UČEBNÉ TEXTY - EduPage1).pdf · Elektrická spojka v 1.3.4.Voľnobežná spojka Voľnobežné spojky sa používajú na prenos krútiaceho momentu v jednom zmysle otáčania, pri

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