretljive spojniceUgaono pokretljive spojnicePromenljiv prenosni odnos kod spojnice sa Kardanovim zglobom moe da se izbegne umetanjem dodatnog vratila, pri emu ulazno i izlazno vratilo mogu da budu meusobno paralelni (slika a) ili da se seku (slika b).



28

Ukljuno-iskljune spojniceU eksploatacionim uslovima vrlo esto se javljaju zahtevi za ukljuivanjem i iskljuivanjem nekog vratila odnosno sistema. U tom sluaju primenjuju se ukljuno-iskljune ili razdvojive spojnice. One omoguavaju uspostavljanje i prekidanje veze spojenih vratila kako u stanju mirovanja, tako i za vreme obrtanja.



29

Ukljuno-iskljune spojniceRazlikuju se dve vrste ukljuno-iskljunih spojnica: spojnice pomou kojih se uvek moe jedno vratilo iskljuiti, a ukljuivanje vratila je mogue jedino za vreme mirovanja (spojnice sa kandama i zupcima). One se upotrebljavaju kada ukljuivanje i iskljuivanje nije potrebno esto izvoditi



30

Ukljuno-iskljune spojniceRazlikuju se dve vrste ukljuno-iskljunih spojnica: spojnice pomou kojih se vratila mogu i ukljuivati i iskljuivati i za vreme obrtanja. One moraju imati osobinu da omogue da se voeno vratilo dovede postepeno iz stanja mirovanja do one brzine obrtanja koju ima vodee vratilo. Kada bi se ukljuivanje izvrilo naglo, jaki udari obrtnih masa mogli bi prouzrokovati, zbog preteranih iznenadnih naprezanja, lomljenje delova. Postepeno ukljuivanje postie se trenjem klizanja spojnih organa, pa se zbog toga ove spojnice zovu spojnicama sa trenjem ili frikcionim spojnicama



31

Ukljuno-iskljune spojniceZa ukljuivanje i iskljuivanje spojnica obeju grupa potrebni su posebni ureaji. Ovi ureaji mogu biti po nainu delovanja: mehaniki (poluge, opruge, delovanje centrifugalne sile), pneumatiki (pomou zbijenog vazduha), hidrauliki (pomou tenosti pod pritiskom), elektrini (elektromagnetni).



32

Ukljuno-iskljune spojniceKandaste spojniceKod kandastih spojnica jedna polutka spojnice se vrsto vee za pogonsko vratilo, a druga polutka na gonjenom vratilu moe aksijalno da se pomera. Pokretna polutka spojnice vezuje se za vratilo lebnom vezom ili klinom bez nagiba.



33

Ukljuno-iskljune spojniceZupaste spojniceKod zupastih spojnica je jedna polutka spojnice izraena u obliku cilindrinog evolventnog zupanika sa spoljanjim zupcima, a druga na obodu ima unutranje ozubljenje. Ozubljenja su, naravno, sa istim modulom i istim brojem zubaca. Ukljuivanje i iskljuivanje spojnice mogue je samo u stanju mirovanja i izvodi se aksijalnim pomeranjem jedne polutke spojnice.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 34

Ukljuno-iskljune spojnice

Elektromagnetna zupasta spojnicaNa slici je prikazana elektromagnetna zupasta spojnica sa radijalnim zupcima. U polutki spojnice (1) pogonskog vratila ugraen je prstenasti elektromagnet (2), a po obodu su postavljeni klizni prstenovi (3) za dovod jednosmerne struje. Na glavini (4) polutke spojnice gonjenog vratila nalazi se aksijalno pokretni obod (5), koji je sa glavinom povezan lebnim spojem. Ukljuivanjem elektrine struje, elektromagnet (2) privlai pokretni obod (5)Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 35

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceOve spojnice dozvoljavaju da se ukjuivanje i iskljuivanje obavi pod optereenjem pri proizvoljnoj razlici ugaonih brzina pogonskog i gonjenog vratila. Prenose obrtni moment preko otpora klizanja na dodirnim povrinama oboda spojnice.



36

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceOve spojnice mogu da prenesu obrtni moment samo ukoliko izmeu radnih povrina deluje normalna sila, odnosno postoji odgovarajui pritisak. U toku ukljuivanja obrtni moment se postepeno poveava saglasno pritisku dodirnih povrina, pri emu postoji znatna razlika ugaonih brzina pogonskog i gonjenog dela spojnice, odnosno postoji proklizavanje. Proklizavanje se javlja sve dok se ugaone brzine pogonskog i gonjenog vratila ne izjednae.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 37

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceProklizavanje, meutim, ima i pozitivan efekat, jer omoguuje da ukljuivanje i iskljuivanje gonjenog vratila bude meko i postepeno, dakle bez udara. U sluaju naglog preoptereenja u toku rada dolazi do klizanja frikcionih elemenata po dodirnoj povrini, ime se sistem titi od preoptereenja i razaranja.



38

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceZbog proklizavanja dolazi do zagrevanja i habanja dodirnih povrina. Habanje moe da se smanji podmazivanjem dodirnih povrina, ime se delom odvodi trenjem proizvedena toplota, ali se na ovaj nain znatno smanjuje koeficijent trenja. Poveanjem povrine preko koje se toplota odvodi u okolnu sredinu postie se i efikasnije hlaenje spojnice. Ukoliko i to nije dovoljno, mora se predvideti prinudno hlaenje vazduhom ili vodom.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 39

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione povrine mogu biti izvedene kao ravne, konusne ili cilindrine.

Frikcione spojnice



40

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceU cilju poveanja nosivosti izvode se frikcione spojnice sa dva ili vie parova dodirnih povrina. Vei broj parova dodirnih povrina konstrukciono se izvodi pomou lamela, koje su naizmenino preko odgovarajuih lebova vezane za jednu ili drugu polutku spojnice. Na ovaj nain se dobijaju manje dimenzije spojnica, manji povrinski pritisak izmeu dodirnih povrina i vea nosivost.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 41

Ukljuno-iskljune spojniceFrikcione spojniceU procesu ukljuivanja ugaona brzina gonjenog vratila raste od vrednosti 20 u trenutku t1 do vrednosti 2 = 1 u trenutku t2. Po pravilu, zbog velikog optereenja koje se prenosi, ugaona brzina pogonskog vratila neto opada, tako da se posle izjednaavanja njihove ugaone brzine uveavaju do nivoa 1 . Vreme od trenutka t1 do trenutka t2 oznaava se kao vreme ukljuivanja spojnice tu.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 42

Automatske spojniceAutomatske spojnice su takve ukljuno-iskljune spojnice koje ostvaruju ili prekidaju vezu izmeu vratila bez spoljanjeg uticaja, tj. pri ostvarivanju odreene funkcije. Prema vrsti te funkcije ove spojnice se dele na: - spojnice graninog obrtnog momenta, - spojnice graninog broja obrtaja, - jednosmerne spojnice, - indukcione spojnice.



43

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaOve spojnice automatski prekidaju vezu obrtnih delova u trenutku kada obrtni moment dostigne unapred zadatu vrednost. Ove spojnice prenose obrtni moment oblikom (kinematika veza) ili trenjem (dinamika veza). Kod prenosa obrtnog momenta oblikom dolazi do potpunog prekida veze, a kod prenosa obrtnog momenta trenjem dolazi do proklizavanja dodirnih povrina, odnosno ne dolazi do prekida veze obrtnih delova. Proklizavanje, meutim, dovodi do brzog zagrevanja i habanja dodirnih povrina, tako da je neophodna odgovarajua zatita spojnice. Ove spojnice omoguuju regulaciju veline obrtnog momenta koji prenose, ime se sistem titi od preoptereenja.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 44

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaNajprostija sigurnosna spojnica kao sigurnosne elemente koristi osovinice, kojima su obodi polutki spojnica meusobno povezani. Pri preoptereenju osovinice se lome, tako da se kinematika veza izmeu oboda spojnica trenutno prekida, a sistem titi od preoptereenja.



45

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaNedostatak ovih spojnica je to se najvei obrtni moment ne moe tano odrediti zbog rasipanja vrednosti smicajne vrstoe materijala. Vrednosti obrtnog momenta pri kome se lome osovinice varira u dosta irokim granicama.



46

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaKod sigurnosne spojnice sa proklizavanjem, na glavini (1) polutke spojnice postavljen je lananik (3), ije se eone povrine dodiruju sa frikcionim oblogama (2). Po obimu lananik se oslanja na glavinu preko klizne aure (4). Pritisak izmeu dodirnih povrina (frikcionih obloga i lananika) ostavruje se preko veeg broja pritisnih zavojnih opruga (5).Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 47

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaOsovinice nosai opruga konzolno su postavljene po obimu prstenastog diska (6), koji moe aksijalno da se pomera pomou zavrtnjeva. Zavrtnjevi ujedno slue za regulaciju pritiska izmeu dodirnih radnih povrina. U sluaju preoptereenja dolazi do proklizavanja izmeu dodirnih povrina frikcionih obloga i lananika.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 48

Automatske spojniceSpojnice graninog obrtnog momentaNa slici je prikazan tok promene obrtnog momenta pri putanju u rad sistema bez (a) i sa (b) sigurnosnom spojnicom sa proklizavanjem. Veliina obrtnog momenta koji deluje na sistem bitno se smanjuje primenom sigurnosnih spojnica sa proklizavanjem, to prua mogunost smanjenja dimenzija delova sistema u toku procesa konstruisanja.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 49

Automatske spojniceSpojnice graninog broja obrtajaCentrifugalne spojnice ukljuuju (ili iskljuuju) dva vratila tek pri odreenoj brzini obrtanja. Ovakve spojnice doputaju da npr. elektromotori putaju neoptereeni u rad, pa automatski spajaju sa radnom mainom tek poto dostignu svoj propisani broj obrtaja. 1 tegovi 2 opruge 3 papue 4 - doboMehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 50

Automatske spojniceSpojnice graninog broja obrtajaDva tega (1), obrtna oko jedne osovinice, razmicae se savlaujui silu opruga (2) utoliko vie, ukoliko je obrtanje bre. Pri izvesnoj brzini tegovi e pritisnuti papue (3) uz dobo (4) i omoguiti prenoenje obrtnog momenta proizvedenih otporom protiv klizanja. Tegovi (1) sa papuama (3) pripadaju jednom vratilu, a dobo (4) drugom vratilu. 1 tegovi 2 opruge 3 papue 4 - doboMehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 51

Automatske spojniceJednosmerne spojniceJednosmerne spojnice prenose obrtni moment samo u jednom smeru, a pri okretanju u suprotnom smeru veza spojenih delova se sama prekida. Drugim reima, pogonski i gonjeni deo spojnice mogu slobodno da se okreu u jednom smeru (slobodni smer), dok su u drugom smeru iskljueni. Veza izmeu polutki jednosmernih spojnica moe biti ostvarena oblikom (kinematika veza) ili putem trenja (dinamika veza).



52

Automatske spojniceJednosmerne spojniceJednosmerna kandasta spojnica prenosi obrtni moment oblikom kandi. Jedna polutka spojnice je aksijalno nepokretna, a druga je prema njoj stalno pritisnuta oprugom. Kande su izvedene u obliku klinova, tako da se u jednom smeru pod dejstvom opruge automatski ukljuuju. Pri promeni smera okretanja dolazi do meusobnog klizanja nagnutih bokova kandi, pri emu se opruga sabija, a kande izlaze iz zahvata. Na taj nain se veza spojenih vratila prekida.



53

Indukcione spojniceIndukcione spojnice prenose obrtni moment preko magnetnog obrtnog polja. Sastoje se od polutke spojnice (1) koja nosi pobudni kalem (2) sa sistemom polova (3). Druga polutka spojnice (4) zvonastog oblika nosi indukcioni prsten (5) i najee je vezana sa pogonskim vratilom.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 54

Indukcione spojniceJednosmerna struja se preko kliznih prstenova (6) dovodi do pobudnog kalema (2). Pri ukljuivanju spojnice magnetno polje indukcionog kalema pri nejednakom broju obrtaja pogonskog i gonjenog vratila indukuje u indukcionom prstenu (5) odgovarajui napon. Sekundarno magnetno polje, koje pri tome nastaje, je u vezi sa primarnim poljem, to dovodi do prenosa obrtnog momenta.Mehaniki funkcionalni elementi Mehaniki elementi za spajanje vratila 55

Indukcione spojniceIndukcione spojnice prenose obrtni moment bez dodira polutki spojnica. To omoguuje elastinost u prenosu obrtnog momenta uz priguenje vibracionih i udarnih optereenja. Sama spojnica, meutim, ima znatnu masu, tako da su pri estom ukljuivanju i iskljuivanju gubici energije znatni zbog ubrzanja zamajnih masa.



56

Mehanicki Elementi Za Spajanje Vratila

Documents