Části a mechanizmy stojů I

Části a mechanizmy stojů I

Název studijního programu

Ing. Daniel Kučerka, PhD., ING-PAED IGIP doc. Ing. Soňa Rusnáková, PhD., ING-PAED IGIP doc. Ing. Ján Kmec, CSc.

2013 České Budějovice 1

Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálnímfondem a státním rozpočtem České republiky.

1. vydání ISBN © Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, 2013 Vydala: Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 10, 370 01 České Budějovice

Za obsahovou a jazykovou správnost odpovídají autoři a garanti příslušných předmětů.

2

OBSAH 1 Úvod do problematiky spojů ve strojírenství .................................................................................. 10 1.1 Spojení hřídele s nábojem ................................................................................................................ 10 1.2

Rozdělení hřídele s nábojem ..................................................................................................... 11

1.2.1

Dle způsobu přenosu sil ..................................................................................................... 11

1.2.2

Dle způsobu namáhání ....................................................................................................... 13

1.2.3

Tvarová spojení hřídele s nábojem ............................................................................... 14

1.3 Namáhání na tah, tlak ......................................................................................................................... 14 1.4 Vrubový účinek ..................................................................................................................................... 18 2 Šroubové a závitové spoje ........................................................................................................................ 20 2.1 Základní definice................................................................................................................................... 20 2.2 Názvosloví závitového spoje ........................................................................................................... 21 2.3 Rozdělení závitů.................................................................................................................................... 23 2.4 Mechanické vlastnosti šroubů a matic ........................................................................................ 24 2.5 Síly ve šroubovém spoji při tahovém zatěžování ................................................................... 24 2.5.1 Šroubové spoje bez předpětí ................................................................................................... 24 2.5.2 Šroubové spoje s předpětím .................................................................................................... 25 2.5.3 Namáhání šroubového spoje na ohyb ................................................................................. 26 2.5.4 Namáhání šroubového spoje silou kolmou na os šroubu ........................................... 26 2.6 Pohybové šrouby .................................................................................................................................. 27 3 Předpjaté šroubové spoje ......................................................................................................................... 30 3.1 Šroubové spoje s předpětím ............................................................................................................ 30 3.2 Šroubové spoje s proměnlivou provozní silou ....................................................................... 35 4 Kolíkové, nýtové a čepové spoje ............................................................................................................ 39 4.1 Kolíkové spoje ........................................................................................................................................ 39 4.1.1 Rozdělení kolíků................................................................................................................................ 40 4.1.2 Pevnostní kontrola kolíků............................................................................................................. 41 4.1.2.1 Příčný kolík zatížený silou kolmou na os ....................................................................... 41 4.1.2.2 Příčný kolík zatížený silou kolmou na os ....................................................................... 42 4.1.2.3 Příčný kolík zatížený obvodovou silou ........................................................................... 42 4.2 Nýtové spoje ........................................................................................................................................... 44

3

4.2.1 Přímé nýtování .............................................................................................................................. 45 4.2.2 Nepřímé nýtování ......................................................................................................................... 45 4.2.3 Druhy nýtů ....................................................................................................................................... 45 4.2.3.1 Konstrukční nýt ......................................................................................................................... 45 4.2.3.2 Zápustní nýt................................................................................................................................. 46 4.2.3.3 Kotlový nýt................................................................................................................................... 46 4.2.3.4 Přesný nýt .................................................................................................................................... 46 4.2.3.5 Nýt s plochou hlavou ............................................................................................................... 46 4.2.3.6 Nýt s čočkovou hlavou ............................................................................................................ 46 4.2.3.7 Zápustný nýt s velkou hlavou .............................................................................................. 46 4.2.3.8 Trubkový nýt .............................................................................................................................. 46 4.2.3.9 Dvoudílný nýt ............................................................................................................................. 46 4.2.3.10 Nýt s trnem ............................................................................................................................... 46 4.2.3.11 Výbušný nýt .............................................................................................................................. 47 4.2.4. Pevnostní kontrola nýtových spojů ......................................................................................... 47 4.2.4.1 Jednostřížné namánáhí nýtů ................................................................................................ 47 4.2.4.2 Dvojstřížné namáhání nýtů .................................................................................................. 47 4.3 Čepové spoje ........................................................................................................................................... 48 4.3.1 Pevnostní kontrola čepů ................................................................................................................ 49 4.3.1.1 Čep zatížen silou kolmou na os ........................................................................................... 49 4.3.1.2 Kontrola čepu na střih ............................................................................................................ 51 5. Tvarové spoje hřídele s nábojem – pomocí per, klínů a drážkování (konstrukční uspořádání, návrh a kontrola) ................................................................................................................... 53 5.1 Spojení hřídele s nábojem - drážkování ..................................................................................... 54 5.1.1 Druhy drážkových spojů............................................................................................................ 54 5.1.1.1 Drážkování rovnoboké ........................................................................................................... 55 5.1.1.2 Drážkování evolventní ............................................................................................................ 55 5.1.1.3 Drážkování jemné ..................................................................................................................... 56 5.1.1.4 Výpočet drážkových spojů .................................................................................................... 57 5.1.1.5 Dovolený tlak na bocích drážek pD .................................................................................... 57 5.2 Perové spoje ........................................................................................................................................... 58 5.2.1 Návrh a pevnostní kontrola perového spojení ................................................................ 62 5.3 Klínové spoje .......................................................................................................................................... 64

4

5.3.1 Podélné kliny .................................................................................................................................. 65 5.3.2 Příčné kliny...................................................................................................................................... 67 6 Silové spoje hřídele s nábojem – nalisované a svěrné spoje. Konstrukční uspořádaní, návrh a kontrola ............................................................................................................................................... 70 6.1. Nalisované spoje .................................................................................................................................. 70 6.1.2 Napjatost v nalisovaném spoji s plným hřídelem (čepem) ........................................ 71 6.1.2.1 Napětí v náboji ........................................................................................................................... 72 6.1.2.2.Napětí v hřídeli (čepu) ............................................................................................................ 73 7 Pružné spoje ................................................................................................................................................... 76 7.1 Pružný spoj ............................................................................................................................................. 76 7.2 Pružiny ...................................................................................................................................................... 77 7.3 Rozdělení pružin................................................................................................................................... 78 7.3 Konstrukce pružin ............................................................................................................................... 79 7.4 Materiály pro výrobu pružin ........................................................................................................... 80 7.4.1 Kovové pružiny.............................................................................................................................. 80 7.4.2. Nekovové pružiny ....................................................................................................................... 81 7.5 Deformační charakteristika pružin .............................................................................................. 81 8 Materiálové spoje – svářené, pájené, lepené .................................................................................... 84 8.1 Svařování ................................................................................................................................................. 84 8.1.1 Základní pojmy u tavného svářování dle ČSN 05 0000................................................ 84 8.1.2 Druhy a tvary svařových spojů ............................................................................................... 86 8.1.3 Svařování elektrickým obloukem .......................................................................................... 87 8.1.4 Svařování elektrickým obloukem v ochranních atmosférách................................... 89 8.1.5 Základní pevnostní výpočty svarovaných spojů ............................................................. 89 8.1.6 Koutové svary. ............................................................................................................................... 92 8.2 Pájení ......................................................................................................................................................... 94 8.2.1 Druhy pájení ................................................................................................................................... 94 8.2.2 Základní rozdělění pájení .......................................................................................................... 95 8.2.3 Fyzikální podstata pájení .......................................................................................................... 96 8.2.4 Pájka ................................................................................................................................................... 96 8.2.5 Tavidla ............................................................................................................................................... 97 8.3 Lepení ........................................................................................................................................................ 98 8.3.1 Pevnost lepeného spoje. Adheze a koheze. ....................................................................... 98

5

8.3.2 Teorie lepení ................................................................................................................................ 100 8.3.3 Technologie lepení .................................................................................................................... 102 8.3.4 Lepidla ............................................................................................................................................ 104 8.3.4.1 Tavná lepidla............................................................................................................................ 105 8.3.4.2 Lepidla na bázi rozpouštědla. Kontaktní lepidla ...................................................... 105 8.3.4.3 Polyuretanová lepidla .......................................................................................................... 106 8.3.4.4 Disperzní lepidla .................................................................................................................... 107 8.3.4.5 Kyanoakrylátová lepidla ..................................................................................................... 107 9 Tribologie, cyklické zatěžování, trvanlivost součástí .................................................................109 9.1 Tribologie.............................................................................................................................................. 109 9.1.1 Definice .......................................................................................................................................... 109 9.1.2 Tribologická soustava .............................................................................................................. 110 9.1.3 Tření a jeho delění..................................................................................................................... 111 9.1.4 Mazání a jeho význam.............................................................................................................. 111 9.2 Cyklické zatěžování .......................................................................................................................... 111 9.2.1 Definice cyklického zatěžování............................................................................................ 111 9.2.2 Druhy cyklů ................................................................................................................................. 113 9.2.3 Wöhlerova krivka. Mez únavy. ............................................................................................. 113 9.3 9.3.1

Opotřebení součástí ................................................................................................................... 114 Druhy opotřebení ................................................................................................................... 115

9.3.1.1 Adhezivní opotřebení........................................................................................................... 115 9.3.1.2 Abrazivní opotřebení ........................................................................................................... 115 9.3.1.3 Erozivní opotřebení .............................................................................................................. 116 9.3.1.4 Kavitační opotřebení ............................................................................................................ 116 9.3.1.5 Únavové opotřebení ............................................................................................................. 117 9.3.1.6 Vibrační opotřebení .............................................................................................................. 117 10 Hřídele ..........................................................................................................................................................120 10.1 Hřídel ................................................................................................................................................... 120 10.2 Rozdělení hřídelí ............................................................................................................................. 121 10.3 Konstrukce a druhy hřídelí......................................................................................................... 122 10.3.1 Kliková hřídel ........................................................................................................................... 122 10.3.2 Jalová hřídel............................................................................................................................... 122 10.3.3 Vačková hřídel .......................................................................................................................... 122

6

10.3.4 Kardanová hřídel .................................................................................................................... 123 10.3.5 Královská hřídel ...................................................................................................................... 123 10.4 Materiály pro výrobu hřídelí ..................................................................................................... 123 10.5 Dimenzování a kontrola hřídelí ................................................................................................ 123 10.5.1 Výpočet nosných hřídelí ...................................................................................................... 123 10.5.2 Výpočet pohybových hřídelí .............................................................................................. 124 10.6 Hřídelová těsnění............................................................................................................................ 126 10.6.1 Radiální hřídelová těsnění ................................................................................................. 127 10.6.2 Axiální hřídelová těsnění .................................................................................................... 128 11 Kluzná ložiska ...........................................................................................................................................131 11.1 Kluzné ložiska .................................................................................................................................. 131 11.2 Rozdělení kluzných ložisek ........................................................................................................ 133 11.3 Konstrukční provedení kluzných ložisek ............................................................................. 134 11.3.1 Pouzdra ....................................................................................................................................... 135 11.3.2 Pánve ............................................................................................................................................ 135 11.3.3 Segmentová ložiska................................................................................................................ 135 11.4 Materiálové provedení kluzných ložisek .......................................................................... 135 11.4.1 Kompozice (slitiny olova a cínu) ...................................................................................... 136 11.4.2 Cínové bronzy ........................................................................................................................... 137 11.4.3 Olovené bronzy ........................................................................................................................ 137 11.4.4 Spékané kovy ............................................................................................................................ 137 11.4.5 Plasty ............................................................................................................................................ 137 11.4.6 Pryž ............................................................................................................................................... 137 11.4.7 Tvrzené tkaniny a vícevrstvé materiály ........................................................................ 137 11.5 Mazání kluzných ložisek .......................................................................................................... 138 11.5.1 Mazání tukem ........................................................................................................................... 138 11.5.2 Mazání olejem........................................................................................................................... 138 11.5.3 Mazání tuhými mazivy .......................................................................................................... 138 11.6 Výpočet kluzných ložisek ........................................................................................................ 139 11.6.1 Výpočet průměru ložiska..................................................................................................... 139 11.6.2 Výpočet ložiskové vůle ......................................................................................................... 140 11.6.3 Kontrola oteplení .................................................................................................................... 140 11.6.4 Ostatní výpočty pro kluzní ložisko ................................................................................. 141

7

12 Valivá ložiska .............................................................................................................................................143 12.1 Valivá ložiska .................................................................................................................................... 143 12.2 Roztřídění valivých ložisek ....................................................................................................... 145 12.3 Konstrukce valivých ložisek....................................................................................................... 145 12.4 Materiál valivých ložisek ........................................................................................................... 147 12.4.1 Chromové a chrommangánové ocele ............................................................................. 147 12.4.2 Prokalitelné ocele ................................................................................................................... 147 12.4.3 Indukčně kalené ložiskové ocele ...................................................................................... 148 12.4.4 Chromniklové a manganochromové .............................................................................. 148 12.4.5 Ložiskové ocele pro vysoké teploty ................................................................................ 148 12.4.6 Keramické materiály ............................................................................................................. 149 12.5 Výpočet valivých ložisek.............................................................................................................. 149 12.5.1 Výpočet ložisek namáhaných staticky ........................................................................... 149 12.5.2 Výpočet ložisek namáhaných dynamicky..................................................................... 150 13 Hřídelové spojky a brzdy – základní druhy podle konstrukčního řešení, vlastnosti a vhodnost použití, základní funkční výpočet, návrh z katalogu specializovaného výrobce153 13.1 Spojky .................................................................................................................................................. 153 13.1.1 Účel spojek ................................................................................................................................. 154 13.1.2 Základní rozdělení spojek ................................................................................................... 155 13.1.3 Mechanicky neovládané spojky ........................................................................................ 155 13.1.3.1 Nepružné spojky .................................................................................................................. 156 13.1.3.2 Pružné spojky ....................................................................................................................... 160 13.1.4 Mechanicky ovládané spojky ............................................................................................. 163 13.1.4.1 Výsuvné spojky .................................................................................................................... 164 13.1.4.2 Pojistné spojky ..................................................................................................................... 166 13.1.4.3 Rozběhové spojky ............................................................................................................... 167 13.1.4.4 Volnoběžné spojky .............................................................................................................. 168 13.1.5 Hydraulické spojky................................................................................................................. 169 13.1.6 Elektromagnetické spojky................................................................................................... 170 13.2 Brzdy .................................................................................................................................................... 170 13.2.1 Mechanické brzdy ....................................................................................................................... 172 13.2.1.1 Radiální brzdy....................................................................................................................... 172 13.2.1.2 Čelisťové brzdy bubnové ................................................................................................. 173

8

13.2.1.3 Čelisťové s vnitřními čelisťmi........................................................................................ 174 13.2.1.4 Pásové brzdy s vnějším pásem ...................................................................................... 175 13.2.1.5 Jednoduchá pásová brzda ................................................................................................ 175 13.2.1.6 axiální ....................................................................................................................................... 177 13.2.2 Hydrodynamické – vířivé ........................................................................................................ 179 13.2.3 Elektrické brzdy .......................................................................................................................... 179 13.2.4 Ovládání mechanických brzd ................................................................................................. 179

9

1 Úvod do problematiky spojů ve strojírenství

KLÍČOVÉ POJMY spojení pojení hřídele s nábojem, rozdělení, silové spojení, tvarové spojení, předepjatá tvarová spojení, materiálové spojení

CÍLE KAPITOLY Po prostudování kapitoly student bude znát význam spojení hřídele s nábojem.. Pochopí různé druhy těchto spojení z různých hledisek a to zejména dle přenosu sil a dle způsobu namáhání. namáhání

ČASS POTŘEBNÝ KE STUDIU KAPITOLY 4

VÝKLAD 1.1 Spojení hřídele s nábojem Spojení hřídele s nábojem slouží k přenosu krouticího momentu z hřídele na náboj (v případě, že hřídel je hnacím elementem a náboj hnaným) nebo naopak z náboje na hřídel (náboj je hnací element a hřídel hnaný). Přenáší také axiální síly, příčné síly a ohybové momenty. Tato spojení jsou většinou standardizována. Podle způsobu přenosu zatížení z jedné součásti do druhé dělíme spojovací součásti do 3 skupin (příp. do 4, pokud se uvažuje kombinace tvarového a silového styku jako samostatná skupina). Podle provedení spoje se spoje dělí do 2 skupin – rozebíratelné spoje (při demontáži je lze bez poškození rozebrat a při montáži znovu složit) a nerozebíratelné spoje (při

10

demontáži se poškodí spojovací nebo spojovaná součást a při opětovné montáži je nutné tyto poškozené součásti nahradit novými).

1.2 Rozdělení hřídele s nábojem 1.2.1 Dle způsobu přenosu sil Spojení hřídele s nábojem mohou být členěna dle způsobu přenosu sil na: • Silová spojení (třecí styk). Tlakové, svěrné, pružnými kroužky a šroubové, klínové, svěrné, popř. nýtové. Přenos sil mezi hřídelí a nábojem se uskutečňuje pomocí třecího odporu, který vzniká nalisováním náboje na hřídel s přesahem, kuželovým samosvorným spojením, nebo pomocí zvláštních upínacích součástí, jako například různých dělených i nedělených svěrných nábojů.

Obr. 1.1 Spojení silovým stykem. a) tlakový spoj hřídele s nábojem, který přenáší kroutící moment silovým stykem vzniklým předpětím tlakového spoje, b) spoj součásti průchozím šroubem, zatížený silou kolmou k ose šroubu • Tvarová spojení. Čepové, kolíkové, pérové, drážkami a profilovými hřídeli popř. nýtové, klínové, šroubové. Kroutící moment se přenáší tvarem spojení hřídele s nábojem, např. různými typy drážkování, různě tvarovanými průřezy hřídele a náboje (pravoúhlé,

11

trojúhelníkové, polygonální,...), nebo prostřednictvím nějaké vložené tvarové součásti (nejčastěji pera).

Obr. 1.2 Spojení tvarovým stykem. a.) přenos kroutícího momentu drážkovým hřídelem ne drážkový náboj, b.) přenos síly normálovým napětím u kloubového spoje táhla s vidlicí čepem.

• Předepjatá tvarová spojení. Šroubové, klínové, kuželovými kolíky a nýtové, spojují vlastnosti spojů silovým a tvarovým stykem. Jedná se o kombinaci některých výše uvedených způsobů spojení. Zvláštním případem tohoto druhu je spojení pomocí klínu. Spoje nýtové jsou uvedeny jak ve skupině spojů se silovým stykem, tak ve skupině spojů s tvarovým stykem, Do které skupiny konkrétní nýtový spoj patří, závisí na jeho provedení, Je-li nýtování provedeno za tepla, jsou po vychladnutí jednotlivé nýty "zataženy" tak, že vnější silové zatížení se přenáší z jedné spojované části na druhou pouze třením, tj. silově. Třecí síly vznikají ve stykových plochách spojovaných částí vlivem "zatažení" nýtů. Je-li nýtování provedeno za studena, nejsou většinou nýty dostatečně "zataženy" a vnější silové zatížení se přenáší z jedné spojované části na druhou přes dříky (těla) nýtů, tj. přes jejich tvar. V prvém případě jsou nýty namáhány na tah, ve druhém případě na smyk.

12

• Materiálová spojení. Svarové, pájené a lepené. Náboj s hřídelem se spojí pomocí jiného (přídavného) materiálu např. lepením, pájením nebo svařováním. Přídavný materiál může být stejného charakteru a pevnosti jako základní materiál spojovaných částí (svařování). Přídavný materiál může být jiného charakteru a menší pevnosti než základní materiál spojovaných částí (pájení, lepení).

Obrázek 1.3 Spojení materiálovým stykem.

1.2.2 Dle způsobu namáhání • Malé kroutící momenty - spojení pomocí různých svěrek, pružných objímek, příčných kolíků • Velké kroutící momenty s měnícím se smyslem otáčení - lisované spoje s přesahem, prstencové pružinové upínače (tzv. ringfedry), drážkování nebo polygonální profily • Kroutící momenty se stálým smyslem otáčení - pero, Woodruffovo pero, příčný kolík, lepená a pájená spojení

13

• Spojení s možností posuvu náboje v axiálním směru - rovnoboké drážkování, posuvné pero • Spojení Spojení s možností posunu náboje v radiálním směru - spojení pomocí svěrek, smršťovací spojka. 1.2.3 Tvarová spojení hřídele s nábojem Tvarová spojení hřídele s nábojem mohou být dále dělena následovně: • s přímým (nezprostředkovaným) přenosem krouticího momentu (např. drážkování), • se zprostředkovaným přenosem krouticího momentu (krouticí moment mezi hřídelem a nábojem se přenáší prostřednictvím nějaké další součásti (součástí), např. pera pera). Tvarová spojení jsou na obvodu namáhána tlakovým napětím

, které může

být spočítáno následovně:

kde … jmenovitý kroutící moment … koeficient rázů a namáhání … koeficient nerovnoměrnosti obvodového zatížení … koeficient koeficient nerovnoměrnosti podélného zatížení … počet nosných členů (např. zubů v drážkování, per,...) … nosná výška nosného členu … nosná délka nosného členu … pevnost nejméně pevného materiálu v sestavě … roztečný rádius (profilu drážkování, průměr hřídele/vrtání hřídele/vrtání v náboji při spojení perem, atp.)

1.3 Namáhání na tah, tlak Pro namáhání na tah i tlak platí stejné vztahy a rovnice. Velikost normálového napětí v tahu, resp. tlaku vypočítáme ze vztahu:

14

resp.

Kde δt je napětí v tahu, δd je napětí v tlaku (dále jen - normálové napětí), F (N) - velikost síly namáhající součást na tah (tlak), S (mm2) – plocha průřezu kolmá ke směru působení síly F.

15

Tab. 1.1 Hodnoty mezi pevnosti, klzu, únavy a dovolených napětí (MPa)

Rozměry součástí namáhaných na tah, resp. na tlak určujeme pomocí kritéria, podle něhož napětí v tahu (nebo tlaku) nesmí překročit velikost dovoleného napětí

resp.

,

kde δDt, resp. δDd (MPa) je dovolené napětí v tahu, resp. v tlaku. Deformace při namáhaní na tah (tlak) se zjistí ze vztahu: ∆

nebo ∆

.

.

.

kde ∆l(mm) je prodloužení (zkrácení) délky součásti, E (MPa) – modul pružnosti materiálu v tahu, l(mm) – délka součásti.

16

Tab. 1.2 Hodnoty modulů pružnosti v tahu a ve smyku.

Napětí v tahu (tlaku) způsobené změnou teploty součásti, která se nemůže deformovat, určíme ze vztahu: ..∆ kde α(K-1) je teplotní součinitel délkové roztažnosti, ∆t(K) nebo (ºC) – změna teploty (rozdíl teplot).

17

Tab. 1.3 Hodnoty součinitelů délkové roztažnosti.

1.4 Vrubový účinek Vruby mají poměrně velký vliv na pevnost a životnost výrobků. Při statickém zatížení omezuje vrub plastickou deformaci tělesa (zaškrcení tyče), a proto zvyšuje mez průtažnosti a konvenční mez pevnosti, která se blíží mezi skutečné pevnosti. Velmi ostrý vrub zvyšuje přechodovou teplotu dělící oblast tvárných a křehkých lomů a může vést ke kvazikřehkému lomu. U únavového (cyklického) zatěžování působí vrub snížení odolnosti proti vzniku únavových trhlin, neboť se uplatňuje špička napětí, která se vyjadřuje součinitelem koncentrace napětí. Vrub mění napjatost ve svém okolí a vytváří víceosé napětí. Při únavovém namáhání se vyjadřuje vliv vrubu na únavovou pevnost hodnotou součinitele účinku vrubu (vyjadřujícího únavovou odolnost materiálu při tvoření trhlin v kořeni vrubu). Při hodnocení životnosti těles je vrubový účinek snížen, protože trhlina se z kořene vrubu šíří přes průřez již bez vlivu výchozího vrubu.

18

STUDIJNÍ MATERIÁLY FISCHER, U. a kol., 2004. Základy strojnictví. Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o.. ISBN 8086706-09-5. HLUCHÝ, M., 1984. Strojárska technológia I. Praha: SNTL.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Jaký přenos zabezpečuje spojení hřídele s nábojem? 2. Jak mohou být členěna spojení hřídele s nábojem dle způsobu přenosu sil? 3. Jakým způsobem se spojí náboj s hřídelem při materiálovém spojení? 4. Pomocí jakých spojení se přenáší malé krouticí momenty? 5. Co je Woodruffovo pero?

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Spojení hřídele s nábojem slouží k přenosu krouticího momentu z hřídele na náboj nebo naopak z náboje na hřídel. Přenáší také axiální síly, příčné síly a ohybové momenty. 2. Silová spojení (třecí styk), tvarová spojení, kde se krouticí moment přenáší tvarem spojení hřídele s nábojem, předepjatá tvarová spojení: jedná se o kombinaci některých výše uvedených způsobů spojení. 3. Náboj s hřídelem se spojí např. lepením, pájením nebo svařováním. 4. Malé krouticí momenty se přenáší spojení pomocí různých svěrek, pružných objímek, příčných kolíků. 5. Složí k přenosu krouticích momentů se stálým smyslem otáčení.

19

2 Šroubové a závitové zá itové spoje

KLÍČOVÉ POJMY Šroubový roubový spoj, závit, šroub, matice, silové silové poměry ve šroubovém spoji

CÍLE KAPITOLY Po

pr prostudování ní

této

kapitoly

student

pochopí

význam

šroubového

stroje

ve strojírenství.


VÝKLAD

2.1 Základní Základní definice Šroubový spoj Šroubový spoj je velmi častý, jednoduchý, spolehlivý rozebíratelný spoj používaný pro spojování součástí. Používá se zejména pro spojení jedné nebo vícero součástí, na nastavení vzájemné polohy součástí, nebo na změnu kroutícího momentu v osovou sílu (pohyblivé šrouby). šrouby)

20

Obr. 2.1 Šroub Princip působení sil v závitu Sila otáčející šroubem je menší, než sila, která šroub posouvá. Závit je zatočená naklonená rovina, sila posuvu po naklonené rovine je menší než síla potřebná na zvednutí tělesa bez naklonené roviny Sila F1 potřebná k otáčení šroubu je

kde F2 je síla, která šroub posouvá, d je výška jednoho závitu, r je poloměr šroubu. Závit Závit jee technický prvek strojní součásti, součásti, jehož tvar je určen závitovou plochou. Ta vznikne navinutím profilu na válec podél šroubovice, šroubovice, v daném stoupání.

2.2 Názvosloví závitového spoje

21

Obr. 2.2 Profil metrického závitu

Základní profil je teoretický profil závitu v osové rovině určený rozměry a úhly společnými vnitřnímu a vnějšímu závitu. Jmenovité profily závitu vnitřního a vnějšího se od sebe mohou lišit – jsou určeny jmenovitými rozměry a jmenovitými úhly a vzniknout z teoretického profilu tzv. krácením profilu, tj. okosením nebo zaoblením hran). Rozteč P (S) je vzdálenost mezi stejnolehlými boky sousedních závitů ve směru osy závitu. Velký průměr válcového závitu šroubu d, (u matice D) je průměr myšleného válce opsaného hřbetům vnějšího závitu, respektive vepsaného dnům vnitřního závitu. Malý průměr válcového závitu šroubu d1 (u matice D1) je průměr myšleného válce vepsaného dnům vnějšího závitu, respektive u matice opsaného hrbětům vnitřního závitu. Střední průměr válcového závitu šroubu d2, (u matice D2), je průměr myšleného válce souosého ze závitem , jehoš každá tvořící přímka protíná profil závitu tak, aby se průsečnice tvořící (povrchové) přímky s vybráním závitu promítla do osy závitu jako úsečka o délce rovné polovině rozteče. Jmenovitý průměr závitu je průměr, k němuž se vztahují úchylky. Obvykle se jedná o velký průměr vnějšího závitu (šroub) nebo velký průměr vnitřního závitu (matice). Ve všech případech se symbol D používá pro označení průměru vnitřního závitu v matici a symbol d pro označení průměrů vnějšího závitu šroubu. Úhel profilu závitu α je úhel, který svírají dva protilehlé boky profilu závitu v rovině procházející osou závitu. Úhel boku závitu je úhel, který svírá bok závitu s kolmicí k ose závitu v rovině procházející osou závitu. Menší z obou úhlů boku u nesouměrných profilů se označuje γ, větší úhel boku se označuje β. Součet obou úhlů závitů je roven úhlu profilu závitu. Pro souměrné profily závitu platí α = 2 β.

22

Výška závitu se označuje h3 u vnějšího a H4 u vnitřího závitu. Je to vzdálenost mezi hrbětem a dnem závitu v rovině osového řezu ve směru kolmém k ose závitu. Stoupání Ph je vzdálenost mezi stejnolehlými boky jednoho závitu ve směru osy, tedy vzdálenost, o kterou se matice posune ve směru osy šroubu při jednom jejím otočení o 360º. Jednoduchý závit je závit vytvořený jedním profilem, jeho stoupání je stejné jako rozteč. Vícechodý závit je vytvořený dvěma nebo více profily. Šroub má tedy dva nebo více profilů závitů vyřezaných vedle sebe. Úhel stoupání ψ je úhel svíraný tečnou k závitu na středním průměru a rovinou kolmou k ose závitu. Délka zašroubování je rozměr v osové rovině závitu, na kterém sa stýká závit vnějsí se závitem vnitřním.

2.3 Rozdělení závitů Podle směru •

pravý (obvykle)

•

levý

Podle tvaru •

hranaté

•

kuželové

Podle počtu závitů •

jednochodý

•

vícechodý

Podle tvaru profilu •

trojúhelníkové

•

lichoběžníkové

•

oblé

23

Podle navinutí •

vnitřní –(matice)

•

vnější – (šroub)

2.4 Mechanické vlastnosti šroubů a matic

Tab. 2. 1 Přehled mechanických vlastnstostí závitových spojů

2.5 Síly ve šroubovém spoji při tahovém zatěžování 2.5.1 Šroubové spoje bez předpětí

Namáhání a tím i výpočet rozměrů šroubů bez předpětí zatížených stálou tahovou silou bude různý podle toho, zda je šroub • při utahování nezatížený (např. šrouby spřáhel kolejových vozidel, šroub v závěsu jeřábového háku apod..) • při utahování zatížen silou určité velikosti (např. pohybový šroub zvedáku, napínací šroub s maticí apod..).

24

Při zatížení šroubu osovou silou se kontroluje napětí v průřezu jádra šroubu za předpokladu jeho rovnoměrného rozložení.

Obr. 2.3 Šroubový spoj a) při utahování nezatížený; b) při utahování zatížený 2.5.2 Šroubové spoje s předpětím

Předpěté šroubové spoje se používají tam, kde se vyžaduje: • zvýšení únavové pevnosti spojovacích a někdy i spojovaných součástek • zajištění těsnosti spoje • zajištění tuhosti spoje • zamezení vzniku rázů při střídavém zatížení nebo zmírnění účinků rázu

Obr. 2.4 Silové a deformační poměry v předpjatém šroubovém spoji.

25

V šroubovém spoji vzniká po dosažení matice a hlavy na spojované části dalším dotahováním matice předpětí, které způsobuje pružnou deformaci šroubu a spojovaných částí. Šroub se působením předpětí F0 prodlouží o ∆l1 a zároveň se spojované části stlačí o ∆l2 (obr. 2.4). Pokud ve šroubovém spoji vzniká pouze pružná deformace, prodloužení šroubu i stlačení spojovaných částí je úměrné vzniklému predpětí F0. 2.5.3 Namáhání šroubového spoje na ohyb Pokud dosáhne matice nebo hlava šroubu na šikmou dosedací plochu, vznikne v závitové části dříku šroubu přídavné ohybové napětí. Toto napětí je způsobeno: •

Odchylkami kolmosti dosedacích ploch hlavy šroubu od osy závitu

•

Odchylkami kolmosti dosedacích ploch matice od osy závitu

•

Deformací spojených částí

•

Odchylkami kolmosti dosedacích ploch spojovaných částí

2.5.4 Namáhání šroubového spoje silou kolmou na os šroubu

Ve spojích zatížených silou kolmou na osu šroubu může být provozní síla přenášena třením nebo tvarovým stykem

26

Obr. 2.5 Šrouby namáhané silou kolmou na osu a) staticky zatížený spoj, b) dynamicky zatížený spoj c) spoj s lícovaným šroubem d) pojištění spoje kolíkem nebo perem V případě proměnlivého zatížení, pokud je šroub uložen v spojovaných částech s vůlí, může dojít k vzájemnému posunutí spojovaných částí a tím i k naklonění šroubu v otvoru (obr. 2.5). V důsledku naklonění šroubu dochází ve šroubu k přídavnému namáhání na ohyb, které je poměrně velké a nežádoucí.

2.6 Pohybové šrouby

Pohybové šrouby slouží k proměně rotačního pohybu na posuvný, nebo na změnu kroutícího momentu v osovou sílu. Pro pohybové šrouby se nejčastěji volí lichoběžníkový závit rovnoramenný, který může přenášet obousměrné zatížení. Pro jednosměrně velmi zatížené šrouby se volí lichobežníkový závit nerovnoramenný. Kvůli snížení ztrát třením, opotřebením a zvětšením účinnosti šroubu se používají vícechodé závity.

27

Obr. 2.6 2. Svěrák – příklad pohybového šroubu Možné konstrukční uspořádání pohybového šroubu a matice. •

šroub se otáčí a posouvá v nehybné matici (šroubový zdvihák, ventily proudících médií).

•

šroub se otáčí a neposouvá, posouvá se matice v axiálním směru (suport na ložích lož soustruhu)

•

matice se otáčí a neposouvá, posouvá se šroub v axiálním směru

STUDIJNÍ MATERIÁLY FISCHER ISCHER, U. a kol., kol. 2004. Základy strojnictví. strojnictví. Praha: EuropaEuropa-Sobotáles Sobotáles cz, s.r.o.. ISBN 8080 86706-09 09-5. HLUCHÝ LUCHÝ, M.,, 1984. Strojárska technológia I. I Praha: SNTL. SNTL NOVÁ, I., I. 2006. Technologie I. Slévání a svařování. svařování. Liberec, Liberec 169 s. ISBN 80-7372 80 7372-052-3. 3. NOVOTNÝ OVOTNÝ,, J. a kol., kol. 2006. Technologie I. I. Praha: Nakladatelství ČVUT, 227 s. ISBN 80-0180 02351-6. 6. ČSN 05 0000 – Základní pojmy při sváření. ŽIAČIK,, A., BARBORÁK ARBORÁK, O., FILO, M., LAHUČKÝ AHUČKÝ, D., BUCHA UCHA, J.,, 2008. Časti strojov I.: I. Vybrané kapitoly/. kapitoly/. - 1. vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN 978-80-8075 978 8075-340-5.

28

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Charakterizujte šroubový spoj! 2. Definujte základní pojmy závitového spoje! 3. Jak dělíme závity? 4. Čím je způsobeno ohybové napětí ve šroubovém spoji? 5. Vymenujte možné konstrukční uspořádání pohyblivého šroubového spoje. spoje Vymenujte příklady.

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Šroubový spoj je jeden ze základních a univerzálních konstrukčních prvků, které se používají pro spojování konstrukcí, jejich částí a dílů. Skládá se ze šroubu a matice, případně jedné nebo dvou podložek. matice, podložek 2. Základní názvosloví závitového spoje je popsáno v kapitole 2.2. 3. Závity dělíme dle vícero hledisek – podle směru (pravý, levý) , tvaru (hranaté, kuželové), počtu závitů (jednochodé, vícechodé), tvaru profilu (trojuhelníkové, lichobežníkové, oblé), navinuté (vnitřní, vnější). 4. Ohybové napětí ve šroubovém spoji je spůsobeno: a) odchylkami dchylkami kolmosti dosedacích ploch hlavy šroubu od osy závitu, závitu b) odchylkami dchylkami kolmosti dosedacích ploch matice od osy závitu, závitu c) deformací d spojených částí, částí d) odchylkami kolmosti dosedacích ploch spojovaných částí. částí 5. Uspořádání pohybového šroubu a matice může být: - šroub se otáčí a posouvá v nehybné matici - šroub se otáčí a neposouvá, posouvá se matice v axiálním směru - matice se otáčí a neposouvá, posouvá se šroub v axiálním směru. Příklad použití pohybového šroubu je např. šroubový zdvihák, ventily médií „kohoutky“, svěrák.

29

3 Předpjaté šroubové spoje

KLÍČOVÉ POJMY Předpjatý šroubový spoj, spoj zatížení šroubového spoje, deformace šroubu

CÍLE KAPITOLY Po prostudovaní prostudovaní tejto kapitoly študent: študent: -

pozná případy predpjatých šroubových spojů

-

pochopí působení sil v predpjatých ve šrou ubových bových spojích

-

pochopí princip proměnlivého zatížení ve šroubových spojích


VÝKLAD

3.1 Šroubové spoje s předpětím Předpjaté šroubové spoje se používají tam, tam, kde se požaduje: a) zvýšení únavové pevnosti spojovacích a někdy i spojovaných součástek součástek, b) zajištění těsnosti spoje, c) zajištění tuhosti spoje, d) zamezení vzniku rázů při střídavém zatížení nebo zmírnění účinků rázu rázu.

V šroubovém spoji vzniká po dosažení matice a hlavy šroubu na spojované části dalším dotahováním matice předpětí, předpětí které způsobuje pružnou deformaci šroubu a

30

spojovaných částí. Šroub se působením předpětí Fo prodloužena o ∆l1 a zároveň se spojované časti stlačí o ∆l2. Pokud ve šroubovém spoji vzniká pouze pružná deformace, prodloužení šroubu i stlačení spojovaných částí je úměrné vzniklému předpětí Fo

Obr. 3.1 Silové a deformační poměry v předpjatém šroubovém spoji

∆l1=Fo.c1

∆l2=Fo.c2

nebo ∆

∆

kde c1 je deformační konstanta šroubu, c2 je deformační konstanta spojovaných částí, k1 je konstanta tuhosti materiálu šroubu, k2 je konstanta tuhosti materiálu spojovaných částí.

Závislost deformace šroubu a spojovaných částí od síly F lze znázornit graficky v diagramu F - l (obr. 3.2 a). Uvedené závislosti jsou lineární. Přímka a charakterizuje průběh deformace šroubu; přímka b charakterizuje průběh deformace spojovaných částí (přírub).

31

Předpětí Fo, které je společné šroubu i spojovacím částem, je dáno úsečkami bodů CC´ a C1C´1. Pokud se přenese v diagramu přímka b do polohy b´, pak úsečka O1O2 udává celkovou deformaci spoje. Tedy ∆ ∆ ∆ ∙ Působením provozní síly Fpr se zvětší síla ve šroubu z původního předpětí F0 o přírůstek ∆F1 na hodnotu ∆

Vzájemná přítlačná síla mezi spojovanými částmi, vyvozena předpětím Fo, poklesne vlivem provozní síly na hodnotu ∆ kde

∆F1 - přírůstek zatížení ve šroubu, ∆F2 - úbytek zatížení v spojovaných částech, F1 - síla ve šroubu, F2 - zbytková síla v spojovaných částech zabezpečující těsnost spoje

32

Obr. 3.2 Závislost deformace šroubu a spojovaných částí

Pro určení síly ve šroubu F1 a přítlačné síly v spojovaných částech F2 je třeba vypočítat hodnoty ∆F1 a ∆F2.

Pokud na šroubový spoj působí provozní síla, lze napsat rovnici rovnováhy sil, např. na horní spojovací část: ! 0

Po dosazení za ∆ a ∆ bude

! ∆ ∆

V rovnici jsou dvě neznámé ∆F1 a ∆F2, proto se ručí druhá rovnice změny deformace šroubu a spojovaných částí, která je způsobena přírůstkem zatížení ve šroubu a poklesem zatížení v spojovaných částech (obr. 3.2). Vlivem přírůstku síly ∆F1 se zvětší deformace šroubu o hodnotu ∆ ´ ∆ ∙ , ale současně vlivem úbytku zatížení v spojovaných částech ∆F2 poklesne deformace spojovaných částí o hodnotu ∆ ´ ∆ ∙

33

Jak vyplývá z diagramu (3.2b) tyto deformace jsou stejné. ∆ ∙ ∆ ∙ Řešením předchozích rovnic vypočteme ∆ ! ∙

%

% &%

∆ ! ∙

%

% &%

Skutečná síla ve šroubu bude ∆ ! ∙

a přítlačná síla v spojovaných částech ∆ ! ∙

Pokud provozní síla vzroste na mezní hodnotu Fm, klesne síla F2 na nulovou hodnotu a spoj netěsní. Pro velikost mezní síly Fm lze z obr. 3.2b odvodit vztah mezi Fm, F0 , c1, c2. Z podobnosti trojúhelníků ∆O1MO2 a ∆O1C´C vyplývá

∆ ∆ ∆

' Potom ' ∙

∆ ∆

∙ ∆

Z vypočtené rovnice vyplývá, že při daných deformačních konstantách c1, c2 uvedená provozní síla roste s předpětím F0. Pro těsnost spoje platí podmínka: ! ( '

) 0 .

34

Často se přítlačná síla v spojovaných částech F2 volí v závislosti od provozní síly Fpr při požadované těsnosti ψ, která se volí v rozmezí 0,2 až 1. Pak * ∙ !

Potřebné předpětí ve šroubovém spoji při dané těsnosti se vypočte ze vztahu vyplývajícího z deformačního diagramu z obr. 3.2b

∆ * ∙ ! ! ∙

! ∙ +* ,

Síla ve šroubu bude:

! * ∙ ! ! ! ∙ * 1

3.2 Šroubové spoje s proměnlivou provozní silou U většiny předpjatých šroubových spojů dochází k proměnlivému zatížení, jako jsou např. předpjaté spoje dělených ojnic a ložiskových vík pístových strojů apod.. Variabilní provozní zatížení může mít charakter mizejícího zatížení, pulsujícího, střídavého souměrného a nesouměrného zatížení.

35

Obr. 3.3 Předpjatý šroubový spoj s proměnlivou provozní silou: a) diagram průběhu sil, b) deformační diagram a Smithův diagram Na obr. 3.3a je znázorněn průběh mizejícího zatížení ve šroubovém spoji, tj. pokud se provozní síla mění od nuly do maxima. To znamená, že zatížení šroubu se mění od F1 do F0 kolem střední hodnoty F1m. Podobně i zatížení spojovaných částí se mění od hodnoty F2 do F0 kolem střední hodnoty síly F2m. Charakteristické hodnoty napětí σa, σm, σn, σh potřebné pro únavovou kontrolu šroubu se vypočtou z příslušných sil působících v průřezu šroubu. Tedy .

∆ 0 1 0

2

2∙

36

Na obr. 3.3b je uveden rozbor výpočetního mezního stavu cyklicky zatěžovaného spoje. Pracovní diagram je znázorněn v souřadnicích σ - ε,, kde ε je poměrná deformace. deformace Redukovaný Smithův diagram znázorňuje pro daný materiál a vrub mezní stav stav. Syntéza obou diagramů je důležitým podkladem pro výpočet součinitele tele bezpečnosti ka a kh, které se stanoví porovnáním mezní amplitudy σA s jmenovitou amplitudou σa mezního horního napětí σH a jmenovitým horním napětím σh

Mezní únavové (Wöhlerovo) Wöhlerovo) napětí (σ σCK)d pro daný materiál, vrub a velikost je dáno vztahem

Kde σC je mez únavy hladké zkušební tyče. tyče

Kde ϑσ je součinitel velikosti.

STUDIJNÍ MATERIÁLY KOČOVSKÝ,, P. a kol., kol., 2006. Náuka o materiály pre odbory strojnícke. Žilina: SKOČOVSKÝ Vydavateľstvo ŽU, 349s. ISBN 80-8070 80 8070-593-3. ŽIAČIK,, A., BARBORÁK BARBORÁK,, O., FILO, F , M., LAHUČKÝ LAHUČKÝ, D., BUCHA UCHA,, J., 2008. Časti strojov I.: I. Vybrané kapitoly/. kapitoly/. - 1. vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN 978-80-8075 978 8075-340-5.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. V jakých případech se používají předpjaté šroubové spoje.

37

2. Vysvětlete Vysvětlete silové a deformační poměry v předpjatém p m šroubovém spoji spoji. 3. Jaká je podmínka pro těsnost šroubového spoje. spoje

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Předpjaté šroubové spoje využívají zejména na zvýšení únavové pevnosti spojovacích a někdy i spojovaných součástek, součástek, na zajištění těsnosti spoje, na zajištění tuhosti spoje a na zamezení vzniku rázů při střídavém zatížení nebo zmírnění účinků rázu. rázu 2. Viz. obr. 3.2 a prislouchající odvození. 3. Pro těsnost šroubového spoje platí podmínka:

. Přičemž platí

. Těsnost ψ, ψ se volí v rozmezí 0,2 až 1.

38

4 Kolíkové, nýtové a čepové spoje

KLÍČOVÉ POJMY kolíkový spoj, nýtový spoj, čepový spoj, pevnostní kontrola kon rola

CÍLE KAPITOLY Po preštudovaní této t o kapitoly student tudent pochopí princip princi a využití kolíkových kolíkových, nýtových, nýtových čepových spojů. Také se obeznámí s pevnostní pevnost í kontrolou těchto spojů.


VÝKLAD

4.1 Kolíkové spoje Spojovací kolíky se používají pro spojování a pojišťování strojních součástek nebo k zajištění vzájemné polohy spojených částí, částí případně na zachycení sil působících kolmo na osu kolíku. Jedná se o jeden z nejjednodušších způsobů spojení součástí pomocí tvarového styku.

39

Obr. 4.1 Rozdělení kolíkových spojů

4.1.1 Rozdělení kolíků 4.1.1.1 Válcový kolík Může mít jednu stranu kuželově upravenu pro snadnější montáž, případně mohou mít konce kolíku úpravu pro roznýtování – v tomto případě se kolík blíží spíše k nýtům. 4.1.1.2 Kuželový kolík Má velmi mírnou kuželovitost (1:50). Po naražení do kuželově přesně vyrobených otvorů je tento kolík samosvorný – nemůže vypadnout z otvorů bez působení vnější demontážní síly. Nevýhodou je náročná výroba přesných kuželových

40

otvorů 4.1.1.3 Pružný kolík Má v řezu tvar podobný písmenu C. Při montáži se mírně zmáčkne, poté vloží do otvorů a uvolní. Pružnost materiálu jej vrátí do původní polohy. Nevyžaduje tak přesnou výrobu a současně díky vysokému tření je tento kolík samosvorný. Nevýhodou je menší pevnost.

4.1.1.4 Rýhovaný kolík Spojuje výhodu jednodušší výroby válcového otvoru proti otvorukuželovému se tohoto typu kolíku. Rýhy vytvořené na konci kolíku se „zaryjí“ do materiálu spojovaných součástí a tímto jsou tam pojištěny proti vypadnutí. Rozdělení kolíku podle vzájemné polohy: • • •

Příčný kolík Podélny kolík Tangenciální kolík

4.1.2 Pevnostní kontrola kolíků 4.1.2.1 Příčný kolík zatížený silou kolmou na os

Kolík je namáhán na střih silou F a měrným tlakem

Obr. 4.2 Příčný kolík zatížený silou kolmou na os Kontrola na střih 3

2∙

3 2. 4 ∙ 5

41

Kontrola měrného tlaku v čepu a v náboji 6

∙

6 ; 6

8∙

6

4.1.2.2 Příčný kolík zatížený silou kolmou na os

Při přenosu kroutícího momentu Mk je válcový kolík je namáhán na střih a měrný tlak.

. Obr. 4.3 Podélny kolík zatížený obvodovou silou Kontrola na střih 3

2 ∙ 9

31

:∙5∙

Kontrola měrného tlaku v místě dotyku kolíku s nábojem 6

2 ∙ 9

61

: ∙ 0,5 ∙ 5 ∙

4.1.2.3 Příčný kolík zatížený obvodovou silou

Kolík je při přenosu točivého momentu Mk namáhán obvodovou silou na střih a měrným tlakem.

42

Obr. 4.4 Příčný kolík zatížený obvodovou silou Kontrola kolíku na střih od obvodové síly 3

4 ∙ 9

6

4 ∙ 5 ∙ :

Kontrola měrného tlaku v místě dotyku kolíku s hřídelí Měrný tlak v místě dotyku kolíku s hřídelí je nerovnoměrně rozložen, to znamená, že zatěžovací obrazec je trojúhelníkového tvaru. Přenášený točivý moment vyjádřený maximálním měrným tlakem je: 2 9 ´ ∙ ∙ : 3 kde F0 je síla působící v těžišti zatěžovacího obrazce. Velikost síly F' vyjádřené měrným tlakem je ´

60.> : ∙ ∙5 2 2

pak po dosazení do rovnice pro výpočet Mk bude 9

60.> : 2 60.> ∙ : ∙ 5 ∙ ∙5∙ ∙:

2 2 3 6

43

Maximální měrný tlak z předchozí rovnice je: 60.>

6 ∙ 9 6 : ∙ 5

Kontrola měrného tlaku v místě dotyku kolíku s nábojem : : : : : : : : ∙ 5 ∙ 6 9 ∙

6∙ ∙5∙

2 2 2 4 ´´

Poté měrný tlak je 6

:

4 ∙ 9 6 : ∙ 5

Dovolené napětí 3 a dovolené měrné tlaky pD se při statickém zatížení volí v závislosti

na použitých materiálech následovně:

Materiál kolíků Dovolené napětí 3 [MPa] Materiál spojovaných částí Dovolený měrný tlak pD [MPa]

11 107 50 11 500 110

11 343 50 11 373 80

11 423 70 ocel na odlitky 70

11 600 85 šedá litina

11 700 100

Tab. 4.1 Materiálové složení kolíků a spojovaných částí Při proměnlivém (střídavém) zatížení se snižuje dovolené napětí o 30 % až 50 %. Pro rýhované kolíky se snižuje hodnota dovoleného napětí o 20 % a měrný tlak pD až o 30 %.

4.2 Nýtové spoje Nýtováním se vytváří nerozebíratelný spoj. Principem nýtování je vložení jedné součásti do druhé (přímé nýtování) nebo pomocné součásti – nýtu – do otvorů ve spojovaných součástech a následné deformaci materiálu, který vyčnívá z otvoru. Tím se vytvoří

44

„hlava“ nýtu, která brání vypadnutí součásti (nebo nýtu) z otvoru. Aby bylo možné deformovat vyčnívající materiál, musí být tento materiál dostatečně tvárný. Výhody: • pružnost spoje • spoj není tepelně ovlivněn Nevýhody: • pracnost při vytváření spoje • menší přesnost spojení • menší pevnost spoje • zeslabení spojovaných materiálů otvory • problematické dosažení těsnosti spoje • hlučnost při výrobě nýtového spoje Z přehledu výhod a nevýhod vyplývá, že použití nýtování je dnes méně časté.

4.2.1 Přímé nýtování U přímého nýtování je na jedné součásti vytvořen „výčnělek“, který svými příčnými rozměry odpovídá otvoru v součásti druhé. Po vložení obou součástí do sebe se přečnívající část rozklepe a tím dojde ke spojení.

4.2.2 Nepřímé nýtování Aby bylo možné realizovat nýtový spoj, musí být materiál velmi dobře tvárný za studena. Tuto podmínku splňují materiály s malou pevností. Pro spojení běžně používaných materiálů se proto využívá nepřímé nýtování – ve spojovaných součástech jsou vyrobeny otvory, do kterých se vloží nýt z měkkého materiálu a tento nýt se rozklepe. Aby byl spoj dostatečně pevný, používá se ke spojení současně několik nýtů.

4.2.3 Druhy nýtů 4.2.3.1 Konstrukční nýt má na jedné straně půlkulovou hlavu

45

4.2.3.2 Zápustní nýt Má hlavu ve tvaru kužele; ve spojovaných materiálech je kuželové zahloubení, do kterého hlava zapadne (na druhé straně se vytvoří rozklepáním), takže nýt nevyčnívá nad spojovaný materiál. 4.2.3.3 Kotlový nýt Tento nýt se používal pro výrobu nádob pro menší tlaky. Má pod hlavou široký válcový nákružek. Při roznýtování se tento nákružek přitlačí ke spojovanému materiálu a tlakem mezi nýtem a spojovaným materiálem se zvýší těsnost spoje. 4.2.3.4 Přesný nýt Je shodný s konstrukčním nýtem, pouze je vyroben s větší přesností 4.2.3.5 Nýt s plochou hlavou Nevyžaduje zahloubení ve spojovaných materiálech a současně hlava nýtu příliš nepřesahuje spojovaný materiál. 4.2.3.6 Nýt s čočkovou hlavou Používá se pro spojení poměrně tenkých materiálů, kde nýty nesmí příliš vyčnívat nad materiál. Jedná se o kombinaci tvaru nýtu zápustného a s plochou hlavou. 4.2.3.7 Zápustný nýt s velkou hlavou Využíva se pro spojení velmi měkkých materiálů. Důležitá je velká plocha hlavy nýtu, aby při nýtování nebo následném zatížení nýtu nedošlo ke zvětšení otvoru a vypadnutí nýtu ze spoje. 4.2.3.8 Trubkový nýt Využívá snadnou deformovatelnost trubky. Pro roznýtování není třeba velká síla. 4.2.3.9 Dvoudílný nýt Princip spojení dvoudílného nýtu je zcela odlišný. oba díly nýtu jsou duté a při naražení kuželové levé části do otvoru v pravé části dojde k velkému tření, které brání rozpojení obou částí (samosvornost). 4.2.3.10 Nýt s trnem Je jedním z nejpoužívanějších nýtů i v dnešní době. Používá se tam, kde jsou součásti přístupné pouze z jedné strany. Nýt se vloží do připravených otvorů ve spojovaných součástech tak, že trn vyčnívá ven. Těleso nýtu je duté a trn je napojen na levý konec nýtu přes tuto dutinu tak, že je v místě napojení zúžen. Pomocí speciálních nýtovacích

46

kleští se trn vytahuje z nýtu. Tím se deformuje levý konec nýtu (v prostoru za součástmi, kde není přístup) a takto se vytvoří druhá hlava nýtu. Po ukončení nýtování se trn v místě zúžení odlomí. 4.2.3.11 Výbušný nýt Používá v nepřístupných prostorách. Po úderu do hlavy nýtu dojde k výbuchu malé nálože umístěné na druhém konci nýtu. Tento výbuch deformuje materiál a vytvoří se druhá hlava. Cenově je tento nýt samozřejmě značně drahý.

4.2.4. Pevnostní kontrola nýtových spojů Nýty jsou namáhány na střih a otlačení.

Obr. 4.5 Jednostřižné a dvoustřižné namáhání nýtů 4.2.4.1 Jednostřížné namánáhí nýtů 3A

4∙ 3@ 3A

4 ∙ 5 6

6

0B 3@

kde 0B je menší průmět stykové plochy nýtu se spojovanou součástí (pokud jsou součásti ze stejného materiálu. V případě, že větší součást je z měkčího materiálu, je nutné kontrolovat i tuto součást na otlačení.

4.2.4.2 Dvojstřížné namáhání nýtů

47

3A 2∙ 2∙ 3@ 3A

4 ∙ 5 3@

6

0B

6

kde 0B je menší průmět stykové plochy nýtu se spojovanou součástí pričemž se musí pravá součást uvažovat za jednu nerozdělenú desku. 6

6 5 ∙ C0B

kde d je průměr nýtu a C0B je menší šířka spojovaných součástí (pokud není stejná), u dvoustřižného nýtu se u pravé součásti bere součet obou desek.

4.3 Čepové spoje Čepy se používají k rozebíratelnému kloubovému spojení součástek, které přenášejí kolmé síly na osu čepu. Čepmi spojené součástky se mohou i vzájemně pootočit kolem osy čepu o malý úhel. Konstrukce čepů je různá, vyrábějí se s hlavou nebo bez hlavy (tzv. hladké čepy), materiál čepů je 11 107, 11 108, 11 110, nebo konstrukční ocel 11370, 11420. Namáhané čepy se povrchovo kalí a brousí.

Obr. 4.6 Spojovací čepy

48

Čepy musí být pojištěny proti axiálnímu pohybu (proti vypadnutí ze součásti). Na obrázku 4.7 jsou znázorněny některé příklady pojištění proti pohybu.

Obr. 4.7 Pojištení čepů

4.3.1 Pevnostní kontrola čepů 4.3.1.1 Čep zatížen silou kolmou na osu

Čep zatížen silou kolmou na osu je namáhaný na ohyb a měrný tlak. Předpokládá se rovnoměrné rozložení měrného tlaku na dotykové ploše mezi čepem a spojovanýma částmi (obr. 4. 8). Dovolené napětí v ohybu se pro klidné zatížení volí 1 90 až 100 MPa (u materiálů

11 370, 11 420), při proměnlivém zatížení se táto hodnota snižuje o 0,67 až 0,5 krát. Dovolený měrný tlak při pevném spoji se volí 6 90 až 100 MPa, pokud náboj

49

vykonáva relativní pohyb vůči čepu je hodnota 6 10 až 15 MPa. Dovolené smykové napětí pro klidné zatížení se volí 3 50 až 60 MPa pro materiály 11370 nebo 11420.

Obr. 4.8 Silové poměry v spojovacím čepu. Kontrola na ohyb 1

91 ∙ ∙ 32 4 ∙ ∙

I1 8 ∙ 4 ∙ 5K 4 ∙ 5K

Při zvoleném dovoleném napětí materiálu čepu bude potřebný průměr d: 4∙∙ 4 ∙ M

5 L N

Kontrola měrného tlaku v místě styku čepu s otočným nábojem 6

6 O∙5

V místě styku pevného uložení čepu: 6

6 2∙5∙C

50

4.3.1.2 Kontrolaa čepu na střih Pokud spojované části nedovolují vznik ohybové deformace, nebo jsou tvrdší než materiál čepu, kontroluje se čep čep i na střih:

STUDIJNÍ MATERIÁLY DOLEČEK OLEČEK, J., HOLOUBEK OLOUBEK, Z.,, 1988. Strojnictví I. 2. vyd. Praha: SNTL – Nakla Nakladatelství datelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola 2.6., s. 33 – 35. literatury. ČERNOCH ERNOCH, S.,, 1977. Strojně technická příručka. příručka. Svazek 1. 13. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola 6.1.7., s. 640 – 642. SHIGLEY HIGLEY, J. E., MISCHKE ISCHKE, Ch. R., R. BUDYNAS UDYNAS, R. G.,, 2010. Konstruování strojních součástí. součástí Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80 978 80-214-2629 2629-0. DILLINGER ILLINGER, J. a kol., kol 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. praxi. Vydání první. Praha: Europa--Sobotáles.. ISBN 978-80 80-86706-19 19-1.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Definujte kolíkový spoj. Popište technologii výroby a materiálové složení kolíků. 2. Jaké základní způsoby z soby nýtování poznáte? 3. Vymenujte a popište základní druhy nýtů. nýtů. 4. Popište princip trhacího nýtu. 5. Popište namáhání nýtových spojů. spoj 6. Popište využití čepů čep v strojírenství. Jaké základní druhy čepů čep poznát poznáte. 7. Popište šte druhy namáhání čepu.

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK

51

1. Spojovací kolíky se používají pro spojování a pojišťování strojních součástek nebo k zajištění vzájemné polohy spojených částí, případně na zachycení sil působících kolmo na osu kolíku. Válcové kolíky se vyrábí z oceli tř. 11100 (11107, 11109), 11300, 11 400, 11 600, válcové pružné a kalené kolíky 11 700 a válcové kalené kolíky 11 900. 2. Nýtování se delí na přímé a nepřímé. Přímé nýtování je způsob nýtování, kdy je jako nýt použita část materiálu jednoho ze spojovaných dílů. Nepřímé nýtování je potom takové nýtování, kdy je nýt samostatnou součástí, která se vkládá do vytvářeného nýtového spoje. 3. Nýty poznáme: konstrukční, presní, trhací, kotlové, zápustní, trubkové, dvoudílné, nýty s čočkovou hlavou, nýty s plochou hlavou, výbušné nýty. Detailní popis jednotlivých nýtů je uveden v kapitole 4.2.3. 4. Nýty s trhacím trnem se používají při přístupu ke spoji pouze z jedné strany. Po osazení do otvoru se použijí nýtovací kleště, kterými se vytvoří hlavička nýtu po zatažení za dřík, který se posléze kleštěmi zkrátí (zastřihne). 5. Nýty jsou namáhány zejména na střih a otlačení. Detailní popis namáhaní nýtů je uveden v kapitole 4.2.4. 6. Čepy slouží převážně ke kloubovému spojení součástí, ve spojovaných součástech jsou na rozdíl od kolíků uloženy s vůlí. Ve strojírenských konstrukcích se používají jak čepy normalizované, tak nenormalizované. Základní druhy čepů jsou: hladké (s otvorem pro závlačku nebo bez otvoru), s hlavou (s otvorem pro závlačku nebo bez otvoru), duté, pružné. 7. Čepy jsou zatížené silou kolmou na osu. Běžně se při dimenzování čepového spoje provádí výpočet na ohyb a otlačení (měrný tlak). Pokud spojované části nedovolují vznik ohybové deformace, kontroluje se čep i na střih Smykové namáhání se zanedbává. Výpočty viz kapitola 4.4.

52

5. Tvarové spoje hřídele s nábojem – pomocí per, klínů a drážkování (konstrukční uspořádání, návrh a kontrola)

KLÍČOVÉ POJMY Spojení hřídele s nábojem, rozdělení, silové spojení, tvarové spojení, předepjatá tvarová spojení, materiálové spojení

CÍLE KAPITOLY Způsoby působy uchycení součástí na hřídel. Různé druhy spojení podle vzájemného styku součástí. Vysvětlení ysvětlení principu principu spojení a jeho praktického využití. Pevnostní kontrola nejužívanějšího druhu spojení náboje s hřídelí - perům. nejužívanějšího

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU STUDIU KAPITOLY 4 hodiny

VÝKLAD Hřídel je strojní součást válcovitého tvaru, na které jsou nasazena ozubená kola, řetězová kola, řemenice, řemenice, kladky, pojezdová kola, spojky, brzdy, zdrže a jiné rotační i nerotační části, např. vačky, výstředné kotouče apod. Pod od pojmem náboj si lze představit nejen ozubené kolo, řemenici, kotouč spojky, ale např. i vidlici nebo rám jízdního kola, se kterými kterými se spojují řídítka či sedlová trubka. Z hlediska způsobu přenosu momentů a sil mohou vzniknout spoje se silovým stykem a tvarovým stykem. Při silovém styku se tento přenos uskutečňuje třením, u tvarového styku tlakem mezi styčnými plochami. Může vzniknout i kombinace obou způsobů. Náboj je v podstatě válec se soustředným otvorem (náboj si rovněž můžeme představit jako část „trubky“), který je součástí ozubeného kola, řemenice atd.

53

Hřídel a náboj tvoří zpravidla spoj rozebíratelný. Spoj je nepohyblivý (pevný), výjimku může tvořit drážkový hřídel s nábojem. Spoj může být: silový, tvarový, kombinovaný. Výjimečně může být i materiálový – nepohyblivý a nerozebíratelný. Hřídel se vyskytuje téměř u každého stroje nebo zařízení. V různých podobách je najdeme u kladek, náprav železničních vagónů, motorových vozidel (převodovky, nápravy, ale i hřídelky různých kontrolních přístrojů), v ručičkových hodinách, obráběcích strojů, jízdních kol, šicích strojů atd. Dělení spojení náboje s hřídelem podle provedení: • spoj perem • klínem • drážkované hřídele • svěrné a tlakové spoje

5.1 Spojení hřídele s nábojem - drážkování Jedná se o spojení hřídele s nábojem tvarovým stykem – síly i momenty jsou přenášeny pomocí styčných ploch na hřídeli a náboji. Drážkové spoje tvoří zuby vytvořené drážkováním hřídele do kterých zapadají drážky náboje a naopak. Používají se pro přenos velkých i rázových krouticích momentů nebo tam, kde je z konstrukčních důvodů požadován krátký náboj. Drážkové spoje nezajišťují proti osovému posuvu náboje na hřídeli. Jsou vhodné pro přesuvné náboje na hřídeli. Drážkové spoje je možné středit na vnitřní průměr, vnější průměr a na boky zubů. 5.1.1 Druhy drážkových spojů • Drážkování rovnoboké - ČSN ISO 14 (Normalizovaná řada lehká, Normalizovaná řada střední) • Drážkování evolventní - ČSN 01 4950 ÷ ČSN 01 4955 • Drážkování jemné - ČSN 01 4933

54

5.1.1.1 Drážkování rovnoboké

U válcových hřídelů je normalizované v lehké a střední řadě s vnitřním středěním (na vnitřní průměr). Obě řady mají stejný počet zubů, stejné odstupňování vnitřního průměru, stejný počet i šířku drážky. Liší se vnějším průměrem drážkování (střední řada má větší průměr). Používá se pro velké, rázové a střídavé krouticí momenty a u přesuvných nábojů.

Obrázek 5.1. Drážkování rovnoboké. 5.1.1.2 Drážkování evolventní U evolventního drážkování se používá středění na boky drážek nebo vnější. Častější je středění na boky drážek, vnější středění pouze tam, kde je nutná přesná souosost hřídele a náboje. Profily drážek a zubů jsou tvořeny evolventami s úhlem profilu 30°. Používá se pro velké a rázové krouticí momenty a u přesuvných nábojů. Náboj lze na hřídeli přesadit o malý úhel.

55

Obrázek 5.2. Drážkování evolventní.

5.1.1.3 Drážkování jemné U jemného drážkování může být až 78 drážek (počet se řídí normou a je závislý na průměru hřídele) s vrcholovým úhlem v rozmezí 47°÷ 63°. Jemné drážkování méně zeslabuje hřídel. Používá se pro velké krouticí momenty a je nevhodné pro přesuvné náboje. Náboj lze na hřídeli přesadit o velmi malý úhel. Příkladem použití jemného drážkování je uchycení torzní tyče.

Obrázek 5.3. Drážkování jemné.

56

5.1.1.4 Výpočet drážkových spojů U drážkových spojů provádíme kontrolu na otlačení, kdy tlak na bocích drážek nesmí přesáhnout povolenou hodnotu. Můžeme také z dovoleného tlaku na bocích drážek vypočítat potřebnou činnou délku drážkování. Tlak na bocích drážek určíme ze vztahu: 6

kde

.'P

Q .R.2.S.B

6 (MPa)

l - osová délka dotyku mezi boky drážek hřídele a náboje za provozu (mm) h- skutečná opěrná výška drážky (mm) DS - střední průměr drážkového profilu (mm) K - korekční součinitel (vzhledem k výrobním nepřesnostem uvažujeme, že obvodovou sílu přenáší pouze část boků drážek) K = 0,75 pro rovnoboké drážkování K = 0,5 pro evolventní a jemné drážkování i - počet drážek F- obvodová síla, kterou přenáší boky drážek (N)

.'P Q

MK - přenášený krouticí moment (Nmm) 5.1.1.5 Dovolený tlak na bocích drážek pD Dovolený tlak na bocích drážek závisí na způsobu zatížení a použitém materiálu Přehled dovolených tlaků pro základní druhy materiálu a zatížení je v následující tabulce.

57

Tab. 5.1 Dovolený tlak na bocích drážek.

5.2 Perové spoje Nejčastějším způsobem spojení hřídele s nábojem je použití pera. Jedná se o hranolovitou součást, jejíž konce jsou z důvodu výroby drážky v hřídeli zaobleny. Pero je vsazeno z ½ své výšky v uzavřené drážce na hřídeli a druhá ½ výšky pera je v drážce v náboji, která je z výrobních a montážních důvodů provedena přes celou délku náboje. Pera i rozměry drážek jsou normalizovány. Protože hřídel má rotační tvar, nemají drážky přesně stejnou hloubku v hřídeli (t) a v náboji (t 1).

Obr. 5.4. Přenos krouticího momentu pomocí pera.

58

Na šířku (b) je pero uloženo v drážkách přesně, na výšku (h) a délku (l) je uloženo s vůlí:

Obr. 5.5. Označení charakteristických rozměrů pera. Pera se svým tvarem se podobají žlábkovým podélným klinům, ale na rozdíl od nich nemají úkos. Pero se při montáži vsadí do drážky, která je vytvořena na hřídeli i v náboji. Krouticí moment u perového spojení je přenášený tlakem na boky pera. Pera jsou normalizované součástky a jich průřez b x h je vyjádřený v závislosti od průměru hřídele. Vyrábějí se v těchto základných tvarech: • těsné pera so zaobleným koncem (obr. 5.6a), • těsné pera s rovným koncem (obr. 5.6b), • vodící pera s jedním nebo dvěma přídržnými šrouby (obr. 5.6c, d), • úsečové pera - WOODRUFFOVA PERA (obr. 5.6e).

59

Obr. 5.6 Normalizované spojovací pera a,b - výměnné, c,d - vodíci, e – úsečové Těsná pera se používají k spojení hřídeli s kotoučem, ozubenými kolami, řemenicemi a pod., tj. tam, kde musí byt dodržená souosost a vyloučené osové házeni. Spojení perem nejsou vhodné pro střídavé anebo rázové zatížení, protože změnou smyslu zatížení a rázem dochází k otlačení sten drážky a pera, čím se spoj uvolní. Náboj perového spoje se musí axiálně zajistit, protože mezi nábojem a hřídelem nevzniká tření, které by zamezilo posuvu náboje. Na obr. 5.7 jsou uvedené některé příklady axiálního pojištěni perového spoje.

Obr. 5. 7 Axiální pojištěni perového spoje.

60

Vodící pera se používají pro spojení hřídele s axiálně posuvným nábojem, anebo jestli dochází k časté demontáži např. u výměnných ozubených kol. Na obr. 5.8 je uvedený příklad použití vodicího pera u kuželové třecí spojky. Pero má v drážkách náboje a hřídele vůli a proto se musí zajistit proti posuvu vplyvem tření a vypadnutí. Podle délky pera se používá jeden nebo dva přídržné šrouby.

Obr. 5.8 Použití vodícího pera u kuželové třecí spojky. Úsečové pera - Woodruffova pera se používají pro malé krouticí momenty a v případě jestli je náboj umístněný na konci hřídele (obr. 5.9). Úsečové pero vyžaduje velkou hloubku drážky do hřídele, čím se sníží jeho pevnost a zvětší vrubový účinek. Jeho využití v technické praxi je zřídkavé.

Obr. 5.9. Úsečové pero na konci hřídele.

61

Obr. 5.10 Reální pohled na spojovací pera pro tvarové spojení hřídele s nábojem. 5.2.1 Návrh a pevnostní kontrola perového spojení Pro vypočítaný nebo zvolený průměr hřídele se z normy zvolí odpovídající průřez těsného pera b x h. Délka pera je závislá od délky náboje a volí se také v souladu s normalizovanými délkami per. Při výpočtu se vychází z předpokladu, že krouticí moment se přenáší jen bočnými plochami pera. Měrný tlak p se rozloží na účinnou plochu pera, která se vypočítá ze vztahu:

(5.2) kde lu - účinná délka pera (bez zaoblení), h - účinná výška pera, r - sražení hrán pera, l - skutečná délka pera, která se volí l=1, 4 d pro těsné pero, l = 2.d pro posuvný náboj

62

Obr. 5.11 Rozložení měrného tlaku na účinnou plochu pera. Měrný tlak mezi účinnou plochou pera a plochou boku drážky v náboji je:

(5.3) Obvodová sila namáhá pero i na smyk, avšak smykové napětí je velmi malé a proto kontrolu na smyk zanedbáme. Hodnota dovoleného měrného tlaku závisí od materiálu náboje a pera a od provozních podmínek. Pro klidný provoz se volí: pD=100 až 150MPa pro neposuvný ocelový náboj, pD=50 až 80MPa pre neposuvný liatinový náboj, pD=10 až 20MPa pre posuvný náboj. Při střídavém zatížení se snižuji hodnoty dovoleného měrného tlaku až o dvě třetiny. Jestli při omezené délce náboje nestačí jedno pero, mohou se použít dvě pera přesazené o 90° nebo 180°.

63

5.3 Klínové spoje Spojení hřídele s nábojem pomocí klínu je typickým představitelem kombinovaného způsobu spojení – tvarový a silový styk. Princip spojení je obdobný spojení pomocí pera. Výškově však klín není v drážkách uložen s vůlí, ale jeho dolní a horní plocha mají vůči sobě navzájem malý úkos. Při montáži vznikne díky tomuto úkosu tření mezi klínem a spojovanými součástmi a toto tření částečně přenáší krouticí moment. Díky malému úkosu je spojení samosvorné – tzn., že spoj není nutno pojišťovat proti axiálnímu posunu. Nevýhodou klínového spojení je to, že při zaražení klínu do drážky dochází ke vzniku sil oddalujících od sebe hřídel s nábojem (vlivem funkce úkosu). Tím vznikne malé vyosení náboje (zvláště když se jedná o menší tloušťky). Při větších otáčkách vzniká díky tomuto vyosení házení a nevyváženost náboje. Další nevýhodou je nebezpečí poranění u klínu s nosem. Tomu se však dá zabránit vhodnou konstrukcí spoje:

Obr. 5.12 Spojení klínem s nosem

64

Kliny se používají k rozebíratelnému spojení součástek přenášejících krouticí moment anebo osovou sílu. Podle polohy podélné osy klina vzhledem k ose spojovaných součástek se klínové spoje rozdělují: • s podélným klínem • s příčným klínem 5.3.1 Podélné kliny Kliny mají tvar hranolu s podélným úkosem 1 : 100, který jim zabezpečuje samosvornost. Tvar a rozměry sú dané normou a přirazené sú k průměru hřídele. Vyrábějí se ve dvou převedeních: • bez nosu • s nosem

Obr. 5.13 Podélné kliny: a) bez nosu, b) s nosem Klin se zaráží do drážky mezi hřídelem a nábojem. Po zařazení vzniká v spoji předpětí, které způsobuje v dotykových plochách zvěrný tlak. Tento při přenose krouticího momentu způsobuje třecí odpor. Třecí odpor přenáší daný krouticí moment a zajištuje vzájemnou polohu hřídele a náboje. Nevýhodou klínových spojů je v důsledku zařazení klinu mezi náboj a hřídel možná excentricita ve vzájemném uložení spojených součástek.

Rozděleni podélných klinů podle způsobu dosednutí na hřídel (obr 5.14): • klin dutý (A) • klin ploský (B)

65

• klin drážkový (C) • klin tangenciální (D) • klin čtvercový (E) • klin kruhový (F)

Obr. 5.14: Druhy klinů

Obr. 5.15: Drážkový klin

Podélné kliny (A), (B), (D), (E), (F) se v technické praxi málo používají. Nejčastěji se používá drážkový klin (C) (obr. 5.15). Drážkový klin se zaráží mezi náboj a hřídel do drážek vytvořených v náboji (s úkosem) a v hřídeli (bez úkosu). Krouticí moment u spojení je přenášený třením mezi klinem a hřídelem, nábojem a hřídelem a tlakem klinu na dno a bok drážky. MT FV . f. yY FV . f. r FV . a F. y[

kde y_ ≅ 0,5. d t ≅ 0,415. d y[ ≅ 0,5. d t

h ≅ 0,48. d 4

t hloubka drážky v hřídeli F obvodová síla

66

Průřez podélného drážkového klinu b x h je určený normou v závislosti na průměru hřídele. Délka klinu se volí rovná anebo menší jak délka náboje. Klin je namáhaný zejména len měrným tlakem, přitom velkost měrného tlaku není je možné ani přibližně určit, protože je závislý od síly, kterou je klín zaražený do drážky.

5.3.2 Příčné kliny Příčné kliny se používají na axiální spojeni strojních součástek zatažených velkými tahovými anebo tlakovými silami, tj. silami kolmými na os klinu (obr. 5.16). Spoj vyžaduje přesné zalícovaní a proto se používá len v případech, kdy je nutná rychlá montáž a demontáž. Typickým příkladem použití příčných klinů je spojení křižáka s pístnicí u starších typů parných lokomotiv. Příčný klin spojuje součástky bez předpětí anebo s předpětím. Spojení bez předpětí se používá pro poklidné zatížení, spojení s předpětím pro proměnlivé zatížení. Průřez klinu je obdélníkový se zaoblenými hranami. Úkos je vytvořen na jedné straně, který se volí 1 : 10 anebo 1 : 25.

Obr. 5.16 Příčný klin

67

STUDIJNÍ MATERIÁLY KŘÍŽ, R. R a kol.,, 1977. Stavba a provoz strojů I: I Části strojů. strojů. SNTL - Nakladatelství technické literatury. Praha: SNTL. L13L13-C2-V-43f/25559. 43f/25559. SHIGLEY HIGLEY, J. E., MISCHKE ISCHKE,, Ch. R., BUDYNAS BUDYNAS, R. G.,, 2010. Konstruování strojních součástí. součástí Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80 978 80-214-2629 2629-0. LEINVEBER, J., J ŘASA, ŘASA J. a P. VÁVRA, VÁVRA, 1998. 1998 Strojnické tabulky. tabulky. Druhé, zcela přepracované vydání. Praha: Scientia. ISBN 80-7183-123 80 123-9. DILLINGER ILLINGER, J. a kol., kol 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. praxi. Vydání první. Praha: Europa--Sobotáles.. ISBN 978-80 978 80-86706-19 19-1. [cit. 2012-07-08] 2012 08] http://www.bondy.cz/cs/technologie/detail/drazkovani http://www.bondy.cz/cs/technologie/detail/drazkovani-rovnoboke rovnoboke [cit. 2012-07-25] 2012 25] http://www.superto.cz/158041-drazkovani http://www.superto.cz/158041 drazkovani-rovnoboke rovnoboke-a-evolventni evolventni [cit.2012 [cit.2012-08-03]http://www.s2 03]http://www.s2 group.cz/userfiles/produkty/0/0/76_0.jpg

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Definujte pojem hřídel. 2. Definujte pojem náboj. 3. Jaké jsou druhy drážkových spojů? 4. Kdy se používají vodící pera? 5. Jaká je nevýhoda klínových spojů?

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Hřídel je strojní součást válcovitého tvaru, na které jsou nasazena ozubená kola, řetězová kola, řemenice, kladky, pojezdová kola, spojky, brzdy, zdrže a jiné rotační i nerotační části, např. vačky, výstředné kotouče apod.

68

2. Pod pojmem náboj si lze představit nejen ozubené kolo, řemenici, kotouč spojky, ale např. i vidlici nebo rám jízdního kola, se kterými se spojují řídítka či sedlová trubka. Z hlediska způsobu přenosu momentů a sil mohou vzniknout spoje se silovým stykem a tvarovým stykem. Při silovém styku se tento přenos uskutečňuje třením, u tvarového styku tlakem mezi styčnými plochami. Může vzniknout i kombinace obou způsobů. 3. Drážkování rovnoboké, drážkování evolventní, drážkování jemné. 4. Vodící pera se používají pro spojení hřídele s axiálně posuvným nábojem, anebo jestli dochází k časté demontáži např. u výměnných ozubených kol. 5. Nevýhodou klínových spojů je v důsledku zařazení klinu mezi náboj a hřídel možná excentricita ve vzájemném uložení spojených součástek.

69

6 Silové spoje hřídele s nábojem – nalisované a svěrné spoje. Konstrukční uspořádaní, návrh a kontrola

KLÍČOVÉ POJMY hřídel,, náboj, nalisovaný spoj, svěrný spoj

CÍLE KAPITOLY Po prostudování rostudování této kapitoly bude znát konstrukční uspořádání uspořádá nalisovaného spoje. spoje


VÝKLAD 6.1. Nalisované spoje Nalisované spoje jsou v podstatě pevné obtížné rozebíratelné spojeni dvou součástek (nejčastěji hřídel, náboj). Dotyková plocha nalisovaných částí bývá zpravidla válcová anebo mírné kuželová, v ojedinělých případech i jiného tvaru (hranolovitá). Průměr díry v náboji je menší jako průměr hřídele (čápu), tj. spojení má uložení s přesahem. Po nalisování vznikají v spojovaných součástkách pružné, částečně i trvalé defo deformace. rmace. Díra v náboji se roztahuje, průměr hřídele se stláčí. Uvedené deformace způsobuju v obou součástkách napětí, kterých radiální složka způsobuje v stykové ploše měrný tlak. Jeho účinkem vzniká třecí odpor, potřebný pro přenos krotícího momentu anebo o osové sové sily.

70

Nalisované spoje se používají pro přenos velkých krouticích momentů a osových sil, najme při jich střídavém anebo nárazovém působení. Sú spolehlivé, jednoduché a hospodárné (nejsou potřebné spojovací součástky a odpadá úprava spojovaných částí pro uložení spojovaných součástek, atd.). Příklady použití: spojení ocelových nákolků s kolami kolejových vozidel, spojení ozubených věnců s tělesem koles, ložiskových pouzder, valivých ložisek apod. Při výpočte napětí, který bude aplikovaný na náboj a plný resp. dutý hřídel se vychází z předpokladu, že měrný tlak je rovnoměrně rozložený po celé dotykové ploše (obr. 6.1 a). Tento předpoklad platí při stejné délce náboje a hřídele. Pokud hřídel přečnívá z náboje, svojí tuhostí zvětšuje napětí v okrajové části náboje a potom nelze uvažovat s rovnoměrným rozložením měrného tlaku (obr. 6.1 b). Pro bezpečný přenos krouticího momentu anebo osové sily platí podmínka 9. 9 . . kde Fa - osová (axiální) sila, k - součinitel bezpečnosti vůči uklouznutí (k = 1,3 až 2).

Obr. 6.1 Rozložení měrného tlaku v nalisovaném spoji. 6.1.2 Napjatost v nalisovaném spoji s plným hřídelem (čepem)

Po nalisování se zmenší průměr hřídele 5´ o část přesahu ∆5´ a naopak, díra v náboji

o průměru 5´´ se zvětší o část přesahu ∆5´´ (obr. 6.2). Tyto deformace způsobuju v obou

součástkách napětí: radiální ! , obvodové a měrný tlak v dotykové ploše 6. Výpočet těchto napětí je obdobný výpočtu napětí v silnostěnné nádobě.

71

Obr. 6.2 Deformace a napětí v nalisovaném spoji Závislost radiálního napětí c! a obvodového c ,na poloměrů d je vyjádřená vztahy: ! 1

S

!

1

S

!

Protože c1 je konstantní, bude i součet radiálního a obvodového napětí konstantní

! 2. 1 efghi.

kde 1 je konstantní osové napětí (integrační konstanta) po nalisování zaniká, j- integrační konstanta.

6.1.2.1 Napětí v náboji Radiální napětí na vnitřním povrchu díry o poloměru d je úměrné mřenému tlaku 6 a na povrchu náboje o poloměru d je úměrné tlaku 6 . ! 6, ! 6

Radiální napětí se s poloměrem náboje d mění podle křivky (polytropy); na poloměru d

bude největší, na poloměru d na povrchu náboje bude nulové.

Pro výpočet obvodového napatí je potřebné určit konstantu a integrační konstantu j,

které se vypočítají z okrajových podmínek. Na poloměru d bude: !

j

6 0 d

Na poloměru d bude

72

!

S

!

6

Řešením uvedených rovník se vypočítá integrační konstanta j a konstanta 1. d . d 6 . d j 6 . , d d d d

Po zevšeobecnění případu, tj. při 6 k 0 bude j 6 6 .

d . d 6 . d 6 . d ,

d d d d

Při známe integrační konstantě j O 1 se vypočítá obvodové napětí O poloměrech d O d

na

j d 6 . d . d 1 d d 1 6 . . 6 , d d d d d d d d Kde

! &! ! 8!

l - bezrozměrná charakteristika spoje.

Poté je obvodové napětí na poloměru d

j 6 . d 6 . d . d 1 d d 1 . 6 . 6 6 . l 1. d d d d d d d d 6.1.2.2. Napětí v hřídeli (čepu) Hřídel lze považovat za dutý válec s vnitřním poloměrem d =0. Pro d 0 bude

integrační konstanta j 0 a osové napětí:

61 . d 6 . d 1

6 d d 1

j

6, ! 6 d

73

STUDIJNÍ MATERIÁLY JANYŠ,, B., B. 1959. Prehľad strojového obrábania. obrábania. Bratislava: Alfa, 1959. 156 s. KOCMAN OCMAN, K., PROKOP ROKOP, J.,, 2002. Výrobní technologie II. Obrábění. Brno, CERM. ISBN 8080 214-2189 2189-4.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Definujte kolíkový spoj. Popište technologii výroby a materiálové složení kolíků. 2. Jaké základní způsoby zp soby nýtování poznáte? 3. Vyjmenujte a popište základní druhy nýtů. 4. Popište princip trhacího nýtu. 5. Popište namáhání nýtových spojů. 6. Popište využití čepů čep v strojírenství. strojírenství. Jaké základní druhy čepů čep poznát poznáte. 7. Popište druhy namáhání čepu.

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Spojovací kolíky se používají pro spojování a pojišťování strojních součástek nebo k zajištění vzájemné polohy spojených částí, případně na zachycení sil působících kolmo na osu kolíku. Válcové kolíky se vyrábí z oceli tř. 11100 (11107, 11109), 11300, 11 400, 11 600, válcové pružné a kalené kolíky 11 700 a válcové kalené kolíky 11 900. 2. Nýtování se dělí na přímé a nepřímé. Přímé nýtování je způsob nýtování, kdy je jako o nýt použita část materiálu jednoho ze spojovaných dílů. Nepřímé nýtování je potom takové nýtování, kdy je nýt samostatnou součástí, která se vkládá do vytvářeného nýtového spoje.

74

3. Nýty poznáme: konstrukční, presní, trhací, kotlové, zápustní, trubkové, dvoudílné, nýty z čočkovou hlavou, nýty s plochou hlavou, výbušné nýty. Detailní popis jednotlivých nýtů je uveden v kapitole 4.2.3. 4. Nýty s trhacím trnem se používají při přístupu ke spoji pouze z jedné strany. Po osazení do otvoru se použijí nýtovací kleště, kterými se vytvoří hlavička nýtu po zatažení za dřík, který se posléze kleštěmi zkrátí (zastřihne). 5. Nýty jsou namáhány zejména na střih a otlačení. Detailní popis namáhaní nýtů je uveden v kapitole 4.2.4. 6. Čepy slouží převážně ke kloubovému spojení součástí, ve spojovaných součástech jsou na rozdíl od kolíků uloženy s vůlí. Ve strojírenských konstrukcích se používají jak čepy normalizované, tak nenormalizované. Základní druhy čepů jsou: hladké (s otvorem pro závlačku nebo bez otvoru), s hlavou (s otvorem pro závlačku nebo bez otvoru), duté, pružné. 7. Čepy jsou zatížené silou kolmou na osy. Běžně se při dimenzování čepového spoje provádí výpočet na ohyb a otlačení (měrný tlak). Pokud spojované části nedovolují vznik ohybové deformace, kontroluje se čep i na střih Smykové namáhání se zanedbává. Výpočty viz kapitola 4.4.

75

7 Pružné spoje

KLÍČOVÉ POJMY pružný spoj, spoj pružiny, únosnost a deformační charakteristika pružin

CÍLE KAPITOLY Po prostudování této kapitoly student bude: - znátt princip pružného spoje - znát příklady použití pružných spojů - znát základní operace vrtání, vyhrubování, vystružování - mít základní poznatky o automatizaci

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU STUDIU KAPITOLY 3

VÝKLAD 7.1 Pružný spoj Pružný ný spoj je rozebíratelné pružné spojení dvou částí, vzniklé vložením ocel ocelového ového nebo pryžového pružného prvku mezi spojované části a zároveň umožňující jejich vzájemný funkční pohyb.

76

7.2 Pružiny Pružiny jsou strojní součásti, které mají schopnost akumulovat mechanickou energii na základě pružné deformace materiálu. Tato deformace se následně šíří podélným a příčným vlněním (jejich amplituda se postupně zmenšuje) a po ustání působení deformační síly mizí. Pružiny zachycují a tlumí rázy a otřesy, zajišťují vratné pohyby a udržují rovnováhu sil. Jejich pomocí lze měnit kinetickou energii za potenciální a naopak. Slouží k pružnému spojení dvou i více součástí. Pro různé účely se používají různé druhy pružin. Pružiny mají různý průběh závislosti zatížení (síly nebo momentu) na deformaci. Tato závislost se nazývá charakteristika pružiny. Pružina musí pracovat pouze v elastických deformacích, kde platí Hookův zákon.

Obr. 7.1 Pružiny

77

7.3 Rozdělení pružin Podle fyzikálního principu lze pružiny rozdělit na •

mechanické

•

pneumatické

•

hydropneumatické

Podle tvaru a směru zatížení •

šroubové válcové (tažné, tlačné)

•

šroubové kuželové (tažné, tlačné)

•

ploché (jednoduché pružnice, svazky pružnic)

•

tanířové

•

pryžové bloky

Podle druhu namáhání lze pružiny rozdělit na: Pružiny namáhané ohybem •

Pružnice a svazky pružnic

•

Šroubovité pružiny zkrutné

•

Spirálové pružiny

Pružiny namáhané krutem •

Šroubovité pružiny tlačné

•

Šroubovité pružiny tažné

•

Šroubovité pružiny kuželové

•

Zkrutné (torzní) tyče

Pružiny namáhané kombinovaně •

Talířové pružiny

•

Kroužkové pružiny

Podle použitého materiálu: •

kovové

78

•

nekovové.

7.3 Konstrukce pružin Konstrukce pružin je různorodá, celkově závisí zejména od účelu použití. Variant pružin je nepřeberné množství.

Obr. 7.2 Příklady konstrukce pružin

79

7.3 Příklad pružnice pro kolejová vozidla. Jsou konstruovány s větším počtem listů a jako tvrdé pružnice. Objímka (nejčastěji svařovaná) slouží k sepnutí pružinových listů. Konce těchto listů jsou buď rovné, nebo sestřižené pod úhlem 30°. Klín a příložka slouží jako zajištění pružnic v objímce.

7.4 Materiály pro výrobu pružin

7.4.1 Kovové pružiny Kovové pružiny se vyrábí tvářením za tepla nebo za studena. Způsob výroby závisí od druhu pružiny, požadovaných vlastnostech a rozměrech použitého materiálu. Výchozí materiál pro výrobu pružin je 13 251, má dobré elastické vlastnosti, velkou pevnost dosaženou zvýšeným obsahem uhlíku a legujících prvků Cr, Mn, Si a V. Základní seznam ušlechtilých pružinových ocelí udává tabulka č. 7.2.

80

Kromě ocelových pružin se používají pro výrobu pružin i některé druhy fosforových nebo beryliových bronzů. Jejich použití je zejména v elektrotechnice a přesné mechanice. 7.4.2. Nekovové pružiny Nekovové pružiny mají progresivní charakteristiku a vyrábí se z přírodního nebo syntetického kaučuku. Jsou známé v různých tvarech a provedeních – mohou to být hranoly, plné a duté válce spojené zalisováním, vulkanizováním nebo lepením s kov. prvky. Jsou schopny velkých pružných deformací, zachycují a tlumí rázy a jsou elektricky nevodivé. Mají malou odolnost proti teplotám (pracovní teploty -35-50°C) a chem. prostředí (benzin, olej), tým pádem mají kratší životnost.

7.5 Deformační charakteristika pružin Charakteristika pružiny je závislost zatížení (silou anebo momentem) a deformace pružiny. Charakteristika pružiny může mít lineární progresivní nebo degresivní průběh. Tento údaj je směrodatný při volbě vhodné pružiny.

Obr. 7.3 Charakteristika pružin

Pružiny se od sebe liší různou tuhostí. Pružiny s charakteristikou 1-1 jsou tvrdé, s charakteristikou 1-3 se označují jako měkké. Pružiny typu 2 jsou s progresivní

81

charakteristikou, deformace se při zvětšující síle zmenšuje. Příkladem těchto typů jsou pryžové pružiny. Pružiny typu 3 jsou s degresivní charakteristikou, deformace se při zvětšující síle zvětšuje – příkladem jsou např. talířové pružiny. Plocha pod charakteristikou pružiny je prací, která je potřebná pro deformaci pružiny.

STUDIJNÍ MATERIÁLY ZELENÝ ELENÝ, J., 2003. Stavba strojů a strojní součásti I. I. Computer Press, Brno Brno.. ISBN: 80-722680 311-0. FISCHER ISCHER, U. a kol., kol. 2004. Základy strojnictví. strojnictví EUROPA – SOBOTÁLES cz., Praha Praha.. ISBN: 8086706--09-05. PETROV ETROV V., BATANOV ATANOV V.,, 1953. Ocelové pružiny: technologie výroby a ochrana proti korozi.. SNTL, Praha. Praha ONDRÁK NDRÁK M., SCHÜCK CHÜCK K.,, 1965. Šroubovité pružiny. pružiny. SNTL, Praha. Praha Pružiny Ministerstvo hutního průmyslu a rudných dolů, Praha 1965 Pružiny. www.pruziny velka.cz www.pruziny-velka.cz

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Charakterizujte pružný spoj! 2. Co je to pružina? Z jakých materiálů se připravuje? 3. Jak můžeme rozdělit pružiny. 4. Popište charakteristiku pružin.

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK

82

1. Pružný spoj je rozebíratelné pružné spojení dvou částí, vzniklé vložením ocelového nebo pryžového pružného prvku mezi spojované části a zároveň umožňující jejich vzájemný funkční pohyb. 2. Pružiny jsou strojní součásti, které mají schopnost akumulovat mechanickou energii na základě pružné deformace materiálu. Z hlediska materiál¥ je můžeme rozdelit na kovové a nekovové (z přírodního nebo syntetického kaučuku). 3. Pružiny můžeme rozdělit z vícero hledisek. Dle směru namáhání můžou být: šroubové, válcové (tažné, tlačné), šroubové kuželové (tažné, tlačné), ploché (jednoduché pružnice, svazky pružnic), tanířové, pryžové bloky. Dle fyzikálního principu lze pružiny rozdělit na: mechanické, pneumatické, hydropneumatické. Dle druhu namáhání lze pružiny rozdělit na: pružiny namáhané ohybem a pružiny namáhané krutem. 4. Charakteristika pružiny je závislost zatížení (silou anebo momentem) a deformace pružiny. Charakteristika pružiny může mít linerární, progresivní nebo degresivní průběh. Tento údaj je směrodatný při volbě vhodné pružiny.

83

8 Materiálové spoje – svářené, pájené, lepené

KLÍČOVÉ POJMY Sváření, svar, pájení, pájení pájka, pájený spoj, lepení, lepidlo, lepený spoj

CÍLE KAPITOLY Po prostudování se student obeznámí s technologiemi sváření, sváření pájení a lepení. Pochopí princip tvorby svářeného, svářeného, pájeného a lepeného spoje. Seznámí sse s materiály a zařízením pro tvorbu těchto spojů. spoj


VÝKLAD

8.1 Svařování Sva Podstatou svařování kovů je vytvoření metalurgického spojení, tj.j. spojení založeného na působení meziatomových sil, sil které udržují velmi účinně přesnou vzájemnou polohu a odstupy atomů tvořících uvnitř částic atomovou mřížku. Zároveň udržuje stálý tvar kovových předmětů. předmětů (Novotný, Novotný, J. a kol., kol. 2006). Svařování má v současnosti velké uplatnění v automobilovém průmyslu. Používá se hlavně při výrobě karoserií osobních automobilů. Samozřejmě, že svařování se využívá i při výrobě velkých celků jako železniční vagóny, tlakové nádoby, kotle, lodě, ale i při výrobě menších strojních dílů. Základní způsoby svařování jsou uvedené na obr. 8.2. 8

8.1.1 Základní Základní pojmy u tavného svařování dle ČSN 05 0000 Základn pojmy vycházejí Základní vychá s obr. 8.2: 8

84

Základní materiál (7) – materiál, který je svářený, Přídavný materiál – materiál, který je přidávaný v průběhu svařování Svarová lázeň (6)– materiál, který je roztavený při svarování, po ztuhnutí jej nazývame svarovým kovem Svarové plochy – plochy základního materiálu, které po svařování zváraní sú nastavené na hranicu zvaru Svarový spoj (15) – vlastný svar + teplem ovlyvnená oblast Svarová mezera (1), svarová plocha (2), α–úhel rozevření (3), β – úhel skosení (4), hs – hloubka sváru (5), teplem ovlivnená oblast (8), vrstva sváru (9), svarová housenka (10), h – převýšení svaru (11), líc svaru (12), rub svaru (13), kořen svaru (14),

Obr. 8.1 Normalizované pojmy tavního sváření dle ČSN 05 0000 Názvy svarů jsou normalizované.

Tavné svařování Svařování plamenem Svařování elektrickým obloukem: -obalenou elektrodou -v ochranní atmosféře s odtavující sa elektrodou drát alebo plnená trubička (MIG, MAG) -v ochranní atmosfée s neodtavující se elektrodou (WIG, TIG) -automatické s různymi typmi elektród (uhlíkové) -pod tavidlem -svařování s rotujúcím obloukem Svařování termitem (aluminotermické) Svařování elektrotruskové Svařování laserem

Svařování tlakem Svařování elektrickým odporom: -bodové -švové -výstupkové -stykové – pěchováním - odtavením

Svařování třením Svařování indukční Svařování ultrazvukem

85

Svařování plazmou Svařování slévarenské Svařování elektronové

Svařování tlakem za studena Svařování výbuchem Svařování kováním

Obr. 8.2 Základní způsoby svařování

8.1.2 Druhy a tvary svařových spojů S ohledem na konstrukční provedení rozeznávame tyto druhy svařových spojů: •

tupý (obr. 8.3a)

•

koutový, křížový, rohový (obr. 8.3b)

•

přeplátovaný (obr. 8.3c)

Obr. 8.3 Druhy svařových spojů (Novotný, J. a kol., 2006)

Užívané názvy a tvary svarových ploch jsou na obr. 8.4.

86

33 Obr. 8.4 Názvy a tvary svařových ploch (Novotný, J. a kol., 2006) 8.1.3 Svařování elektrickým obloukem Elektrický oblouk je svetelný výboj ionizovanej směsi plynů a pár kruhového průřezu s vysokou teplotou. Délka svářecího oblouku se pohybuje od 2 do 7 mm. Proud může být od 10 do 2000 A, napětí od 10 do 50 V. Elektrický oblouk mé nekolik charakteristických oblastí (Blaščík, F. a kol., 1988): na povrchu elektrody, která má mínus pól (katóda), se tvoří katódová škvrna, cez kterú prochádzí proud. V blízkosti katódy se tvoří v plynném sloupci katódová oblast, na povrchu elektrody s kladným pólem (anóda) vzniká anodová skvrna a na ňu navazuje anodová oblast, strední část sloupce je pozitívny sloupec, který tvoří skoro celou délku elektrického oblouku. Všechny tři sloupce obaluje obálka, která se označuje jako plazma.

Do obloukového svařování patří řada metod, které se navzájem liší buď druhem elektrod nebo prostředím, ve kterém oblouk hoří. V tab. 8.5 jsou uvedeny způsoby svařování elektrickým obloukem.

87

Elektroda Obalená (kovové jádro a obal) Holý drát nebo plnená trubička Netavící sa wolfrámová elektróda

Ochranné prostředí látky z obalu zrnité tavidlo ochranný plyn inertní (Ar) ochranný plyn aktivní (Ar+O2) ochranný plyn CO2 inertní plyn

Skratka a název metody MMA – ručně, obalenou elektrodou SAW – automatické pod tavidlem MIG – (metal-inert-gas) MAG – (metal-activ-gas) CO2 – svařování v CO2 WIG-(wolfram-inert-gas) anglické označení: TIG-(tungsten-inert-gas)

Obr. 8.5 Metódy sváření elektrickým obloukem (Nová, I. a kol., 2006) Mezi elektrodou a základním materiálem hoří elektrický oblouk. Během hoření oblouku se elektroda odtavuje, kov se ukládá do svarové lázně a tím dochází k vytvoření svarového spoje.

Obr. 8.6 Schéma ručního svařování elektrickým obloukem Obalené elektrody se skládají z obalu a jádra. Jádro (kovová tyčinka) se zpravidla vyrábí z nízkouhlíkových ocelí a legující prvky jsou přidávány do obalu.

88

Obr. 8.7 Schéma obalené elektrody (Nová, I. a kol., 2005) 8.1.4 Svařování elektrickým obloukem v ochranních atmosférách Při svařování v ochranných atmosférách (tab. 8.8) rozlišujeme svařování netavící se wolframovou elektrodou WIG a svařování s odtavujíci se kovovou elektrodou (MAG, MIG). Předností je jednoduchá automatizace svařovacího procesu a vhodnost využití pro robotizovaná pracoviště. Svařování v ochranné atmosféře

Svařování wolfrámovou elektrodou v ochranné atmosféře

Svařování v inertním plynu (WIG)

Wolfram – plazmové svařování (WP)

Svařování kovovou elektrodou v ochranné atmosféře

Svařování kovovou elektrodou v inertní atmosféře (MIG)

Svařování kovovou elektrodou v aktívní atmosféře (MAG)

Obr. 8.8 Rozdělení svařování v ochranní atmosféře Zajištění kvalitního svařového spoje při obloukovém svařování vyžaduje vytvoření ochranné zóny oblouku a roztaveného kovu od škodlivého účinku vzduchu. Na vytvoření ochranné zóny se používají inertní plyny (argon, helium a jejich směsi, které nereagují s roztaveným kovem) a aktivní plyny (oxid uhličitý, vodík a jejich směsi, které s roztaveným kovem reagují). 8.1.5 Základní pevnostní výpočty svarovaných spojů Při pevnostní kontrole tupých svarů je potřeba nejprve stanovit jmenovité napětí v nosném průřezu svaru. V závislosti na daném zatížení jsou určovány jednotlivé složky napětí ve směru kolmém na svar (⊥ ⊥) a ve směru souběžném se svarem (ll). Vypočtená jmenovitá napětí přitom nesmí přesáhnout hodnoty napětí dovoleného.

89

Při stanovení dovolených napětí je nutné respektovat anizotropické vlastnosti materiálu v místě svaru. Odlišné vlastnosti materiálu vedou k odlišným hodnotám dovolených namáhání svaru ve směru kolmém a rovnoběžném. U spojů namáhaných kombinovaným zatížením se výsledné "ekvivalentní" napětí ve svaru určí ze vztahu:

který pro σll= 0 můžeme upravit na:

ahy použité pro výpočet jmenovitých napětí jsou (pro dané zatížení a provedení spoje) uvedeny v následující tabulce: Zatížení Tah / tlak

Jmenovité napětí [MPa, psi]

Smyk

Ohyb

Ohyb

Krut

90

Tah

Tah / tlak

Smyk

Ohyb

Tah / tlak

Smyk

Ohyb

Krut

kde: a .... výpočtová tloušťka svaru [mm, in] Aw ... nosná plocha průřezu svaru [mm2, in2] D .... vnější průměr svaru [mm, in]

91

δ .... úhel svaru [°] F .... působící síla [N, lb] Fn ... normálná síla [N, lb] Fs ... smyková síla [N, lb] L .... nosná délka svaru [mm, in] M .... ohybový moment [N mm, lb in] σ⊥ ... normálné napětí kolmé na směr svaru [MPa, psi] σll ... normálné napětí rovnoběžné se směrem svaru [MPa, psi] T .... kroutící moment [N mm, lb in] τ⊥ ... smykové napětí kolmé na směr svaru [MPa, psi] τll ... smykové napětí rovnoběžné se směrem svaru [MPa, psi] Zw ... modul průřezu svaru [mm3, in3]

8.1.6 Koutové svary. Koutové svary se umisťují podél klínové hrany spojovaných dílců a jejich základním profilem je rovnoramenný pravoúhlý trojúhelník. Používají se obvykle jako nosné, silové svary pro spoje tvaru T, křížové spoje, rohové spoje a pro spojení přeplátované. Svařované součásti není potřeba tvarově upravovat. U staticky zatížených spojů se obvykle používá svar plochý, u dynamicky zatížených spojů je výhodnější svar vydutý, který má menší vrubové účinky.

92

93

8.2 Pájení Pájením se metalurgickou cestou působením vhodného zdroje tepla, spojují stejné nebo různé kovové materiály pomocí přídavného materiálu (pájky), která má odlišné chemické složení a nižší bod tavení než základní (pájený) materiál. Pájený spoj je nerozebíratelný. Při pájení nedochází v místě spoje k natavení spojovaných materiálů. Ohřívá se buď jen pájené místo,nebo celá součást. Spojení nastává nejčastěji v důsledku vzájemné difuze a rozpustnosti pájky a základních materiálů. Spoj vzniká spojením tří materiálů: základního, pájky a tavidla. Pro pájení se používá pájedlo (nástroj, který umožňuje natavit přídavný materiál) a pájka (přídavnýmateriál). Technologie pájení se využívá zejména v elektrotechnickém, energetickém, chladírenském průmyslu. Využíva sa v případech, kde je požadovaná těsnost, elektrická vodivost, povrchový vzhled spoje.

8.2.1 Druhy pájení Výhody pájení jsou především v možnosti spojování všech kovů a slitin (které jinak není možné spojit), přičemž je možné kombinovat železné i neželezné materiály. Dalšími výhodami jsou rozměrová přesnost, vysoká produktivita, menší spotřeba energie i jednoduchší zařízení. Výhodou je i menší pnutí i menší strukturní změny v základním materiálu, také možnost svařování tenkostěnných i tlustostěnných součástí. Nevýhodou pájení je menší pevnost spojů. Pájení není vhodné pro dlohé spoje, také příprava spojů je náročnější. Přítomnost dalšího materiálu ve spoji může zhoršit odolnost proti korozi.

94

8.2.2 Základní rozdělění pájení Základní delění pájení je podle teploty pájení. Poznáme měkké pájení (teplota solidu pájky je do 450 ºC) a tvrdé pájení (teplota solidu pájky je nad 450 ºC).

Obr. 8.9 Rozdělení pájení (měkké – tvrdé)

Měkké pájení se používa na spoje s menší pevností, pevnost spoje v tahu je do 80 MPa, ve střihu do 50MPa. Typická pracovní teplota je 190-350°C. Měkkým pájením je možné pájet oceli měď, stříbro, olovo, hliník, nikl, zinek, cín a jejich slitiny, šedou litinu i keramiku. Pájky pro měkké pájení jsou nejčastěji cínové (na bázi cínu a olova) nebo speciální (napr. pro spojování kovů se sklem s 4-90 % Sn).

Tvrdé pájení se používá na spoje s vyšší pevností, pevnost spoje v tahu je do 400 MPa, ve střihu v rozmezí 100 – 1300 MPa. Typická pracovní teplota nad 700 °C. Tvrdým pájením je možné pájet oceli, litinu, hliník, nikl, žárupevné materiály, keramicko-kovové materiály a grafit. Pájky pro měkké pájení jsou nejčastěji na bázi mědi (a její slitin s obsahem fosforu), mosazi, zlata, stříbra a hliníku.

Z hlediska technologie pájení poznáme tyto druhy pájení:

95

•

indukční pájení

•

pájení ponorem

•

pájení v peci

•

plamenové pájení

8.2.3 Fyzikální podstata pájení U pájení se vyskytuje více fyzikálních jevů, které ovlivňují proces pájení. Smáčivost je důležitá vlastnost pájek, která vyjadřuje schopnost pájky přilnout k čistému spojovanému materiálu. Je hodnocena velikosti stykového úhlu pájky se základním materiálem m.

Obr. 8.10 Stykový úhel pro hodnocení smáčivosti mezi základním materiálem (1) a pájkou (2)

•

0°-15°… dokonalá smáčivost

•

16°-75°… dobrá smáčivost

•

76°-90°… pájka smáčivá

•

91°-179°… špatná smáčivost

•

180°… pájka nesmáčivá

8.2.4 Pájka

96

Pájky jsou nejčastěji ve formě drátu nebo pásku, mohou však být ive formě prášku, trubiček, tyčinek, nebo past. Pájka musí splňovat tyto požadavky: •

musí mít nižší bod tavění jak základní matriál a interval tavení má být úzký

•

musí mít nízký obsah nečistot

•

nesmí se základním materiálem vytvářet křehké intermediální fáze

•

kvůli korozi musí obsahovat prvky s malým rozdílem elektrochemického potenciálu

•

styku se základním materiálem

•

musí mýt dobré pájecí vlastnosti (smáčivost, roztékavost, kapilaritu)

•

mechanické vlastnosti musí odpovídat podmínkám provozu

Obr. 8.11 Typy pájek 8.2.5 Tavidla Tavidla jsou chemické látky, které zlepšují technologii pájení. Tavidla chrání pájku i základní materiál před účinky okolního prostředí (oxidací), musí dokonale smáčet základní materiál i pájku. Forma tavidla je různá – může to být prášek, kapalina, nebo pasta. Za tavidlo lze považovat v určitých případech i vakuum. Volba tavidla závisí od více faktorů, zejména však od použitého základního nebo přídavního materiálu – pájky a jeho těploty tavení. Pro měkké pájení se používají tavidla s reakční teplotou do 400 ºC , pro tvrdé pájení snad 500 ºC.

97

Tavidla mají mít stále povrchové napětí, hustota tavidla musí být menší než hustota pájky, taktéž musí být tavidlo chemicky stálé a zdravotně nezávadné.

8.3 Lepení V současnosti se technologie lepení stala jednou ze základních technologií spojování kovů, plastů i kombinovaných systémů materiálů ve všech průmyslových odvetvích. Oproti ostatním technologiím není při technologii lepení téměř nikdy (mimo chemické účinky) ovlivněn základní materiál lepeného spoje (oproti svarům, vrubům, obrábění...). Důležité parametry technologie lepení jsou efektivnost a ekonomičnost. I proto se lepení prosazuje v průmyslu v mnoha aplikacích. Lepení znamená spojení dvou různých ploch prostřednictvím lepidla, které má dobrou přilnavost k oběma plochám. Každé lepidlo je v okamžiku lepení v kapalném stavu, protože jedině tak může zajistit dokonalé přilnutí k povrchům lepeného materiálu. Pevnost slepeného spoje závisí na čtyřech parametrech: - na přilnavosti lepidla k lepenému povrchu (adheze) - na soudržnosti hmoty lepidla, neboli vnitřní pevnosti lepidla (koheze) - na smáčivosti lepeného povrchu kapalným lepidlem - na pevnosti (soudržnosti) lepeného materiálu

8.3.1 Pevnost lepeného spoje. Adheze a koheze.

Podmínkami pro vytvroření kvalitního lepeného spoje se všemi jeho kladnými vlastnostmi jsou především vhodná konstrukce spoje, vhodná kombinace lepený materiál-použité lepidlo a dodržení technologického postupu výroby lepeného spoje. Pevnost slepeného spoje závisí na čtyřech parametrech: •

na přilnavosti lepidla k lepenému povrchu (adheze)

•

na soudržnosti hmoty lepidla, neboli vnitřní pevnosti lepidla (koheze)

•

na smáčivosti lepeného povrchu kapalným lepidlem

•

na pevnosti (soudržnosti) lepeného materiálu

Adheze je základní předpoklad úspěšného lepení. Jestliže lepidlo není schopno dostatečně pevně přilnout k materiálu, spoj nedrží a dochází k rozlepení na rozhraní

98

lepidlo – lepený materiál. V tomto případě je vnitřní soudržnost lepidla (koheze) i vlastní pevnost materiálu vyšší než přilnavost (adheze). Na to proč vznikají adhezní síly existují dva teoretické modely vazby mezi lepidlem a lepeným povrchem: - mechanická vazba - chemická (nebo také specifická) vazba Mechanická vazba se uplatňuje jen u členitých nebo porézních povrchů. Kapalné lepidlo zatéká při lepení do pórů a prohlubní a po jeho ztuhnutí se vytvoří jakýsi pevný zámek mezi hmotou lepidla a lepeného materiálu. Mechanická vazba je velmi důležitá při lepení materiálů jako jsou dřevo, papír, keramika nebo pěnové plasty. Při lepení leštěných hladkých ploch je mechanická vazba zanedbatelná. Chemická (specifická) vazba se uplatňuje u porézních i zcela hladkých povrchů. Tato teorie je založena na působení slabých van der Waalsových elektrických přitažlivých sil mezi molekulami lepidla a lepeného materiálu, ale zejména na přímém chemickém působení lepidla na lepený povrch. Proto se dobře lepí materiály, které mají reaktivní povrch, nebo povrch chemicky upravený tak, aby mohla proběhnout chemická reakce mezi lepidlem a povrchem za vzniku kovalentní vazby. Kromě mechanické a chemické vazby je mimořádně důležitá také smáčivost lepeného povrchu kapalným lepidlem. Jestliže lepidlo není schopno se rovnoměrně rozprostřít po lepeném povrchu, žádná adhezní vazba nevznikne. Smáčivost souvisí s polaritou lepeného povrchu a s povrchovým napětím lepidla a povrchu. Protože lepidla obsahují spoustu reakce schopných chemických skupin, jsou molekuly lepidla jednostranně elektricky orientovány – jsou polární. Dobře smáčí polární povrchy, dochází zde k podobné přitažlivosti jako mezi severním a jižním pólem dvou magnetů. Polární povrchy jsou například dřevo, papír a jiné deriváty celulózy, mírně povrchově oxidované kovy, přírodní textilie, ale například i sklo a další. Naopak nepolární povrchy jsou mnohé plasty, vosk a syntetické textilie. Polarita povrchu látek je příčinou vzniku tak zvané povrchové energie, která se vyjadřuje veličinou povrchové napětí. Čím je vyšší hodnota povrchového napětí, tím je pevný povrch nebo kapalina polárnější. Je-li povrchové napětí kapaliny nižší než povrchové napětí pevného povrchu, dojde k rozlití kapaliny po povrchu (smočení). Je-li naopak povrchové napětí kapaliny vyšší než napětí povrchu, kapalina se nerozlije a kapka kapaliny se drží na povrchu jako kulička.

99

Nesmáčí-li kapalné lepidlo lepený povrch, adheze bude slabá a lepený spoj se rozpadne. Pro vyjádření povrchového napětí se používá jednotka mN.m, dříve dyn/cm. Hodnota obou jednotek je shodná. Koheze představuje vlastní pevnost vrstvy lepidla. Jestliže se lepený spoj roztrhne ve vrstvě lepidla, znamená to, že adheze i pevnost lepeného materiálu je vyšší než koheze. Kohezní pevnost závisí na charakteru lepidla (dvousložkové epoxidy mají vysokou kohezi; měkké akryláty pro výrobu trvale lepivých samolepících etiket mají nízkou kohezi) a na tepelném namáhání lepeného spoje (většina jednosložkových lepidel jsou termoplasty – měknou při zvyšování teploty).

Vodovzdornost lepeného spoje závisí na tom, které materiály se lepí. Savé materiály (papír, dřevo) propouštějí vodu k lepenému spoji, proto jsou nároky na lepidlo vyšší. Naopak nesavé materiály jsou vždy lepeny reaktivními lepidly, která jsou proti vodě odolnější než nezesíťovaná lepidla používaná pro savé materiály. 8.3.2 Teorie lepení Teorie lepení se opírá o vztahy molekul a jejich vzájemého působení, také o vztahy vyplívající z nadmolekulární struktury. S molekulovou strukturou souvisí adheze. Také se při teorii lepení uplatňují fyzikální síly, chemické vazby a mezimolerkulární síly. Nejčastěji se používají následující teorie adheze: •

molekulová teorie

•

elektrostatická teorie

•

mechanická teorie

•

difuzní teorie

•

chemická teorie

Molekulová teorie je dnes nejvíce přijímaná teorie adheze. Vychází z analogie jevu smáčení, adsorbce a adheze. Základem adheze je vzájemné působení molekul adherendu a lepidla (adheziva), proto je nevyhnutelné, aby oba druhy molekul měli polární funkční skupiny schopné vzájemného působení. Proces vzniku adhezního spoje lze rozdelit na dve stadia:

100

1) transport molekul adhezhiva k povchu adherendu. 2) vzájemné působení mezimolerulárních sil (van der Waalsovi) na vzdálenost menší než 0,5 nm. Za předpokladu dostatečného kontaktu (na molekulární úrovni) adherentu a adhesiva postačují k dobré pevnosti adhezního spojení vzhledem k velké četnosti i van der Waalsovi sily. Malá pevnost adhezního spoje je vysvětlována především faktem, že adherent a adhezivum jsou v omezeném kontaktu, proto úzce souvisí s dokonalostí smáčení povrchu adherentu adhezivem. Elektrostatická teorie předpokládá dvojitou vrstvu vytvořenou dotykem dvou rozličných substancí ve spoji jako základ pro vznik adheze. Podle toho je spoj kondenzátorem, kterého rozdílně nabité desky se přitahují. Jakmile je oddělíme, vzniklý potenciálový rozdíl se musí vybít neo vyzářit jako elektronová emise. Při podrobnějších studiích však nebyla prokázána korelace mezi velikosti povrchového elektrostatického náboje a pevnosti odpovídajících adhezních spojení. Mechanická teorie vychází z představy, že po proniknutí kapalného adheziva do trhlin a kavit lepeného povrchu, dojde po zatuhnutí adheziva k jeho „zaklínění“ a v povrchu adherendu. Mechanické teoire adheze jsou dnes užívány sporadicky jen ve specifických případech, jako je např. adheze pryžových směsí k textilním vláknům či výroba překližek. Difuzní teorie říká, že pevnost spoje vzniká vzájeou difuzí polymerů (nebo jiných materiálů) napříč rozhraním. Základem tohoto tvrzení je skutečnost, že některé látky, (např. polymery) mohou navzájem difundovat a průběh této difuze, který závisí především na čase, teplotě, viskozitě, kompatibilitě adherendu a adheziva, relativní molekulové hmotnosti polymerů, ovlivňuje pevnost spoje. Tato teorie však nevysvětluje možnost spojení materiálů, které vzájemně nedifundují, ale dobře se lepí, např. spoj kovsklo. Chemická teorie vychází z předpokladu, že materiály, které se vzájemně spojují, vytvářejí primární chemické (kovalentní) vazby napříč rozhraním. Takovéto vazby sice vznikají, všeobecně však lepení probíhá v termodynamických podmínkách, které vznik

101

chemických vazeb neumožňují. Pokud by tyto vazby vznikly, nelze jednoznačně tvrdit, že zvyšují pevnost spoje, neboť snahy zavést do adhesiv či adherendů reakceschopné funkční skupiny často nevedou ke zlepšení vlastností adhezního spoje.

8.3.3 Technologie lepení Technologický postup výroby lepeného spoje má čtyři základní fáze, jimiž jsou.: •

příprava spojovaného materiálu (adherentu) na lepení

•

příprava lepidla

•

nanášení lepidla

•

montáž a fixace spoje

Cílem všech úprav slepovaných povrchů je maximálně zvýšit smáčivost povrchu lepidlem. Mezi základní úpravy povrchů před lepením patří fyzikální (broušení, tryskání, kartáčování) a chemické (odmašťování v lázních, tampónem, moření, fosfatizace) metody. Příprava lepidla závisí od druhu a stavu (viskozity) , způsobu nanášení i vytvrzování. Častými operacemi jsou temperace na určitou teplotu a samozřejmě míchání. Cílem nanášení lepidla je vytvoření souvislé a rovnoměrné vrstvy lepidla určité tloušťky. Lepené díly se pomocí vhodných přípravků zafixují pod předepsaným tlakem k sobě a vytvoří se fyzikální a chemické podmínky pro vznik pevných vazeb, dokud nedojde k vytvoření adhezního spojení (odpaření, vytvrzení, polymerizace a pod.).

Technologii lepení můžeme rozdelit dle několik hledisk: • dle spůsobu nanášení lepidla: • ruční: •

pistolí (rozpouštědlová nebo disperzní),

•

štětec nebo stěrka (rozpouštědlová nebo disperzní nebo reaktivní),

•

speciální dávkovače bez přístupu vzduchu (kyanoakryláty, polyuretany, silikony)

• strojní: •

stříkání (všechny druhy i tavná lepidla),

•

válečky a kotouče (všechny druhy, málo často reaktivní lepidla),

•

speciální dávkovače a dávkovací pistole (reaktivní lepidla)

102

• dle teploty lepení: •

lepení za studena (disperze, rozpouštědlová lepidla)

•

lepení za tepla (některá reaktivní lepidla, např. močovinová, fenolická, PUR, tavná lepidla) - lepení po tepelné aktivaci (polyuretany, akrylátové disperze, EVA disperze)

• dle rychlosti lepení/lepidla: •

relativně pomalá lepidla (obuvnická kontaktní, podlahářská, čalounická pro velké plochy – všude tam, kde dlouho trvá nanášení na větší plochy)

•

relativně rychlá lepidla (sekundové kyanoakryláty, čalounická lepidla, papírenská lepidla)

• dle otevřené doby lepidla: •

neomezená otevřená doba: tlakově citlivá lepidla (anglická zkratka PSA) samolepky

•

dlouhá otevřená doba: speciální kontaktní lepidla (obuvnictví, podlahoviny), některá reaktivní lepidla (močovinová, epoxidová, některé dvousložkové polyuretany)

•

krátká otevřená doba: PVAc disperze na dřevo a papír, kyanoakryláty, čalounická rozpouštědlová lepidla

Obr. 8.12 Zařízení pro dávkování reakčního lepidla (Kohoutek, 2009) Technologie také závisí od viskozita lepidla.

103

8.3.4 Lepidla V technické praxi se lepidla rozdělují podle několika hladisek. Nejobecnějším základem pro rozdělení lepidel je jejich chemické složení. Podle původu základní složky se dělí lepidla na přírodní a syntetická. Přírodní se dělí nejčastěji na organická (živočišní nebo rostliný původ – škrob, živočišní klihy) a anorganická (vodní sklo, sádra, cement). Syntetická lepidla se dále dělí na reaktoplasty, termoplastická, elastomerová (kaučukovitá) a směsná. Dle fyzikálního charakteru jsou lepidla pevná, polopevná a kapalná. • Lepidla kapalná: •

Reaktivní dvousložková (vytvrzují chemickou reakcí dvou složek): epoxidy, polyuretany, močovinoformaldehydová, fenolformaldehydová aj.

•

Reaktivní jednosložková (vytvrzují vulkanizací vzdušnou vlhkostí): polyuretany, kyanoakryláty, silikony

•

Rozpouštědlová (vytvrzují odpařením rozpouštědel): kaučuková, polyuretanová, nitrocelulózová aj.

•

Vodná roztoková (vytvrzují odpařením vody): škrobová, dextrinová, kaseinová, deriváty celulózy aj.

•

Vodná disperzní (vytvrzují odpařením vody a spojením jednotlivých částeček polymeru do souvislého filmu)

• Lepidla pevná: •

Tavná (do lepivého stavu se přivedou roztavením, vytvrzují ochlazením)

•

Redispergovatelné prášky (rozmícháním ve vodě vznikne disperze, která vytvrzuje odpařením vody a spojením částic polymerů za vzniku souvislého filmu)

• Lepidla na bázi past a pěn: Volba lepidla závisí zejména od těchto faktorů: •

chemického složení lepených materiálů

•

fyzikálních vlastností lepených materiálů

104

•

požadavků na provedení a pevnost spoje (tvrdý spoj, pružný spoj, vodovzdorný, odolný teplotám)

•

požadavků na technologii lepení (ruční lepení válečkem, štětcem, pistolí; strojní lepení).

8.3.4.1 Tavná lepidla Tavná lepidla jsou pevné látky, které po ohřevu na pracovní teplotu roztají a v tomto tekutém stavu pracují jako kapalné lepidlo. Při spojení lepených ploch před opětovným vychladnutím a ztuhnutím lepidla dojde ke slepení lepených ploch. Výjimkou jsou některá speciální tavná lepidla s dlouhou otevřenou dobou a tavná lepidla trvale lepivého charakteru. Tavná lepidla se vyrábějí na bázi ethylenvinylacetátového kopolymeru (EVA), amorfního alfa polyolefinu (APAO), polyamidů (PA), polyuretanů (PU, HMPU) a nebo reaktivních polyolefinů (RPO). Výjimečně se vyrábí i z jiných typů polymerů. Zvláštním typem „tavných“ lepidel je kožní klíh pro knihaře – klíh se přímo netaví, ale při cca 70°C se ztekutí polotuhý gel klihu s obsahem asi 40 % vody. Tím se pak lepí předsádky, kašírují desky knih apod. Klihová lepidla nezpůsobují prohnutí nebo kroucení lepenkových desek. Tavná lepidla se taví v tavné komoře (objem od 4 l do 200 l), odtud se vedou buď do válcového aplikátoru (málo časté) nebo vyhřívanou hadicí do ruční stříkací pistole nebo automatické nanášecí hlavy. Pro občasné použití se používají pneumatické pistole s tavnou komůrkou integrovanou přímo do pistole. Pro hobby se používají tavné pistole na tyčinky. Tyčinka je mechanicky tlačena proti vyhřívané trysce. 8.3.4.2 Lepidla na bázi rozpouštědla. Kontaktní lepidla Kaučuk a pryskyřice jsou rozpuštěny ve směsi organických rozpouštědel. Jednotlivé molekuly polymeru (kaučuku) jsou od sebe odděleny, ale při pohybu se do sebe různě zaplétají a brzdí se o sebe. To vytváří efekt „husté kapaliny“, viskozita rozpouštědlových lepidel je proto vždy vyšší než viskozita disperzí se stejnou sušinou. Za zvláštní druh rozpouštědlových lepidel by bylo možné považovat i lepidla dextrinová nebo škrobová. Zde je dextrin rozpuštěn ve vodě, takže rozpouštědlo je voda.

105

U rozpouštědlových lepidel neexistuje proces koalescence a nemají žádnou minimální filmotvornou teplotu. Prostě vypařením rozpouštědla zůstane na povrchu film polymeru (kaučuku). A ten je díky svým adhezním vlastnostem vlastním lepícím materiálem. Rozpouštědlo pomáhá dopravit molekuly kaučuku k povrchu lepených předmětů i do jejich pórů. V některých případech navíc dojde k naleptání povrchu lepených materiálů rozpouštědlem (ale to je vzácný případ, např. při lepení PVC trubek lepidly na bázi methylenchloridu nebo při lepení ABS lepidly s obsahem toluenu nebo ethylacetátu). Po úplném vytěkání rozpouštědel se potom spoj jeví jako „svařený za studena“. Rozpouštědlová lepidla se často používají jako kontaktní. Kontaktní lepidlo se nanese na obě lepené plochy, ponechá se odvětrat (zavadnout), tj. částečně zaschnout. Dotykem prstu se povrch lepidla jeví jako nelepivý. Ovšem po přitisknutí obou lepených částí k sobě (tedy kontakt lepidlo-lepidlo) dojde k prolnutí vrstev polosuchého lepidla a tedy ke slepení. Kontaktní lepidla mají výhodu v počáteční (kontaktní) lepivosti, takže spoj poněkud drží ihned po stisknutí (vhodné pro lepení na svislé plochy, lepení spojů s trvalým pnutím ve spoji apod.). Protože prolnutí vrstev lepidla umožňují zbytky dosud nevytěkaného rozpouštědla, nesmí se lepidlo nechat přeschnout 8.3.4.3 Polyuretanová lepidla Polyuretany byly původně vyvinuty a vyráběny jako dvousložková lepidla. Ta byla založena na chemické reakci vícesytných alkoholů (polyolů) s vícefunkčními isokyanáty. Při poměrně rychlé reakci se všechno navzájem pospojovalo do vzniku husté polymerní sítě. Jednosložková PU lepidla byla vyvinuta kvůli jednoduchší technologii lepení. Byla vyrobena tak, že se ponechal reagovat polyol s nadbytkem isokyanátu. V pryskyřici tak zůstaly nezreagované isokyanátové skupiny. Ty jsou podobně jako kyanoakryláty citlivé na vodu, alkoholy, aminy, kyseliny apod. (tzv. aktivní vodík). Působením vzdušné vlhkosti na takové lepidlo dojde k rozkladu isokyanátové skupiny a zahájení síťující reakce, při které se vše divoce pospojuje. Kapalné lepidlo ztuhne. Tato reakce není tak rychlá jako u kyanoakrylátů. Tuhnutí obvykle postupuje rychlostí 4 mm za 24 mm do hloubky lepidla. Jednosložkové polyuretany se proto musí uchovávat v suchu, podobně jako vteřiňáky. Výhodnější je, když jeden z lepených materiálů je savý. Při lepení obou nesavých ploch je občas nutné použít speciální primer (např. lepení autoskel, plastů

106

apod.) Polyuretanová lepidla vytvářejí pružné spoje. Tyto spoje jsou častá zejména při výrobě dopravních prostředků prostředk – aut, autobusů, autobus , tramvají a vlakových jednotek. 8.3.4.4 Disperzní lepidla le Disperze je směs vody s polymerem, který není ve vodě rozpuštěn, ale pouze dokonale rozptýlen v podobě velmi malých částic (0,1 až 1 m). Aby se částice samovolně neusazovaly, udržuje je v rozptýleném stavu soustava povrchově aktivních látek, zejména tenzidy (saponáty) a ochranné koloidy (například polyvinylalkohol). Protože zejména malé částice rozptylují světlo, mají disperze obvykle vzhled mléčně bílé kapaliny. Příkladem přírodní disperze je například latex přírodního kaučuku (izolovaný z kůry stromu kaučukovníku) kaučukovníku) nebo obyčejné mléko (disperze bílkovin a tuků ve vodě). 8.3.4.5 Kyanoakrylátová lepidla Ethylkyanoakrylát je nestabilní sloučenina. Kyanoskupina velmi ochotně reaguje s vodou a při této reakci vznikají na koncích řetězců molekul reaktivní („živá“) místa, které se navzájem propojují až do vzniku husté sítě propojených molekul. Navenek se to projevuje jako houstnutí řídké kapaliny až do úplného ztuhnutí a vytvrzení. Na povrchu kapky kyanoakrylátu se tento proces projevuje neznatelně (pozvolné houstnutí lepidla). Ale pokud lepidlo rozprostřeme mezi dvě hladké plochy do co nejtenčího filmu, molekuly vody (vlhkost) pronikají do lepidla bleskově a vytvrzení je velmi rychlé. Takže už víte, proč vteřiňáky vytvrzují pomalu, když se použije nadbytek llepidla epidla a proč houstnou ve špatně uzavřeném obalu (přístup vzdušné vlhkosti).

STUDIJNÍ MATERIÁLY FISCHER ISCHER,, U. a kol., 2004. Základy strojnictví. strojnictví. Praha: Europa-Sobotáles Europa Sobotáles cz, s.r.o.. ISBN 8080 86706--09-5. HLUCHÝ LUCHÝ,, M., 1984. Strojárska technológia I. I. Praha: SNTL. NOVÁ, I., 2006. Technologie I. Slévání a svařování. svařování. Liberec, 169 s. ISBN 80 80-7372-052 052-3. NOVOTNÝ OVOTNÝ,, J. a kol., 2006. Technologie I. I. Praha: Nakladatelství ČVUT, 227 s. ISBN 80-0180 02351--6.

107

ČSN 05 0000 00 – Základní pojmy při sváření

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Popište a načrtněte svarování elektrickým obloukem? obloukem 2. Vysvětlete rozdíly mezi svářením a pájením. páj 3. Jaké je základní dělení pájkování. 4. Popíšte technologický postup při technologii lepení. lepení 5. Jaké jsou teorie adheze materiálu. Popište Popište nejznámější z nich.

OTÁZKY A ÚKOLY

1. U svařování vařování elektrickým obloukem potřebné teplo vzniká v elektrickém oblouku, kteřý horí mezi svařovaným materiálem a elektrodou, případně mezi dvěma elektrodami. 2. Při pájení nedochází v místě spoje k natavení spojovaných materiálů. Při svařování se vytvoří takové termodynamické podmínky, při kterých je umožněn vznik nových meziatomárních vazeb. Proto je při svařování nutné působit buď tlakem tlakem, teplem nebo oběma faktory najednou. 3. Základní delění pájení je podle teploty pájení. Poznáme měkké pájení (teplota solidu pájky je do 450 ºC) C) a tvrdé pájení (teplota solidu pájky je nad 450 ºC). C). 4. Technologický hnologický postup lepení se skládá s operací: příprava povrchu adherentů, příprava lepidla, nanášení lepidla, montáž a fixace lepidla. 5. Viz kap. 8.3.2. 8.

108

9 Tribologie, cyklické zatěžování, trvanlivost součástí KLÍČOVÉ POJMY Tribologie cyklické zatěžování, trvanlivost Tribologie, trvanlivost součastí, opotřebení

CÍLE KAPITOLY Po pros ostudování tudování této kapitoly student tudent bude: - znát základy vědné disciplíny tribologie - pochopí princip cyklického zatěžování - seznámí se s problematikou trvanlivosti trvanlivos i a opotřebení součastí

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU STUDIU KAPITOLY 6

VÝKLAD 9.1 Tribologie 9.1.1 Definice Tribologie je proces, který se zabýva chováním dotýkajícíh se povrchů ve vzájemném pohybu, nebo pokusu o vzájemný pohyb. Tento pohyb může být obecně kluzný, valivý,nárazový nebo kmitavý. Ve skutečnosti se uplatňují dva i více druhů pohybů současně. Tribologie se zabývá studiem studi m a popisem procesů • tření • mazání

109

• opotřebení s cílem využívat získané poznatky při řešení technologických problémů.

Tribologický proces charakterizují interakce třecích těles, mezilátky a okolí. Při tribologických procesech se řeší především otázky: •

fyzikální procesy proměny energie

•

Procesy vedoucí ke ztrátám v systému

•

Procesy pozitivního působení na systém s ohledem na minimalizaci ztrát,

9.1.2 Tribologická soustava Vzájemná interakce povrchů je doprovázena vznikem pasivních odporů proti pohybu - třením. Důsledkem tření je opotřebení, což je degradační proces vedoucí k úbytku materiálu z interagujících povrchů. Tření a opotřebení je možné zmenšit mazáním.

Obr. 9.1 Popis tribologické soustavy

110

9.1.3 Tření a jeho delění Rozlišujeme čtyři základní druhy tření •

Suché tření

•

Kapalinové tření

•

Plynné tření

•

Plazmatické tření

9.1.4 Mazání a jeho význam K oddělení třecích povrchů koherentním mazacím filmem dochází při mazání hydrostatickém, hydrodynamickém, elastohydrodynamickém a vytlačovaným filmem. K bezprostřední interakci mezi třecími povrchy dochází při mazání mezném a mazání tuhými mazivy.

9.2 Cyklické zatěžování 9.2.1 Definice cyklického zatěžování Cyklické zatížení periodicky kolísá mezi maximem a minimem. K určitému konstantnímu předpětí, střední síle, připojíme přídavnou sílu oscilující kolem síly

111

střední. Pak časový průběh tohoto zatížení, nebo napětí bude vypadat následovně:

Obr. 9.2 Průběh cyklického zatěžování

Uvedené veličiny v grafu označujeme následovně: Střední napětí 0

Horní napětí 2

no &np

Dolní napětí

Amplituda . 2 0 0 2

Výkmit 2 ∙ . 2

no 8nq

112

9.2.2 Druhy cyklů Cykly znázorňujeme sinusovkou, i když v praxi nemusí být tento průběh dodržen. Veličiny nezávisí na časové jednotce, v níž se cyklus odehraje. Přitom zavádíme zjednodušující předpoklad, že jde o ustálený cyklus, to znamená, že amplituda se s časem nemění. Cykly mohou být tahové, tlakové nebo v obou oblastech.

Obr. 9.3 Základní druhy cyklického namáhání

9.2.3 Wöhlerova křivka. Mez únavy. Vlivem cyklického zatížení se v 19. století zabýval Wöhler. Bylo třeba vysvětlit, proč se materiál při cyklickém namáhání porušuje při hodnotách, které leží hluboko pod mezí pevnosti a i kluzu. Grafickou závislost mezi amplitudou napětí a životností vzorku nám ukazuje Wöhlerova křivka. Přitom zkušební vzorky musí vyhovovat těmto podmínkám: •

Musí být ze stejného materiálu

•

Musí mít stejný tvar

•

Musí být stejně opracovány

113

Obr. 9.4 Wöhlerova křivka pro materiál 12010 Zpravidla jde o zkušební tyčinky o průměru 10mm, hladké s leštěným povrchem. Během zkoušky se sada zkušebních tyček podrobí cyklickému zatížení střídavě souměrným cyklem o dané amplitudě. Tyč se poruší při určitém počtu cyklů. Získané hodnoty se vynesou do grafu. Při určité amplitudě přejde křivka v přímku rovnoběžnou s vodorovnou osou. To znamená, že při této amplitudě vydrží materiál neomezený počet cyklů. Mez únavy je tedy nejvyšší amplituda napětí, při které materiál vydrží neomezený počet cyklů

9.3 Opotřebení součástí Opotřebení je definováno jako nežádoucí změna povrchu nebo rozměrů tuhých těles způsobena buď vzájemným působením funkčních povrchů nebo funkčního povrchu a média, které opotřebení vyvolává. Projevuje se jako odstraňování nebo přemisťování částic hmoty funkčního povrchu mechanickými účinky, které mohou být doprovázeny jinými vlivy jako např.: chemickými, elektrochemickými nebo elektrickými. Podmínkou vzniku opotřebení je přítomnost relativního pohybu povrchu pevného protitelesa nebo tekutinového média vzhledem k opotřebovávanému povrchu. Při analýze opotřebení musíme sledovat především ty faktory, které jsou v daných podmínkách rozhodující. Mezi tyto faktory patří:

114

• druh a vlastnosti dotýkajících se těles • vlastnosti média, které je mezi třecími plochami • charakteristiky vzájemného relativního pohybu (směr pohybu, rychlost, časová změna).

9.3.1 Druhy opotřebení 9.3.1.1 Adhezivní opotřebení

Adhezivní opotřebení je charakterizováno oddělováním a přemísťováním částic materiálu z míst vzájemného dotyku funkčních povrchů při jejich relativním pohybu. Po opracování

vznikají

na

povrchu

makronerovnosti

a

mikronerovnosti,

které se při zatížení pružně a plasticky deformují. Při plastické deformaci dochází k obnažení mikrospoje

dotykových

plošek

(mikrozvary),

které

a

vlivem se

adhezních

působením

sil

se

začnou

tangenciálních

sil

vytvářet porušují.

Proces porušování mikrospojov je závislý od smykové pevnosti třecích se materiálů a smykové pevnosti mikrospoje. 9.3.1.2 Abrazivní opotřebení Abrazivní opotřebení je charakterizováno oddělováním částic z třecího povrchu: • rýhováním a řezáním tvrdými částicemi zavedenými mezi kluzné povrchy (obr. 9.5a), • rýhováním a řezáním tvrdým a drsným povrchem druhého tělesa (obr. 9.5b).

Obr. 9.5 Abrazívní rýhování Typickým poškozením povrchu třecích těles jsou rýhy. Pokud opotřebovávají tvrdé části jeden funkční povrch, lze hovořit o interakci dvou těles - částice a součástky, např. opotřebení

115

funkčních ploch zemních strojů. Pokud jsou při vzájemném pohybu mezi dvěma funkčními plochami abrazivní částice, lze hovořit o interakci tří těles, ke které může docházet prakticky při všech pohybových mechanismech. Intenzita abrazivního opotřebení závisí na velikosti abrazivních částic, hodnoty zatížení, tvaru abrazivních částic a pevnosti a tvrdosti abrazivních částic. 9.3.1.3 Erozivní opotřebení

Také možné jako hydroabrazívní, nebo plynoabrazivní opotřebení vyvolává oddělování částic nebo poškozování povrchu: • částicemi nesenými proudem kapaliny, • částicemi nesenými proudem plynu, • proudem kapaliny, kapek.

Intenzita erozivní opotřebení je závislá od kinetické energie částic dopadajících na povrch a od úhlu jejich dopadu na funkční povrch (obr 9.6)

Obr. 9.6 Dopad částic na povrch Erozivní opotřebení může být způsobeno i proudícím médiem bez tvrdých částic. Pokud se kapalina nebo plyn pohybují velkou rychlostí proti povrchu, vyvolávají na povrchu dynamické účinky, které mohou způsobit vznik eroze povrchové vrstvy. 9.3.1.4 Kavitační opotřebení Je charakterizováno oddělováním částic a poškozováním opotřebovaného povrchu v oblasti zanikání kavitačních dutin v kapalině. Ke kavitaci dochází nejčastěji v proudící kapalině v místech, kde součet hydrostatického a hydrodynamického tlaku dosahuje kritickou hodnotu, která vede k porušení kontinuity proudu. Kavitační dutiny vznikají tehdy, když se změnou rychlosti, nebo podmínek proudění sníží tlak v určité oblasti

116

kapaliny tak, že dosáhne při dané teplotě tlak nasycených par. Zánik kavitačních dutin je doprovázen hydrodynamickými rázy, které namáhají povrch v těsné blízkosti Na intenzitu kavitačního poškození má velký vliv teplota a tlak v kapalině.

Obr. 9.7 Vznik kavitace

9.3.1.5 Únavové opotřebení Je typické • oddělováním částic, vznikem trhlin na povrchu a v podpovrchové nebo povrchové vrstvě v důsledku cyklického opakování kontaktního napětí určité velikosti v oblasti dotyku povrchů • oddělováním částic a poruchami povrchové vrstvy křehkým lomem Únavové opotřebení způsobuje tvorba pitingů, zejména při dynamickém namáhání, přičemž

začátek

tohoto

opotřebení

se

projevuje

v

podpovrchové

vrstvě

mikroskopickými trhlinami. Zakřivené plochy kluzných povrchů (např. v kluzném ložisku) vytvářejí podmínky pro vznik únavového opotřebení od kontaktního namáhání. V kluzném ložisku vznikají vysoké

tlakové

složky,

které

v

průběhu

provozního

cyklu

značně

mění

svoji velikost. Při spolupůsobení třecích sil se k uvedenému namáhání přidávají ještě váhové a smykové složky, které přispívají k rozvoji porušování povrchových vrstev.

9.3.1.6 Vibrační opotřebení

Je charakterizováno oddělováním částic a poškozováním povrchu funkčních ploch při jejich vzájemném tangenciálním posuvu a při současném působení normálového zatížení.

117

K vibračnímu opotřebení dochází v praxi poměrně často. Jde hlavně o různé uložení, do kterých ch se přenášejí vlastní kmity, nebo kmity buzené cizím zdrojem. Při vibračním opotřebení jsou amplitudy vibrací poměrně malé a dosahují hodnoty 0,1 až 100 mikrometrů.

STUDIJNÍ MATERIÁLY

J. VESELÝ ESELÝ, P., DVO VOŘÁK, M.,, 2002. Degradace strojních sou součástí. Monografie POŠTA,, J., Praha, ČZU. Č ISBN 80-213-0967 80 0967-9. BLAŠKOVIČ LAŠKOVIČ, P., BALLA ALLA, J., DZIMKO ZIMKO, M.,, 1990. Tribológia. Tribológia. Bratislava: Alfa. ŠTEPINA TEPINA, V., VESELÝ ESELÝ, V.,, 1985: 1985 Maziva v tribologii. tribologii. Bratislava: Veda. KLESNIL LESNIL M., LUKÁŠ UKÁŠ P.,, 1975. Únava kovových materiálů při mechanickém namáhání. namáhání Academia cademia Praha. Praha ŽIAČIK,, A., BARBORÁK BARBORÁK,, O., FILO, F , M., LAHUČKÝ LAHUČKÝ, D., BUCHA UCHA,, J., 2008. Časti strojov I.: I. Vybrané kapitoly/. kapitoly/. - 1. vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN 978-80-8075 978 8075-340-5. ČSN SN 015050: Opotřebení Opot ebení materiálu. Názvosloví.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Co je to tribologie? Popište tribologickou soustavu. soustavu 2. Jaké druhy tření poznáte? Čím je zamezováno tření. 3. Jaké druhy opotřebení poznáte? 4. Co definuje Wöhlerova hlerova křivka?

118

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Tribologie je vědná disciplína, která se zabývá zabýv interakcí dotýkajících se povrchů ve vzájemném pohybu, nebo pokusu o vzájemný pohyb. Tento pohyb může být obecně kluzný, valivý, nárazový nebo kmitavý. Tribologie se zabývá také studiem a popisem procesů tření a mazání. Tribologická soustava se skládá třecích prvků, maziv a okolního prostředí. V tribologické soustavě probíhají kontaktní procesy, proce y, třecí procesy, procesy opotřebení a mazání. 2. Tření může být suché, kapalinové, plynné a plazmatické.

Tření zzamezujeme amezujeme

oddělením

hydrodynamickým,

třecích

ploch

mazáním

a

to

hydrostatickým,

elastohydrodynamickým nebo vytlačovaným filmem. 3. Opotřebení může být adhezivní, abrazivní, erozivní, vibrační, únavové, nebo kavitační. Popis jednotlivých druhů opotřebení v kapitole 9.3.1 4. Wöhlerova hlerova křivka ukazuje grafickou závislost mezi amplitudou napětí a životností vzorku. Při určité amplitudě přejde křivka v přímku rovnoběžnou s vodorovnou osou. To znamená, že při této amplitudě vydrží materiál neomezený počet cyklů cyklů. Mez únavy je tedy nejvyšší amplituda napětí, při které materiál vydrží neomezený počet cyklů cyklů..

119

10 Hřídele KLÍČOVÉ POJMY hřídel, nosný a hybný hřídel, hřídelová těsnění

CÍLE KAPITOLY Po prosstudování této kapitoly student: student - pochopí princip a použití hřídelů - spozná konstrukci a využití nejpoužívanějších druhů hřídelí - bude se orientovat v problematice návrhu nosných i hybných hřídelů - pochopí význam hřídelových h ídelových těsnění


VÝKLAD

10.1 Hřídel Hřídel je podlouhlá rotační součást strojů, strojů, Obvykle jsou na ní připevněny další součásti, které se spolu s hřídelí otáčejí kolem její osy. Sama je ke stroji upevněna pomocí jednoho nebo několika ložisek.. Podle funkce a namáhání se hřídele dělí na nosné a hybné. hybné

120

Obr. 10. 1 Hnaný hřídel v automobilu TATRA

10.2 Rozdělení hřídelí Hřídele dělíme do dvou hlavních konstrukčních skupin: • nosné • hybné. Nosné hřídele jsou většinou uchyceny pevně v rámu, otáčí se na nich součásti nebo se otáčí i hřídel s uchycenými koly. Nepřenáší kroutící moment. Hybné hřídele jsou vždy otočné a přenáší kroutící moment. Jsou na nich upevněny strojní součásti (ozubená kola, řemenice...). Hybné hřídele se dělí na: • spojovací • hnací a hnaná • předlohová Dále se dle konkrétního použití využívají tyto konstrukční provedení hřídelí: • kliková hřídel • vačková hřídel • kardanův hřídel • vyvažovací hřídel

121

• královská hřídel

10.3 Konstrukce a druhy hřídelí 10.3.1 Kliková hřídel Slouží k přeměně přímočarého vratného pohybu na rotační nebo naopak. Je to základní součást většiny pístových motorů a pístových čerpadel. Je složena z krátkých, válcových čepů, navzájem pevně spojených rameny. Čepy, umístěné v ose otáčení hřídele se nazývají klikové. Čepy, které jsou vůči této ose vyoseny, se nazývají ojniční. Na ojniční čepy se nasazují ojnice, proto ten název. Přesazení čepů můžou být realizována v jedné rovině u plochého klikového hřídele, nebo ve více rovinách u prostorového klikového hřídele. 10.3.2 Jalová hřídel Je hřídel vkládaná do soustavy hřídelí pouze pro přenos točivého momentu mezi pohonnou hřídelí a hnanými hřídelemi (obvykle na podvozku). Otáčí se ve stejném smyslu jako hnané hřídele, a má s nimi rovnoběžnou osu. 10.3.3 Vačková hřídel Speciální hřídel, osazená vačkami. Vačková hřídel umožňuje ovládání posunu strojních součástí v závislosti na svém natočení. Vačky mají sice obvykle jednoduchý vejčitý tvar, ale mohou být tvarované i složitěji. Hřídel s vačkami vlastně obsahuje mechanický program práce soustavy pák.

Obr. 10.2 Vačková hřídel

122

10.3.4 Kardanová hřídel umožňuje přenos síly točivého momentu mezi prostorově přesazeným hnacím a hnaným hřídelem, jejichž poloha může být navíc měněna během provozu.

Obr. 10.3 Kardanova hřídel 10.3.5 Královská hřídel je název pro hřídel přenášející kroutící moment z motoru na převodovku pokud je převodovka tak daleko, že nelze použít hřídel převodovky

10.4 Materiály pro výrobu hřídelí Z důvodů většího namáhání se hřídele vyrábí z tvářeného materiálu – oceli. Jednodušší a méně namáhané hřídele se vyrábí z konstrukčních uhlíkových ocelí třídy 11 (např. 11 500, 11 600, 11 700) nebo třídy 12. Více namáhané hřídele se vyrábí z legovaných ocelí (obvykle třída 14, 15 a 16). Z důvodu požadavku na vyšší pevnost hřídele a současně odolnost povrchu hřídele proti opotřebení se hřídele často tepelně upravují. Mezi tyto tepelné úpravy patří cementování (pro nízkouhlíkové oceli), kalení a zušlechťování (vysokouhlíkové oceli).

10.5 Dimenzování a kontrola hřídelí 10.5.1 Výpočet nosných hřídelí Nosné hřídele jsou namáhány pouze na ohyb. Platí základní pevnostní podmínka: 1

9 1 rs I

Za ohybový moment dosadíme vztah

123

91

O ∙ ∙ 2 2 2 4

Za modul průřezu W0 dosadíme: 4 ∙ 5K I

32 Pro průměr hřídele dostáváme vztah N 9 ∙ 32 5 L 4 ∙ 1 rs

Kontrolu hřídele na otlačení provedeme podle vztahů 6rs O∙5 6

6rs 2∙i∙5

6

10.5.2 Výpočet pohybových hřídelí Pohybové hřídele jsou na rozdíl od hřídelů nosných vždy namáhány krutem a často i ohybem. Přenáší totiž kroutící moment na nějakou rotační součást (hnací ozubené kolo, řemenici, řetězové kolo apod.), kterou často nesou. Jde tedy o kombinované namáhání, pro které musíme zjistit redukované napětí nebo moment.

Obr. 10.4 Typická namáhaní hybných hřídelí

124

(a) namáhaní hřídele krutem, (b) namáhání hřídele krutem i ohybem (c) namáhání hřídele krutem i ohybem mezi dvěma kolama Hřídel a je namáhán pouze na krut. Přenáší kroutící moment, přičemž sám nic nenese. Zde vycházíme z pevnostní podmínky na krut. 3S

9S 9S 16 ∙ 9S

t∙N

3S rs IS 4 ∙ 5K u

Pokud neznáme velikost kroutícího momentu, můžeme ji určit z hodnoty výkonu motoru: 9S

v 2∙4∙g

Kde P je výkon motoru a n jsou jeho otáčky. Hřídele (b) a (c) jsou namáhány současně krutem i ohybem. Přenáší kroutící moment od motoru na ozubené kolo, která sama nesou. Vypočteme samostatně ohybový a kroutící moment v hřídeli. Následně získáme redukované napětí a to pak porovnáme s dovoleným napětím v tahu.

Pro ohybové napětí platí: 1

9 I

Pro kroutící napětí platí: 3S

9S IS

Redukované napětí pak získáme z níže uvedeného vzorce a porovnáme ho s dovoleným napětím v tahu: w x1 3 ∙ 3S rs Je možné postupovat i pomocí výpočtu redukovaného momentu. Pak platí:

125

91 w y91 0,75 ∙ {|∙ 9S kde {| je Bachův opravný součinitel zohledňující vlivy způsobu namáhaní hřídele. Jeho hodnoty jsou: pro střídavý ohyb a statický krut {| 0,6 pro střídavý ohyb a míjivý krut {| 0,8

pro střídavý ohyb a střídavý krut {| 1 Vypočtený redukovaný moment používáme rovnako jako moment ohybový: 1

1

91 w 1 rs I1 91 w t∙ N K

1 rs

Následně získáme vztah pro minimální průměr hřídele: N 32 ∙ 91 w 5}L 4 ∙ 1 rs

10.6 Hřídelová těsnění Hřídelová těsnění jsou určena k utěsnění mezery mezi rotující a nepohyblivou částí nebo mezi dvěma díly, které vykonávají relativní pohyb. Úkolem hřídelových těsnění je: •

zadržet mazivo

•

zabránit průniku nečistot

•

oddělit tekutiny a

126

•

utěsnit při působení tlaku.

Hřídelová těsnění lze rozdělit na radiální a axiální.

Obr. 10.5 Hřídel, ložisko a hřídelové těsnění

10.6.1 Radiální hřídelová těsnění Radiální hřídelové těsnění je určeno pro těsnění rotujících hřídelí a vřeten s malým tlakovým rozdílem. Jsou většinou složena z pružné membrány s těsnícím břitem, který je vyztužen kovovým výztužným kroužkem. Těsnící břit je aktivován předepínací pružinou. Těsnící břit je vyroben s přesahem vůči hřídeli. Tímto předpětím vzniká radiální přítlační síla, která je zvětšěna tangenciální tažnou sílou pružiny. Tato výsledná radiální síla je rovněž ovlivněna, v závislosti na deformaci, pružnosti materiálu a geometrii těsícího břitu.

127

Obr. 10.6 Radiální hřídelové těsnění 10.6.2 Axiální hřídelová těsnění Axiální hřídelová těsnění se nejčastěji používají k ochraně valivých ložisek, proto jsou přizpůsobeny jejich rozměrům. Používají se především v aplikacích s nedostatkem místa, protože vyžadují jen malý zástavbový prostor.

Obr. 10.7 Axiální hřídelové těsnění Axiální hřídelová těsnění se skládají z elastoerové pružné membrány obsahující kovový výztužný kroužek a pružinu. Membrána je zakončena axiálním těsnícím břitem. Speciální tvar břitu minimalizuje kontaktní plochu, čímž se podstatně snižuje tření, vyvíjené teplo a opotřebení.

128

Membrána a pružina pružina vyvíjejí přítlačnou sílu na zadní stranu těsnícího těsnícího břitu. Tím je na protipovrch, který je kolmý k ose hřídele,, přitlačován axiální těsnící břit. Tato konstrukce zajišťuje rovnoměrný přítlak a nepřenaší případné vibrace. Axiální hřídelové těsnění je aktivováno lamelovou pružinou, která vyvozuje př přítlačnou ítlačnou axiální sílu vůči protipovrchu. Velikost přítlačné síly je během provozu konstantní oproti radiálním hřídelovým těsněním výrazně nižší – asi na úrovni jedné třetiny. U axiálních těsnění nedochází ke kolísání přítlačné síly vlivem tepelného roztažení, roztažení, jak tomu bývá u radiálních hřídelových těsnění. Třecí odpor se s velikostí průměru mění jen nepatrně.

STUDIJNÍ MATERIÁLY KŘÍŽ, R. a kol., kol., 1977. Stavba a provoz strojů I, Části strojů. strojů. Praha: SNTL SNTL. L13-C2-VL13 43f/25559 43f/25559. DILLINGER ILLINGER, J. a kol., kol 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. praxi. Vydání první. Praha: Europa--Sobotáles.. ISBN 978-80 978 80-86706-19 19-1. Dostupný na internetu: http://www.tss.trelleborg.com/global/en/homepage/ http://www.tss.trelleborg.com/global/en/homepage/

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Jaký je rozdíl mezi nosnou a hybnou hřídelí. 2. Které jsou nejčastější konstrukční provedení hřídelí. Ve stručnosti stručnosti popište jejich funkci a význam. význam 3. Jaké jsou typická namáhání hybných hřídelí. Popište je. 4. Popište princip radiálního hřídelového těsnění. těsnění

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Hybná hřídel h ídel přenáší p enáší kroutící moment, moment, nosná kroutíci moment nep nepřenáší. enáší.

129

2. Nejčastější druhy hřídelí jsou: kliková hřídel, kardanova hřídel a vačková hřídel. Jejich funkce a použití je popsáno v kapitole 10.3. 3. Typická namáhání hybných hřídelí jsou: namáhaní krutem, namáhání krutem a ohybem, namáhání krutem a ohybem mezi dvěma kolama. 4. Radiální těsnění je určeno pro těsnění rotujících hřídelí a vřeten s malým tlakovým rozdílem. Konstrukce radiálního těsnění je popsána v kapitole10.6.2.

130

11 Kluzná ložiska KLÍČOVÉ POJMY kluzné luzné ložisko, pouzdro, ložiskové ožiskové těleso, tření, mazání

CÍLE KAPITOLY student Po prosstudování této kapitoly student: - pochopí princip funkce kluzného ložiska - spozná konstrukci kluzného ložiska - bude poznat materiálové slložení kluzných ných ložisek - bude schopen vypočítat vy základní para parametry kluzných ložisek


VÝKLAD 11.1 Kluzné Kl zné ložiska ložisk Ložiskem se rozumí takové vzájemné uspořádání uspo (uložení) dvou nebo několika n strojních součástí, ástí, které dovoluje jejich relativní pohyb, otáčivý otá ivý nebo kývavý. Kluzná zná ložiska umožňuje přenos sil mezi dvěma relativně se pohybujícími povrch chy za přítomnosti kluzného tření. Mezi ložiskem a hřídelí vzniká kluzné tření, které způsobuje opotřebení součásti a ztrátu energie. Na velikost tření má vliv tlak v ložisku, materiál ložiska i hřídele, kvalita povrchů, obvodová rychlost a provozní teplota. Velikost tření lze ovlivnit vhodnou konstrukcí uložení a mazáním kluzných ploch.

131

Kluzná ložiska se běžně vyrábí pro obvodové rychlosti 70 až 80 m/s, speciální pro pr rychlost až 100 m/s. Výhody kluzných ložisek: •

minimální prostorové nároky

•

konstrukční jednoduchost, opravitelnost

•

schopnost tlumení nárazů a chvění pomocí vrstvy maziva mezi čepem a ložiskem

•

možnost dosáhnout přesné vedení hřídele

•

možnost provozu bez maziva

•

možnost vymezení radiální vůle

•

tichý bezhlučný chod i při vysoké frekvenci otáček

•

nízká cena

Nevýhody kluzných ložisek: •

vyšší straty kluzným třením ve srovnání s valivými ložiskami

•

vyšší opotřebení čepů a ložisek při jejich vzájemném dotyku

•

poměrně velká spotřeba maziva poměrně

•

nutnost záběhu po montáži u některých druhů ložisek

Kluzné ložiska jsou často nahrazovány ložiskami valivými, pro určité výhody nacházejí uplatnění v celé řadě strojních zařízení – spalovací motory, kompresory, obráběcí stroje.

11.1. 1. Kluzná ložiska

132

11.2 Rozdělení kluzných ložisek Podle tvaru funkčních ploch •

rovinné kluzné uložení (vedení obráběcích strojů)

•

radiální kluzné ložiska

•

axiální kluzné ložiska

•

kombinované

Podle použitého maziva •

bez přítomnosti maziva

•

s pevným mazivem (grafit)

•

s plastickým mazivem (mazací tuky)

•

s kvapalným mazivem (mazací oleje)

•

s plynným mazivem (vzduch, plyn)

Podle způsobu zatížení •

statické zatížení

•

dynamické zatížení

•

kombinované zatížení

Podle vzájemného pohybu nosných částí •

rotační

•

linerání

Podle konstrukce •

dělená

•

nedělená

Podle směru zatížení

133

• radiální – síla působí kolmo na osu otáčení (válcová styková plocha) • axiální – síla působí ve směru osy otáčení (rovinná styková plocha) • kombinované – síla může do jisté míry působit v obou směrech (kuželová nebo kulová styková plocha)

11.2. Působící síly v kluzních ložiskách

11.3 Konstrukční provedení kluzných ložisek Kluzná ložiska se skládají z pánve nebo pouzdra uloženého v ložiskovém tělese, které umožňuje připevnění ložiska rámu stroje, nebo jiné nosné konstrukci.

11.3. Konstrukce kluzního ložiska Kluzné ložiska jsou vyráběna jako pouzdra (tvar dutého válce), pánve (pouzdro dělené v podélné ose) nebo segmenty. Vkládají se do ložiskového tělesa, které může být samonosné nebo je tělesem součásti.

134

11.3.1 Pouzdra Jsou výrobně a konstrukčně nejjednodušší. Při jejich montáži/demontáži se musí demontovat hřídel, hlavně když je ložisko uprostřed. Používají se pro malé zatížení a malé kluzné rychlosti. Pouzdra mohou být s výstelkou nebo bez výstelky. Z hlediska konstrukce mohou být s přírubou nebo jednoduché válcové, taktéž můžou být dělená.

11.3.2 Pánve Obvykle se skládají ze dvou částí, dělící rovina prochází obvykle vodorovnou osou ložiska. Výhodou pánve je možnost demontáže ložiska bez nutnosti demontáže hřídele. 11.3.3 Segmentová ložiska Mají kluznou plochu pánve tvořenou několika segmenty, které se mohou naklápět a ustavit do nejvhodnější pracovní polohy Vyznačují se klidným chodem, používají se u vysokootáčkových hřídelů.

Konstrukčne jsou pouzdra a pánve řešeny jako: •

jednovrstvé tenkostěnné (vhodné např. pro slitiny mědi)

•

jednovrstvé tlustostěnné (vhodné pro nekovové materiály, litinu nebo spékané materiály)

•

dvouvrstvé (s výstelkou)

Při návrhu by měl mít hřídelový čep tvrdší povrch než je tvrdost kluzných ploch ložiska. Předpoklady k správné funkci ložiska jsou souosost ložisek, kvalita kluzných ploch a přesnost rozměrů kluzných ploch.

11.4 Materiálové provedení kluzných ložisek Na materiál pouzdra je kladena řada protichůdných požadavků. Materiál pánví, pouzder, výstelek by měl splňovat zejména tyto požadavky: •

velká zatížitelnost

•

velká odolnost proti zadírání

•

malé opotřebení čepů v oblasti mezního mazání

135

•

velká dynamická pevnost a odolnost proti únavě za vyšších teplot

•

malá tvrdost

•

malý modul pružnosti

•

velká odolnost proti korozi

•

velká chemická afinita k mazivům

•

snadná obrobitelnost, dosažení velmi hladké kluzné plochy

•

dobrá tepelná vodivost, malá roztažnost

•

možnost dobrého metalurgického spojení s ocelí

•

nízká cena, snadná dostupnost

Pro materiály ložiskových těles (domků) se nejčastěji používá šedá litina, ocel na odlitky nebo svařence ocelí tř. 11300.

11.4.1 Kompozice (slitiny olova a cínu) Nejstarší skupina ložiskových kovu. Mají velmi dobré kluzné vlastnosti i při špatném mazání. Poruší-li se mazací vrstva oleje, stoupne v příslušném místě teplota a krystaly kompozice se roztaví. Ty se však rozetřou po okolní ploše a nenavaří se na čep. U kompozicových ložisek lze použít ocelových hřídelů nebo hřídelů litých bez tvrzení povrchu, v přirozeném stavu. Vniknou-li do ložiska drobné nečistoty, zatlačí se jejich tvrdé částečky do ložiskového kovu a hřídel se nepoškodí. Používají se zejména jako výstelky ložisek vylitím do ocelových pouzder a pánví. Kompozicové ložiska se používá pro malá a střední namáhání i při velkých kluzných rychlostech. Pro velmi výkonné rychlobežné motory ale nestačí. Jejich tepelná vodivost je poměrně špatná, ale pro malou tloušťku výstelky je bezvýznamná. Cínové kompozice jsou vhodné pro rázové zatížení. Cín zlepšuje kluzné vlastnosti ložiska, zvětšuje tvrdost ložiskového kovu, houževnatost a pevnost vrstvy. Velký obsah olova zmenšuje tvrdost kovu, snižuje bod tavení a zhoršuje kluzné vlastnosti.

136

11.4.2 Cínové bronzy Jsou velmi tvrdé a pevné, ale jejich kluzné vlastnosti a zvláště záběhové vlastnosti nejsou zcela vyhovující. Při méně vydatném mazání se snadno zadřou. Snášejí ale vysoké provozní teploty při malém poklesu tvrdosti. Pro svou velkou tvrdost nepohlcují bronzy cizí tělíska v ložisku. Proto je třeba u cínových nebo hliníkových bronzů ocelové čepy kalit nebo cementovat. 11.4.3 Olověné bronzy Používají se zejména pro rychlobežné motory. Kluzné vlastnosti olověných bronzu jsou velmi dobré i jejich únosnost je dobrá - snášejí velká okrajová namáhání i rázová zatížení. Olověné bronzy mají dobrou odolnost proti korozi. Olověné bronzy jsou měkčí než cínové a jejích tvarová přizpůsobivost se zvětšuje s obsahem olova. Jejich výhodou je malý pokles tvrdosti s teplotou. 11.4.4 Spékané kovy Vyrábějí se ze železných prášků lisováním. Jsou to pórovité materiály, které jsou schopny jímat mazivo (samomazná ložiska), jsou vhodná pro malé rychlosti. 11.4.5 Plasty Mohou nahradit v mnoha případech neželezné kovy. Mají velmi dobré kluzné vlastnosti v oblasti polosuchého tření, malé ztráty třením, také mají malou měrnou váhu, odolávají korozi, dobře tlumí chvění, do značné míry jsou samomazné, jejích výroba a zpracování je rychlé a levné. Odolávají hrubému a nečistému provozu. Mají ale špatnou tepelnou vodivost a velkou roztažnost. Používají se pro méně přesná uložení a menší rychlosti. Nejčastěji používané jsou polyamid a teflon. 11.4.6 Pryž Je používaná pro speciální kluzná ložiska. Používá se pro práci pod vodou, čep se může přímo navulkanizovat, přičemž jako mazivo je použita voda.

11.4.7 Tvrzené tkaniny a vícevrstvé materiály Tvrzené tkaniny dobře sají olej, špatně vedou teplo, používají se pro rychlosti menší jak 2,25 m/s. Vícevrstvé materiály jsou vytvořena ocelovým pouzdrem s nanesenou vrstvou pórovitého materiálu (bronzu), se kterou je spojen kluzný materiál (směs teflonu,

137

bronzu, grafitu, mědi, olova, …). Jsou bezmazná nebo s omezeným mazáním. Snáší nízké i vysoké teploty (až 200 → 300 °C). Mají výborné kluzné vlastnosti, jsou odolná proti opotřebení.

11.5 Mazání kluzných ložisek Mazání je nejúčinnějším prostředkem pro snížení tření a omezení nebo potlačení projevů opotřebení tuhých těles. Je nutný dosáhnout stav, při kterém se v třecím uzle oddělí pohybující se povrchy tuhých třecích těles od sebe pomocí vrstvy maziva, ve které probíhá samotný vlastní proces tření. Vlastnosti maziva ovlivňují velkost mechanických, energetických

a

materiálových

ztrát

a

tím

ohraničují

technickou

životnost

tribotechnického systému. Rozlišujeme maziva •

tuhé

•

plastické

•

kapalné

•

plynné.

11.5.1 Mazání tukem Používá se pro malé tlaky a malé kluzné rychlosti nebo tam, kde nelze použít olej. Tuk částečně chrání ložisko proti vnikání nečistot. Použití je omezeno teplotou ložiska. K přívodu maziva se používá mazací lis, který mazivo tlačí přes mazací hlavici. 11.5.2 Mazání olejem Olej má lepší mazací schopnosti, odvádí teplo a dá se čistit. Nutné je kvalitní těsnění. Olej se přivádí na mazaná místa mnoha způsoby, např. kapáním z maznice, rozstřikem rotující části mechanismu (nutná je uzavřená skříň), tlakem čerpadla a dalšími způsoby. Způsob přívodu oleje závisí na kluzných rychlostech. 11.5.3 Mazání tuhými mazivy se používá ve zvláštních případech, zejména při extrémním tepelném zatížení (např. ložiska vozíku v sušicích zařízeních). Jako mazivo slouží grafit.

138

11.6 Výpočet kluzných ložisek Čep ložiska je zatížen ohybovým momentem. Z tohoto zatížení je navrhuje průměr čepu ložiska. K výpočtu jsou použity tyto vztahy: Ohybový moment: 9

∙ 2

Průřezový modul čepu hřídele: 4 ∙ 5K I

32

Rozměry ložiska λ

5

11.4. Čep ložiska zatížen silou F

11.6.1 Výpočet průměru ložiska

Při výpočtu průměru vycházíme ze vztahu

m

'

,

Po dosazení a zjednodušení

139

m

m

∙ ∙pN N

,

K∙∙∙ ∙t∙ N

m

K∙∙R

∙t∙ N

∙ 5

, m ∙ 2 ∙ 4 ∙ 5K 32 ∙ ∙ ∙ 5

Po zjednodušení dostáváme vztah:

16 ∙ ∙ 5 L 4 ∙ mr

Hodnotu m získame z tabulek. λ je dané nebo se stanoví z pevnostnní podmínky. Je

vhodné zvolit poměr λ=1 a ten upravit dle mazání a pevnostních podmínek. Největší zatížitelnost má ložisko při poměru λ=0,4.

11.6.2 Výpočet ložiskové vůle Ložisková vůle se volí v rozmezí 0,3÷0,6 ‰ průměru čepu. Na ložiskové vůli závisí zatížitelnost ložiska a množství protékajícícho oleje. Čím větší je ložisková vůle, tím menší je únosnost ložiska, ale tím lepší je jeho chlazení. Relativní ložisková vůle je dána vztahem ψ =

(R − r ) r

11.6.3 Kontrola oteplení

Maximální kontrola oteplení ložiska je dána vztahem 6 ∙ 6 ∙

140

Materiál ložiska 1,5

vícevrstvé nemazané materiály

10

šedá litina, spékané kovy

30

plasty

100

kompozice, bronzy, slitiny hliníku

Tabulka č. 11.1 Maximální hodnoty oteplení

11.6.4 Ostatní výpočty pro kluzní ložisko

Kontrola tlaku v ložisku

Kontrola obvodové rychlosti

STUDIJNÍ MATERIÁLY

http://www.exvalos.cz/kluzna loziska---pouzdra/ku http://www.exvalos.cz/kluzna-loziska pouzdra/ku-pouzdra/ pouzdra/ VINŠ,, J., 1965. Kluzná ložiska. 1. vydání. Praha: Státní nakladatelství technické literatury. KŘÍŽ, R. a kol., 1977. Stavba a provoz strojů I, Části strojů. strojů. Praha: SNTL. L13-C2-VL13 43f/25559. DILLINGER ILLINGER, J. a kol., 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. praxi. Vydání první. Praha: Europa--Sobotáles. Sobotáles. ISBN 978-80 978 80-86706-19 19-1.

141

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Popište konstrukci, základní základní součásti kluzného ložiska. 2. Jaké druhy ložiskových pouzder z hlediska jejích konstrukce znáte?? 3. Jaké vlastnosti by měli mít kluzné materiály? materiály? 4. Jaké ložiskové materiály jsou vhodné pro vysoké teploty? 5. Popište postup přibližného výpočtu pro průměr kluzného ložiska.

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK OTÁZEK 1. Kluzné ložisko se skládá z pouzdra zdra (nebo pánve) uloženého v ložiskovém tělesu. 2. Ložiskové pouzdro má tvar dutého válce, může být i s přírubou přírubou.. Pouzdra můžou být dělená,, s výstelkou nebo bez výstelky. 3. Ideální Id lní vlastnosti kluzných ložisek jsou popsány v kapitole 11. 4. Pro výrobu výrobu ložisek pro vysoké teploty se využívají zejména cínové bronzy nebo vícevrstvé kombinované materiály. 5. Podklady pro výpočet jsou v kapitole 11.5.2 11.5.2.

142

12 Valivá ložiska

KLÍČOVÉ POJMY valivá ložiska, ložiska valivé tření, konstrukce a materiálové složení valivých ložisek

CÍLE KAPITOLY Po prosstudování této kapitoly student: student - pochopí princip funkce valivého ložiska - spozná konstrukci valivého ložiska - pochopí rozdíly, výhody a nevýhody valivých ložisek ve srovnání s kluzným kluznými ložisky ložisk - bude poznat materiálové složení valivých ložisek - bude schopen vypočítat základní parametry valivých ložisek


VÝKLAD 12.1 .1 Valivá Valiv ložiska V kluzném ložisku se čep přímo stýká s pevnou částí ložiska (pánví) a klouže po ní velkou plochou. Valivá ložiska umožňují vzájemný pohyb sučástek v strojích a přenos působícich sil podobně jako kluzná ložiska. ložiska. Jsou charakteristické tím, t m, že vzájemní poloha pohybujících se prvků (hřídele a ložiska) je vymezena prostřednictvím valivých tělísek.

143

Valivé tělíska nahrazují kluzné tření valivým třením a jsou ve styku s hřídelem jen malou plochou. Prakticky se snažíme u obou druhů ložisek dosáhnout stavu, kdy jsou pohybující se plochy od sebe odděleny mazacím filmem. Mazací film výrazně snižuje jak tření tak i opotřebení. Také předpoklad čistého valení není ve valivém ložisku splněn, protože dochází k částečnému skluzu. Valivé tření je mnohem menší než kluzné, a to zhruba asi 10 krát. Jestliže se pro kluzná ložiska při dobrých provozních podmínkách uvažuje koeficient tření asi 0,2, pro valivá ložiska jsou zjištěné koeficienty tření 0,001 až 0,002. Tyto koeficienty se mohou měnit v závislosti na viskozitě maziva, zatížení, otáčkách apod. Toto srovnání ovšem platí pro běžné používané materiály. Dnes jsou stále více používána kluzná ložiska z progresivních materiálu, jejichž koeficienty tření se mohou měnit od zde uvedených.

Výhody valivých ložisek: •

malé stráty třením

•

malá závislost od provozních podmínek (rozběh), bez potřeby záběhu

•

dobré středění ploch hřídelů

•

minimální opotřebení

•

jednoduché mazání, úspora maziva, možnost mazání tukem

•

schopnost provozu i při extrémních hodnotách teploty a vysokých otáčkách

•

jednoduché údržba

•

menší axiální rozměry ve srovnání s kluznými ložiskami

Nevýhody valivých ložisek: •

velká tuhost v důsledku dotyku tuhých částí uložení

•

větší radiální rozměry ve srovnání s kluzným ložiskem

•

náchylné na dluhodobé rázové zatížení a větší pretížení.

•

vyžadují vyšší přesnost při výrobě

144

12.2 Roztřídění valivých ložisek

Podle tvaru valivého tělíska: a) kuličková b) válečková c) kuželíková d) soudečková e) jehlová f) speciální Podle směru zatížení: a) radiální - zatížení působí kolmo na osu ložiska b) axiální- zatížení působí v směru osy ložiska c) kombinované S výjimkou některých typů válečkových ložisek, většina radiálních ložisek může přenášet i určité menší hodnoty axiálního zatížení a některé typy axiálních ložisek mohou přenášet i menší radiální síly.

12.3 Konstrukce valivých ložisek Podstatou valivých ložisek je převod tření smykového na valivé, a to prostřednictvím valivých elementů. I ve valivém ložisku dochází k určitému skluzu (tření), ale ten je ve většině případů velice malý. Konstrukce valivého ložiska je následující: valivé elementy obíhají v oběžných drahách, které jsou jemně obrobeny ve vnějším a vnitřním kroužku. Vnitřní kroužek je nasazen na čep, zatímco vnější kroužel se nasazuje do rámu. K udržování valivých tělísek v konstantní vzdálenosti a zabránění jejich vzájemnému kontaktu slouží klec. Vzhledem k tomu, že oba kroužky i valivá tělíska přenáší zatížení, musí být vyrobeny z kvalitních, pevných a tvrdých materiálů. Valivé elementy a oběžné dráhy jsou zatíženy nejvíce kontaktní únavou, a proto se u nich klade velký důraz na tvrdost a dobrou jakost

145

povrchu. Klec naopak většinou přenáší jen minimální část zatížení, a proto se ji snažíme vyrábět co nejlehčí, abychom snížili celkovou hmotnost ložiska. V současné době se často setkáváme s klecí z plastů a ložisko bývá často zakrytované, aby se zamezilo úniku maziva a vniknutí nečistot do ložiska. Valivá tělesa, kroužky a klec spolu tvoří nerozebíratelný celek. Ale obzvláště u ložisek pro zvláštní použití se setkáváme i s výjimkami. Ložisko může například postrádat jeden nebo dokonce oba kroužky nebo může být buď jeden, nebo oba kroužky dělené, pro snazší montáž.

Obr. 11.1 Konstrukce valivého ložiska 1) vnitřní kroužek, 2) vnější kroužek, 3) valivé tělíska, 4) klec 5) těsnění K výrobě valivých ložisek se používají také technologie, které zabezpečí vysokou přesnost a trvanlivost uložení.

146

Obr. 11.2 Druhy valivých tělísek 1) kuličky 2) válce 3) kužely 4) soudky 5) jehly

12.4 Materiál valivých ložisek Valivá tělesa a kroužky se převážně vyrábějí z ocelí. Vyžaduje se dobrá odolnost proti únavě a současně i dobrá prokalitelnost a docílení takové struktury povrchu materiálu, která je odolná vůči vzniku trhlin a opotřebení. V posledních letech technický vývoj umožnil splnit vyšší nároky na čistotu, což se výrazně projevilo na pevnosti a kvalitě ložiskové oceli. Snížení obsahu kyslíku a nekovových vměstků se projevilo výrazným zlepšením vlastností ložiskových ocelí. 12.4.1 Chromové a chrommangánové ocele Ložiska pro normální provozní podmínky se vyrábějí z chromových a chrommanganových ocelí. Při zvláštních požadavcích se používají i jiné typy ocelí a materiálů (např. nástrojové oceli, keramické materiály a jiné). V průřezu kroužku má mít ocel po kalení tvrdost minimálně HRC = 50 HRC. Při nižší tvrdosti klesá únosnost. 12.4.2 Prokalitelné ocele Jsou nejvíce používány pro výrobu valivých ložisek, jsou uhlíko-chromové s obsahem cca. 1 % uhlíku a 1,5 % chrómu. V současné době je uhlíko-chromová ocel jedna z nejstarších a nejvíce zkoumaných ocelí, protože neustále rostou nároky na delší trvanlivost ložisek. Složení této ložiskové ocele představuje optimální rovnováhu mezi

147

výrobními a provozními požadavky. Tato ocel zpravidla prochází při výrobě martenzitickou nebo bainitickou přeměnou, při níž je zakalena na tvrdost 58 až 65 HRC. 12.4.3 Indukčně kalené ložiskové ocele Povrchové indukční kalení umožňuje selektivně kalit oběžnou dráhu, přičemž zbývající část ložiska není zakalena. Kvalita ocele a výrobní postupy použité před povrchovým kalením ovlivňují vlastnosti nezakalené části, což znamená, že u jedné součásti lze dosáhnout spojení rozdílných vlastností (nekalená příruba má odolávat únavovému poškození struktury, zatímco oběžná dráha únavovému poškození vlivem valivého styku). 12.4.4 Chromniklové a manganochromové Tyto legované ocele s obsahem uhlíku cca. 0,15 % jsou ocele pro cementování. Pro uložení, v nichž jsou ložiska namontována s velkým přesahem a kde na ložiska působí velké rázové zatížení, jsou doporučena ložiska s cementovanými kroužky a/nebo cementovanými valivými tělesy. Pro výrobu nerezových ložiskových kroužků a valivých těles se používají především ocele s vysokým obsahem chromu X65Cr14 nebo X10CrMo17. U některých ložisek může být výhodné použít místo nerezové ocele korozivzdorný povlak. 12.4.5 Ložiskové ocele pro vysoké teploty V závislosti na typu ložiska je pro standardní ložiska vyrobená z prokalitelných ocelí a indukčně kalených ocelí stanovena doporučená maximální provozní teplota, která se pohybuje mezi 120 a 200 °C. Maximální provozní teplota závisí přímo na procesu tepelného zpracování. Pro provozní teploty až do 250 °C může být ložisko speciálně tepelně zpracováno (stabilizováno). V takovém případě je třeba počítat se snížením únosnosti ložiska. Ložiska, která pracují dlouhodobě při teplotách vyšších než 250°C, by měla být vyrobena z vysoce legovaných ocelí, jako např. 80MoCrV42-16 vyrobených podle ISO 68317:1999, protože si uchovají tvrdost a provozní vlastnosti i za extrémních teplot.

148

12.4.6 Keramické materiály Keramické kroužky a valivá tělesa ložisek jsou vyráběny především z nitridu křemíku určeného k tomuto účelu. Nitrid křemíku se skládá z jemných podlouhlých zrn betanitridu křemíku rozpuštěných ve sklovité základní hmotě. Tento materiál nabízí spojení vlastností, které jsou výhodné pro valivá ložiska, jako např. vysokou tvrdost, nízkou měrnou hmotnost, nízkou tepelnou roztažnost, vysoký elektrický odpor, nízkou dielektrickou konstantu a nemagnetické vlastnosti. Pro výrobu klecí se používají oceli třídy 11, pro malá ložiska klece i z mosaze. Pro velké průměry ložisek, složitější vnitřní konstrukce ložisek, složitější vnitřní konstrukce ložiska a při velkých provozních otáčkách se používají masivní, obráběné klece z ocelí, litin, těžkých nebo lehkých kovů a plastů (polyamidu).

12.5 Výpočet valivých ložisek

12.5.1 Výpočet ložisek namáhaných staticky

Ekvivalentní statické zatížení ložiska vypočteme podle vztahu v ∙ ! ∙ . kde

Fr je skutečné radiální zatížení ložiska Fa je skutečné axiální zatížení ložiska X0 je součinitel radiálního zatížení ložiska Y0 je součinitel axiálního zatížení ložiska Statická únosnost ložiska je l h ∙ v

Kde

s0 je statická bezpečnost Velikost ložiska se určuje podle statické únosnosti, pokud ložisko nerotuje a působí na ně nepřetržitě nebo přerušovaně zatížení. Dále pokud ložisko vykonává pomalé kývavé pohyby pod zatížením, případně pokud rotuje za velmi nízkých otáček (n 10min8 ).

149

12.5.2 Výpočet ložisek namáhaných dynamicky Ekvivalentní dynamické zatížení ložiska vypočteme podle vztahu kde skutečné radiální zatížení ložiska Fr je skutečné Fa je skutečné axiální zatížení ložiska X je součinitel radiálního zatížení ložiska Y je součinitel axiálního zatížení ložiska Základní trvanlivost je potom určena vztahy vztah pro ložiska s bodovým stykem

pro ložiska s čárovým stykem

C je základní dynamická únosnost. únosnost

Pokud jsou otáčky konstantní, je vhodnější vypočítat trvanlivost v provozních hodinách

kde n jsou otáčky (min-1).

STUDIJNÍ MATERIÁLY kol. 1994. Technológia obrábania, montáže a základy strojárskej metrológie. metrológie JANÁČ,, A. a kol., Bratislava: STU, 316 s. ISBN 80-227-0698 80 0698-1. SKF podpora vzdělávání. Materiály pro výuku. Praha: duben 2009

150

http://www.ksb.com/Kreiselpumpenlexikon_de/Pumpenlexikon/1562988/waelzlager. html KŘÍŽ, R. a kol., 1977. Stavba a provoz strojů I, Části strojů. strojů. Praha: SNTL. L13-C2-VL13 43f/25559. SHIGLEY HIGLEY J. E., CHARLES HARLES R. M., BUDYNAS UDYNAS R. G.,, 2010. Konstruování strojních součástí. součá Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80 978 80-214-2629 2629-0. LEINVEBER EINVEBER, J., ŘASA ASA J., VÁVRA P.,, 1998. Strojnické tabulky. tabulky. Druhé, zcela přepracované vydání. Praha: Scientia. ISBN 80-7183-123 80 123-9. DILLINGER ILLINGER, J. a kol., 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. praxi. Vydání první. Praha: Europa--Sobotáles. Sobotáles. ISBN 978-80 978 80-86706-19 19-1.

OTÁZKY A ÚKOLY 1. Popište konstrukci a základní součásti valivého ložiska. 2. Jaké druhy valivých tělísek jsou nejčastěji používané? používané? Vysvětlete Vysvětl te proč. 3. Popište hlavní rozdíly mezi kluzným a valivým ložiskem? 4. Jaké vlastnosti by měli mít materiály pro valivá ložiska?? 5. Popište postup výpočtu pro statické zatížení ložiska. ložiska

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Valivé ložisko se skládá z vnitřního kroužku, vnějšího kroužku, valivých tělísek, klece a těsnění. těsnění 2. Nejčastěji jsou používána kuličkové a Valečkové tělíska tělíska.. Zejména pro univerzálnost a malou stykovou plochu. 3. Kluzná Kluzn ložiska se vyznačují minimální prostorové nároky konstrukční jednoduchostí, nižší cenou, relativně jednoduchou opravitelností. Jejích hlavní nevýhodou jsou vyšší ztráty třením. Valivé ložiska díky menším třecí plochy mají malé stráty str ty třením, malou závislost od provozník podmínek, bez potřeby záběhu,

151

dobré středění ploch hřídelů, minimální opotřebení, jednoduché mazání, úspora maziva, možnost mazání tukem. 4. Vlastnosti materiálů pro výrobu valivých ložisek jsou popsány v kapitole 11.4. 5. Výpočet je popsán v kapitole 11.5.1.

152

13 Hřídelové spojky a brzdy – základní druhy podle konstrukčního řešení, vlastnosti a vhodnost použití, základní funkční výpočet, návrh z katalogu specializovaného výrobce

KLÍČOVÉ POJMY hnací člen, hnaný člen, spojovací člen

CÍLE KAPITOLY Pochopení principu hřídelových spojek a jejich významu ve strojírenství. Uvádí se zde pojmy, které jsou všeobecně platné pro všechny typy spojek. spojek. Dále je zde uvedený význam brzd, a jejich rozdělení podle podle způsobu dosažení dosažení brzdového účinku.

ČASS POTŘEBNÝ KE KE STUDIU KAPITOLY 7

VÝKLAD 13.1 Spojky Obecně se spojka skládá z 3 částí (obr. 13.1) – hnací člen 3, který přebírá kroutící moment od hnací (vstupní) hřídele 1, spojovací člen 5, který spojuje vstup s výstupem a hnaný člen 4, který předává krouticí moment hnané hřídeli 2.

153

Obr. 13.1 Obecné schéma spojky

U některých typů spojek se funkce jednotlivých členů kumulují v jedné součásti. Např. u trubkové nebo korýtkové spojky je hnací a hnaný člen jedna součást a je úplně vynechán spojovací člen. U jiných typů spojek naopak se jednotlivé členy mohou skládat z více částí. Např. kardan má spojovací člen složeny ze dvou kloubů a mezikusu.

13.1.1 Účel spojek Základním účelem hřídelových spojek je přenos otáčivého pohybu a krouticího momentu z jedné hřídele na druhou. Kromě této základní funkce, kterou plní každá hřídelová spojka, mohou mít hřídelové spojky i další vlastnosti umožňující: • vyrovnávání menších radiálních, axiálních i úhlových odchylek hnací a hnané hřídele, • tlumení rázů mezi hnací a hnanou hřídelí, • odpojení hnacího a hnaného stroje při přetížení, • plynulý rozběh hnané hřídele,

154

• odpojování a spojování hnací s hnanou hřídelí a to buďto za klidu nebo při otáčení hřídelí, • zabezpečení toku kroutícího momentu pouze jedním směrem. 13.1.2 Základní rozdělení spojek

Základní rozdělení hřídelových spojek je podle způsobu přenosu krouticího momentu: • mechanicky neovládané spojky, • mechanicky ovládané spojky, • hydraulické spojky, • elektromagnetické spojky.

13.1.3 Mechanicky neovládané spojky Spojení hnací a hnané hřídele je u této skupiny spojek zabezpečeno mechanickým kontaktem. Funkce spojky je předem nastavená (závisí na parametrech spojky) a spojku nelze ovládat vnějším signálem. Rozdělení mechanicky neovládaných spojek je na obr. 13. 2.

155

Obr. 13.2 Rozdělení mechanicky neovládaných spojek. 13.1.3.1 Nepružné spojky Podle obr. 13.2 se mechanicky neovládané nepružné spojky dělí na 2 skupiny: pevné spojky (tyto umožňují pouze základní funkci spojek – přenos kroutícího momentu) a vyrovnávací spojky (kromě přenosu kroutícího momentu umožňují tyto spojky také vyrovnání nepřesnosti hnací a hnané hřídele – buďto v radiálním směru nebo v axiálním směru nebo nerovnoběžnost, příp. kombinace těchto nepřesností). Nejjednodušší spojkou je trubková spojka. Jedná se vlastně o jednoduchou trubku, která má vnitřní průměr stejný jako je průměr konců hřídelí. Uvnitř je vyrobena drážka pro pero a tato trubka je nasunuta na konec hnací a hnané hřídele. U této spojky plní trubka funkci hnacího, hnaného i spojovacího členu. Spojka je sice velmi jednoduchá, ale vyžaduje přesně shodnou polohu os hnací a hnané hřídele. Její další nevýhodou je

156

nutnost posuvu hnací nebo hnané hřídele při montáži, což u těžkých strojů může být problém. Tuto nevýhodu odstraňuje korýtková spojka (obr. 13.3). Princip její funkce je stejný jako u spojky trubkové, pouze trubka je podélně rozdělena na 2 části („korýtka), takže při montáži se pouze přiloží k hnací a hnané hřídeli a stáhnou se pomocí šroubů k sobě. U těchto spojek není nutné pero, protože spojka může fungovat jako třecí spojka. Většinou se ale pro přenos kroutícího momentu pero používá.

Obr. 13.3 Korýtková spojka Na obr. 13.4 je zobrazena kotoučová spojka, což je jedna z nejčastěji používaných pevných neovládaných spojek.

157

Obr. 13.4 Kotoučová spojka

Závity jsou určeny pro šrouby pro axiální pojištění hřídelí v kotoučích spojky. Vzájemné osazení v obou kotoučích spojky slouží k jejich vystředění. Důležitá je skutečnost, že jsou použity klasické a ne lícované šrouby. Znamená to, že kroutící moment se přenáší pouze třením mezi kotouči spojky a šrouby nesmí být namáhány na střih a musí být dostatečně utaženy, aby přítlačná síla vyvolala velkou třecí sílu. Osazení na vnějším obvodu kotoučů spojky je provedeno jako kryt hlav šroubů a matic z bezpečnostních důvodů, aby nemohlo dojít k poranění v případě přiblížení se k rotující spojce.

Druhou skupiny mechanicky neovládaných nepružných spojek tvoří spojky vyrovnávací, které umožňují vyrovnat (do určité míry) vzájemnou nepřesnou polohu hnací a hnané hřídele. Mezi vyrovnávací spojky se řadí např. axiální ozubcová spojka (obr. 13.5), která je podobná spojce s čelními zuby. Boky zubů jsou ovšem rovné a při axiálním posunu hřídelí nevzniká mezi oběma polovinami spojky radiální vůle. Středění obou polovin této spojky zajišťuje středicí kotouč. Při příliš velkém oddálení obou polovin spojky od sebe

158

je styková plocha zubů natolik malá, že tlak mezi zuby může tyto zuby poškodit. Proto musí být axiální pohyb omezen.

Obr. 13.5 Axiální ozubcová spojka Velmi často používanou vyrovnávací spojkou je kloubová čepová spojka známější pod názvem kardan (obr. 13.6). Jedná se o jeden (a) nebo dva (b) klouby, které jsou konstrukčně vytvořeny jako dvojice vzájemně kolmých čepů. Toto kloubové uložení umožňuje dosažení poměrně velkého radiálního posunu hnací a hnané hřídele. Typické použití kardanu je u nákladních automobilů nebo pro pohon dynam na podvozcích osobních vlakových vagónů.

159

Obr. 13.6 Kardan 13.1.3.2 Pružné spojky Pružné spojky jsou schopny akumulovat část vstupní energie a tím tlumit rázy mezi hnací a hnanou hřídelí. Při akumulaci energie dochází ke vzájemnému pootočení hnacího a hnaného členu. Závislost tohoto pootočení na velikosti zatížení spojky se nazývá charakteristika spojky (obr. 13.7). Ta může být buďto lineární (a), c) nebo nelineární (b), d). Pokud část energie zůstane naakumulována ve spojce, mluvíme o tzv. tlumicí spojce (c), d). Podle konstrukce může pružnost spojky vyvolat buďto kovový pružný člen (kovová pružina) nebo nekovový pružný člen (pryž). Ukázkou pružné spojky s kovovými členy je spojka se šroubovitými pružinami (obr. 13.7), které jsou vloženy mezi výčnělky (zuby) vytvořenými na vnějším povrchu jedné části spojky a vnitřním povrchu druhé části spojky. Tato spojka umožňuje pružnost pouze při otáčení jedním směrem.

Obr. 13.7 Spojka se šroubovitými pružinami

160

Obr. 13.8 Charakteristika pružiny Dalším příkladem spojky s kovovými pružnými členy je tzv. Bibi spojka (spojka s hadovitými pružinami) – obr. 13.9.

161

Obr. 13.9 Bibi spojka

Jedná se o 2 stejná kola s vnějším ozubením, která jsou umístěna vedle sebe. Mezi zuby je provlečena kovová pružná páska (jakoby „prošita“ střídavě na jednu a druhou strany), která je uzavřena v nekonečný pásek. Při přenosu krouticího momentu se tento pásek prohýbá a tím spojka pruží. Typickou ukázkou pružné spojky s nekovovými členy je čepová spojka - obr. 13.10. Je konstrukčně obdobná kotoučové spojce, ale na spojovacích šroubech (zde čepech) jsou navlečena pryžová pouzdra. Na rozdíl od kotoučové spojky se zde krouticí moment nepřenáší

třením,

ale

spojovací

členy

jsou

namáhány

na

střih.

Z důvodu

rovnoměrnějšího rozložení sil jsou pryžová pouzdra střídavě vkládána do hnacího a hnaného členu (na rozdíl od zobrazení v obr. 13.10).

162

Obr. 13.10 Čepová spojka Obecně se dá shrnout, že pružné spojky s kovovými členy jsou výrobně složitější (tedy i dražší), ale mají vyšší životnost. Pryžové spojky jsou sice jednodušší (levnější), ale díky stárnutí pryže je jejich životnost nižší. Také jejich možné zatížení je menší než u kovových pružin. 13.1.4 Mechanicky ovládané spojky Mechanicky ovládané spojky umožňují kromě spojení hnané a hnací hřídele ještě ovládání tohoto spojení. Toto ovládání může být buďto vnějším vlivem nebo samočinné. Mechanicky ovládané spojky se dělí podle toho, k čemu slouží – viz obr. 13.11.

163

Obr. 13.11 Rozdělení mechanicky ovládaných spojek 13.1.4.1 Výsuvné spojky Výsuvné spojky umožňují odpojení hnací a hnané hřídele a to buďto za chodu stroje nebo v klidu. Výsuvné spojky mají mít tyto vlastnosti: • lehké, rychlé a bezrázové zapínání a vypínání,

164

• spolehlivé spojení hnací a hnané hřídele po zapnutí, • malé opotřebení a zahřívání (u třecích spojek) a to i při velké frekvenci zapínání • co nejmenší rozměry Jak je uvedeno v obr. 13.10, můžeme tyto spojky rozdělit buďto podle způsobu zapínání (mechanicky, hydraulicky, pneumaticky nebo elektricky řazené) nebo podle způsobu přenosu kroutícího momentu (zasouvané za klidu – zubové se zuby umístěnými buďto na obvodu nebo na čelech hnacího a hnaného členu; třecí – čelní, kuželové, válcové). Častěji se využívají třecí spojky, neboť umožňují zapínání a vypínání spojky za chodu stroje, což je typické např. u automobilů.

Obr. 13.12 Lamelová spojka Kroutící moment se přenáší z hnací hřídele 1 přes těleso 3 na vnější lamely 6. Tyto lamely jsou uloženy střídavě s lamelami hnané části 5, které jsou k hnacím lamelám 6 přitlačovány kroužkem 5 pomocí přítlačných pák 9 (rovnoměrně uložených po obvodu spojky). Tyto páky jsou ovládány posuvem objímky 13. Velikost přítlačné síly je nastavena maticí 12, která je pojištěna pojistkou 10 ovládanou páčkou 11. Při stlačení lamel na sebe vznikají třecí síly, které přenesou kroutící moment přes hnané těleso 4 na hnanou hřídel 2. Pokud spojka pracuje v olejové lázni, jsou stykové plochy lamel ocelové. Pokud nejsou lamely mazány, používá se na výrobu lamel Ferdo nebo kovokeramické

165

materiály. Tento typ spojky se používá např. u obráběcích nebo textilních strojů, u motocyklů atd.

13.1.4.2 Pojistné spojky

Další velmi používanou skupinou spojek jsou pojistné spojky, které zamezují přetížení strojů. Při překročení nastaveného momentu se samy vypínají buďto porušením pojistného elementu nebo vyklouznutím spojovacího členu nebo prokluzem hnacího a hnaného členu. Typickou ukázkou pojistné spojky s porušením pojistného elementu je pojistná spojka se střižnými kolíky (obr. 13.13). Jedná se vlastně o kotoučovou spojku, kde je místo spojovacích šroubů použit kolík pevnostně dimenzovaný na střih tak, že dosažení nastaveného momentu se přestřihne. Tato spojka má výhodu v bezpečném odpojení hnací a hnané části, ovšem zprovozuschopněni spojky vyžaduje výměnu spojovacího členu (kolíku). Kolík je uložen v kalených pouzdrech, aby nedocházelo k otlačení jeho povrchu a aby byl namáhán na čistý střih.

Obr. 13.13 Pojistná spojka se střižným kolíkem

Výhodou tohoto typu pojistných spojek je bezpečné a trvalé odpojení hnacího a hnaného členu při přetížení. Nevýhodou je nutná výměna spojovacího členu, což vyžaduje alespoň

166

částečnou demontáž spojky a tím i po určitou dobu odstavení zařízení.

13.1.4.3 Rozběhové spojky Ze vzorce pro výpočet kroutícího momentu při rotačním pohybu Mk = P / ω = P / (2 . π . n) je vidět, že při malých otáčkách přenáší spojka velký kroutící moment. Velikost tohoto momentu klesá se stoupajícími otáčkami. U spojek, které mají přenést vysoký výkon, by mohl nastat problém s dimenzováním spojky při malých otáčkách, tedy při rozběhu. Proto byly vyvinuty spojky, které se rozbíhají „naprázdno“ (bez zatížení) a hnací s hnaným členem se spojí až po dosažení určitých otáček. U rozběhové spojky podle obr. 13.13 má hnací člen 1 na svém obvodu „zuby“ s velkými mezerami, zatímco hnaný člen 3 má svůj vnitřní obvod hladký. Do mezer mezi zuby hnacího členu jsou volně vloženy segmenty 2 – spojovací členy. Začne-li se hnací člen otáčet, unáší s sebou pomocí zubů také spojovací segmenty. Při zvyšování otáček se zvyšuje odstředivá síla působící na spojovací segmenty. Tato odstředivá síla přitlačuje spojovací segmenty na vnitřní plochu hnaného členu. Mezi těmito plochami vzniká tření. V okamžiku, kdy třecí síla překoná odpor zatěžujícího kroutícího momentu, roztočí se i hnaný člen 3. Při poklesu otáček se spojka opět rozpojí. Navíc tato spojka může fungovat i jako pojistná třecí spojka.

obr. 13.14 Rozběhová spojka

167

13.1.4.4 Volnoběžné spojky U některých druhů spojení může za provozu dojít k tomu, že hnaná hřídel se otáčí rychleji než hřídel hnací. V těchto případech funguje hnací část jako brzda a může dojít k poškození hnacího stroje. Příkladem tohoto stavu je jízdní kolo při jízdě z kopce. První jízdní kola měly šlapadla pevně spojená s kolem a při jízdě z kopce se otáčela, takže pohyb nohou musel kopírovat rychlost jízdy. Aby se tomuto zabránilo, používají se volnoběžné spojky. Tyto spojky přenáší kroutící moment pouze směrem z hnací do hnané části a obráceně ne. U jízdního kola je to tzv. „cvrk“. Princip volnoběžné spojky je v obr. 13.14. Vnitřní hnací člen má přibližně trojúhelníkový tvar. Vnější hnaný člen má válcový tvar. Mezi těmito členy vznikají klínové mezery, ve kterých jsou umístěny spojovací členy – kuličky nebo válečky. Tyto spojovací členy mohou být do klínových mezer vtlačovány pomocí pružin. Směr otáčení u zobrazeného příkladu je ve směru hodinových ručiček. Při tomto směru otáčení se spojovací kuličky nebo válečky rozepřou v klínové mezeře mezi hnací a hnaný člen a pomocí tření se přenáší síla do hnaného členu. V okamžiku, kdy se hnaný člen začne otáčet rychleji než člen hnací, spojovací členy se uvolní a spojka se rozpojí.

168

Obr. 13.15 Volnoběžná spojka

13.1.5 Hydraulické spojky U hydraulických spojek je spojovacím členem kapalina. Výkon mezi hnacím a hnaným členem se přenáší pomocí vnitřního tření v kapalině. Proto se u těchto spojek využívají viskózní kapaliny – např. olej. Hydraulické spojky se dělí na hydrostatické a hydrodynamické. Typickým příklade hydrodynamické spojky je spojka uvedená na obr. 13.16.

Obr. 13.16 Hydrodynamická spojka Hnací hřídel 1 pohání hnací část 3, což je vlastně zvláštní kolo čerpadla, které má radiálně umístěné lopatky rozdělující prostor v kole na jednotlivé přepážky. Při rotaci

169

dochází vlivem otáčení lopatek k rotaci kapaliny v oběžném kole a tento proud kapaliny se šíří přes malou mezeru do hnaného kola 4, což je turbínové kolo. Toto kolo je také rozděleno radiálními lopatkami na přepážky. Proud kapaliny působí na lopatky kola 4 a roztáčí toto kolo, které pohání hnanou hřídel 2. Aby mohlo dojít k vzájemnému působení kolo čerpadla – kapalina – kolo turbíny, musí být mezi těmito členy vzájemný relativní pohyb. Tzn., že otáčky hnané hřídele jsou vždy menší než otáčky hnací. Tento rozdíl otáček se nazývá skluz. Skluz je tím větší, čím větší je přenášený krouticí moment. Hydrodynamická spojka tedy funguje současně jako spojka pojistná i pružná. Její nevýhodou je, že přenáší pouze menší výkony.

13.1.6 Elektromagnetické spojky U elektromagnetických spojek je spojovacím členem elektromagnetická indukce. Jejich funkce je analogická jako funkce elektromotoru nebo generátoru pouze s tím rozdílem, že rotační elektromagnetické pole je tvořeno rotováním obou částí stroje. Elektromagnetická indukce může být vyvolána buďto trvalými magnety nebo elektromagnety. Obdobně jako u hydrodynamických spojek je pro řádnou funkci spojky nutný skluz mezi hnací a hnanou částí.

13.2 Brzdy Brzdy slouží ke snižování rychlosti nebo k zastavení pohybu těles, též mohou zajišťovat jejich klidovou polohu. Při činnosti brzd se snižuje pohybová energie posuvných a rotačních hmot a mění se v tepelnou energii. Podle způsobu dosažení brzdového účinku jsou brzdy: • mechanické, účinek se dosahuje silovým stykem, tj. smykovým třením, • proudové, využívají vnitřního tření tekutin, • elektrické, využívají vzájemného působení magnetických polí statoru a rotoru brzdy.

170

Brzdy mají pro provoz strojů a zatížení velký význam. Na jejich spolehlivosti závisí bezpečnost provozu tj. zabránění nehodám, úrazům a škodám na majetku i zdraví a životech lidí. Některé stroje a zařízení bez brzd brzd ani nemohou pracovat (vozidla, jeřáby a další). Brzdy slouží ke snížení rychlosti nebo k zastavení pohybu břemene, pojížděcího ústrojí nebo vozu u vrátků, kladkostrojů, jeřábů, výtahů, u kolejových a silničních vozidel a letadel. Používají se také u zařízení zařízení pro zjišťování výkonů motorů, kdy se brzděním zjišťuje průběh krouticích momentů, i u dalších běžných a speciálních strojů a zařízení (např. u obráběcích strojů, u textilních strojů aj.). Hřídelové brzdy mají u rotujících hřídelů a s nimi spojených strojních strojních součástí otáčky omezit, snížit nebo zcela zastavit rotaci, popř. udržet v klidu, nebo také zatěžovat hnací stroje brzdicím momentem

obr. 13.17 Rozdělení brzd

171

13.2.1 Mechanické brzdy U mechanických brzd se dosahuje žádaného účinku silovým stykem, tj. smykovým (kluzným) třením mezi dvěma vhodně uspořádanými plochami. Podle účelu, který plní u daného stroje, rozlišujeme brzdy stavěcí a brzdy spouštěcí. Stavěcí brzdy zastavují posuvný nebo rotační pohyb po vypnutí motoru a zajišťují břemeno v zabrzděné poloze (např. u jeřábového kladkostroje). Zastavování je rovnoměrně zpožděné. Spouštěcí brzdy zajišťují spouštění břemene určitou stálou rychlostí. Brzda přitom překonává delší nebo kratší dobu moment břemene (např. spouštění břemene u stavebního vrátku). Brzdy spouštěcí jsou více namáhány a pří práci se více zahřívají než brzdy stavěcí. Všechny mechanické brzdy jsou třecí. Pro třecí dvojice platí stejné zásady jako pro spojky. Nejčastěji se tyto brzdy uvádějí v činnost pružinami a odbrzďují mechanicky, elektricky, hydraulicky nebo pneumaticky. Takový způsob uspořádání u brzd stavicích musí fungovat i při výpadku energie, kdy by mohlo dojít např. k pádu břemena. Je možná i opačná funkce, kdy se brzdy zapínají a vypínají pružinami. Toho se využívá např. tam, kde je třeba brzdit programově nebo razantně (např. u obráběcích strojů nebo tkalcovských stavů). Pro zvýšení brzdicího momentu a životnosti se funkční plochy brzd opatřují třecím obložením. Brzděním se kinematická energie přeměňuje v teplo. Proto je, zejména u spouštěcích brzd, nutná kontrola oteplení. Základní části každé brzdy je brzdový buben nebo kotouč a přítlačný člen.

13.2.1.1 Radiální brzdy U nich přítlačná síla směřuje do středu nebo ze středu brzděného hřídele. Čelisti mohou být uloženy vzhledem k bubnu vně nebo uvnitř. a)čelisťové – s vnějšími čelistmi

172

13.2.1.2 Čelisťové brzdy bubnové Používají se u jeřábů, výtahů a u kolejových a silničních motorových vozidel. Jsou s jednou nebo častěji se dvěma čelistmi, které vytvářejí brzdicí účinek přitlačením k rotujícímu brzdovému bubnu. Vnější čelisti jsou na pákách uloženy nehybně nebo pohyblivě. Brzdový buben a čelisti se vyrábějí z litiny nebo z oceli. U kolejových vozidel se používají čelisti bez obložení. Účinek brzdy se zvýší, obloží-li se třecí plochy čelistí vhodným materiálem. Na čelisti se obložení upevňuje zatlačením za ostré záseky a pojištěním páskem a šrouby, nebo se přinýtuje zapuštěnými měděnými, mosaznými či hliníkovými nýty, popř. se obložení na čelisti přilepí. Jednočelisťové namáhají brzděný hřídel na ohyb.

Obr. 13.18 Jednočelisťová bubnová brzda

173

Obr. 13.19 Dvoučelisťová bubnová brzda Užívají se hlavně dvoučelisťové, protože jednočelisťové namáhají brzděný hřídel na ohyb. Používají se zejména u zdvihadel a zemních strojů. Dvoučelisťové brzdy vnější mohou mít čelisti pevné, častěji však volně otočné v patkách. Třecí síla se snaží natáčet čelisti kolem otočného bodu. To způsobuje nerovnoměrné rozložení tlaku v brzdicí ploše. 13.2.1.3 Čelisťové s vnitřními čelisťmi Používají se u vozidel (bubnové brzdy). Čelisti jsou uvnitř brzdového bubnu a na jejich třecích plochách je nalepeno (dříve přinýtováno) obložení. Rozevírány jsou klíčem, který je ovládán u mechanických brzd pákou a bovdenem, u hydraulických či pneumatických kolovými válečky. Brzdový buben může být žebrován.

174

obr. 13.20 čelisťové brzdy- s vnitřními čelisťmi – bubnové brzdy 13.2.1.4 Pásové brzdy s vnějším pásem Používají se u ručních zdvihadel nebo u motorových zdvihadel s malými zdvihacími rychlostmi. Kolem litinového nebo ocelového bubnu mají opásaný ocelový pás bez obložení (f = 0,15 až 0,18) nebo obložený přinýtovanými destičkami z topolového dřeva (f = 0,25 až 0,3), popř. z feroda (f = 0,35 f je součinitel tření). Pás je připojen k brzdové páce, na kterou působí při brzdění síla F. Tloušťka ocelových pásů bývá 2 až 4 mm, šířka pásu b = 40 až 140 mm, dovolené napětí v tahu σDt = 30 až 50 MPa. Výhodou pásových brzd je - že jsou mnohem účinnější než čelisťové brzdy, - velkým úhlem opásání se dosáhne velká třecí práce, - síla F na konci brzdové páky může být až pětkrát menší než u brzd čelisťových. Nevýhodou je, - že se tahem pásu namáhá hřídel na ohyb, - opotřebení pásu není rovnoměrné, protože se tlak mezi pásem a brzdovým bubnem mění, - většinou se hodí jen pro jeden smysl otáčení. Vhodné jsou jako spouštěcí brzdy západkové. 13.2.1.5 Jednoduchá pásová brzda má jeden konec pásu uchycen pevně na konstrukci, druhý na páce brzdy.

175

Obr. 13.21 Jednoduchá pásová brzda b) pásové - s vnitřním pásem Z konstrukčního hlediska se nevyužívají. c) špalíkové jsou převážně kolové. Špalíky vozů bývají z topolového dřeva, u železničních vagonů a lokomotiv z litiny. U železničních vagonů je uspořádání podobné dvoučelisťové brzdě. Brzdy jsou ovládány vzduchovým brzdovým válcem, od něhož se brzdná síla přenáší na špalíky soustavou táhel a pák.

176

Obr. 13.22 Princip špalíkové brzdy železničních vagonů 13.2.1.6 axiální a) lamelové Jsou obdobou lamelových spojek. Vše, co bylo uvedeno o lamelových spojkách, platí i pro lamelové brzdy. Upevní-li se jedna část spojky nehybně a druhá se spojí s otáčivým hřídelem, dosáhne se axiálním posuvem příslušných elementů (lamel) brzdicího účinku.

Obr. 13.23 Axiální lamelové brzdy b) kotoučové Kotoučové brzdy se používají u moderních automobilů a motocyklů. Kotoučové brzdy brzdí třecím kotoučem, a to jednou nebo oběma čelními plochami. Brzdové destičky jsou opatřeny třecím obložením, které má vysokou odolnost. Kotoučové brzdy pracují na stejném principu jako kotoučové spojky s jakýmkoli ovládáním. Brzdicí část je spojena s rámem stroje a neotáčí se, a proto lze oproti spojce velmi zjednodušit přívod ovládací energie (elektřiny, tlakové tekutiny apod.). Z tohoto důvodu se hřídelové brzdy dodávají jako samostatná část strojů a nepoužívá se pro brzdění hřídelových spojek. Počet konstrukčních variant je značný. Jiným druhem jsou kotoučové brzdy vozidel a letadel. Nejde o brzdy hřídelové, protože brzdí jen kola volně otočná na ose. Kotoučové brzdy se uplatňují též při brzdění hřídelů obráběcích strojů.

177

Jejich výhodou je velmi rychlá reakce a možnost řízení pootočení hřídele jen o část otáčky. Kotouč brzdy zabírá na svém vnějším obvodu do věnce ráfku hlavního kola.

Obr. 13.24 Schéma kotoučové čelisťové brzdy 1- kotouč, 2 – brzdové čelisti s obložením, 3- písty, 4- těleso s brzdovými válci, 5,6 – kapalinové potrubí c) kuželové Jsou obdobou kuželových spojek. Vše, co bylo uvedeno o kuželových spojkách, platí i pro kuželové brzdy. Upevní-li se jedna část spojky nehybně a druhá se spojí s otáčivým hřídelem, dosáhne se axiálním posuvem příslušných elementů (kužele) brzdicího účinku. Kuželové spouštěcí brzdy se používají u ručních kladkostrojů, které mají pro větší účinnost převod nesamosvorným šnekem. Poklesu břemena brání rohatka se západkou a kuželová brzda, umístěná na hřídeli šneku v rohatce. Brzdu tlačí do záběru osová síla šneku. Brzda je automatická, protože brzdná síla se zvětšuje úměrně velikosti břemena.

178

Obr. 13.25 Samočinná kuželová brzda 1 - tažný řetěz, 2- řetězka, 3- šnek, 4- šnekové kolo, 5- řetězka pro řetěz břemene, 6 - brzdový kužel, 7- rohatka, 8 - západka, 9- ložisko brzdy, 10 - seřizovací šroub

13.2.2 Hydrodynamické – vířivé Používají se zejména na dlouhodobé zatěžování motorů ve zkušebnách. Je proto účelné, aby ztráty v brzdě byly co největší. Stator i rotor brzdy jsou řešeny tak, aby proudění v brzdě co nejvíce znesnadnily.

13.2.3 Elektrické brzdy Elektrické brzdy jsou brzdy indukční, u nichž se nejčastěji využívají vířivé proudy, popř. se u elektromotorů brzdí protiproudem nebo přepnutím do generátorového stavu.

13.2.4 Ovládání mechanických brzd Brzdy jsou v klidové poloze buď odbrzděny (u vozidel) nebo zabrzděny (u zvedacích zařízení).

179

Jejich ovládání, tj. odbrzdění nebo za brzdění, se provádí: -mechanicky mechanicky -hydraulicky hydraulicky -pneumaticky pneumaticky -elektromagneticky elektromagneticky -elektrohydraulicky elektrohydraulicky -samočinně samočinně Mechanické chanické ovládání rukou, nohou, závažím, pružinou lze použít použít jen u brzd s menším brzdným momentem. Hydraulické ovládání je typické u brzd osobních automobilů. Tlakem brzdového pedálu se stlačuje v hlavním brzdovém válci brzdová kapalina, která se potrubím rozvádí do brzdových válců jednotlivých kol. Písty brzdových válců pak ovládají čelisti. Současné automobily mají většinou navíc zařízení k posílení tlaku.

STUDIJNÍ MATERIÁLY KŘÍŽ, R. a kol., 1977. Stavba a provoz strojů I, Části strojů. strojů. Praha: SNTL. L13-C2-VL13 43f/25559. SHIGLEY HIGLEY J. E., CHARLES HARLES R. M., BUDYNAS BUDYNAS R. G.,, 2010. Konstruování strojních součástí. součástí Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80 978 80-214-2629 2629-0.

OTÁZKY A ÚKOLY

1. Jak se děli hřídelové spojky? 2. Jaký je úplný název Kardanu?

180

3. Jaká je nevýhoda trubkové spojky? 4. Co umožňují výsuvné spojky? 5. Co se stane se spojkou při při zmáčknutí spojkového pedálu u automobilu? 6. Co umožňuje volnoběžná spojka? 7. Co je skluz skluz u hydraulických a elektrických spojek?

KLÍČ K ŘEŠENÍ OTÁZEK 1. Hřídelové spojky se dělí na mechanicky neovládané, mechanicky ovládané, hydraulické a elektromagnetické spojky. 2. Úplný název kardanu je kloubová spojka. 3. Nevýhodou trubkové spojky je nutnost axiálního posunu hnacího a hnaného stroje při montáži a demontáži. demontáži 4. Výsuvné spojky umožňují vzájemné odpojení a spojení hnací a hnané části vlivem vnějšího impulzu. 5. Při zmáčknutí spojkového pedálu u automobilu se spojka rozpojí. 6. Volnoběžná spojka umožňuje předbíhání hnaného členu před hnacím. 7. Skluz Skluz u hydraulických a elektrických spojek je rozdíl hnacích a hnaných otáček. otáček

181

POUŽITÁ LITERATURA BLAŠKOVIČ, P., BALLA, J., DZIMKO, M., 1990. Tribológia. Bratislava: Alfa. ČERNOCH, S., 1977. Strojně technická příručka. Svazek 1. 13. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola 6.1.7., s. 640 – 642. DILLINGER, J. a kol., 2007. Moderní strojírenství pro školu i praxi. Vydání první. Praha: Europa-Sobotáles. ISBN 978-80-86706-19-1. DOLEČEK, J., HOLOUBEK, Z., 1988. Strojnictví I. 2. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. Bez ISBN. Kapitola 2.6., s. 33 – 35. FISCHER, U. a kol., 2004. Základy strojnictví. Praha: Europa-Sobotáles cz, s.r.o.. ISBN 8086706-09-5. HLUCHÝ, M., 1984. Strojárska technológia I. Praha: SNTL. JANÁČ, A. a kol., 1994. Technológia obrábania, montáže a základy strojárskej metrológie. Bratislava: STU, 316 s. ISBN 80-227-0698-1. JANYŠ, B., 1959. Prehľad strojového obrábania. Bratislava: Alfa, 1959. 156 s. KLESNIL M., LUKÁŠ P., 1975. Únava kovových materiálů při mechanickém namáhání. Academia Praha. KOCMAN, K., PROKOP, J., 2002. Výrobní technologie II. Obrábění. Brno, CERM. ISBN 80214-2189-4. KŘÍŽ, R. a kol., 1977. Stavba a provoz strojů I: Části strojů. SNTL - Nakladatelství technické literatury. Praha: SNTL. L13-C2-V-43f/25559. LEINVEBER, J., ŘASA, J. a P. VÁVRA, 1998. Strojnické tabulky. Druhé, zcela přepracované vydání. Praha: Scientia. ISBN 80-7183-123-9. NOVÁ, I., 2006. Technologie I. Slévání a svařování. Liberec, 169 s. ISBN 80-7372-052-3. NOVOTNÝ, J. a kol., 2006. Technologie I. Praha: Nakladatelství ČVUT, 227 s. ISBN 80-0102351-6. ONDRÁK M., SCHÜCK K., 1965. Šroubovité pružiny. SNTL, Praha.

182

PETROV V., BATANOV V., 1953. Ocelové pružiny: technologie výroby a ochrana proti korozi. SNTL, Praha. POŠTA, J., VESELÝ, P., DVOŘÁK, M., 2002. Degradace strojních součástí. Monografie Praha, ČZU. ISBN 80-213-0967-9. SHIGLEY, J. E., MISCHKE, Ch. R., BUDYNAS, R. G., 2010. Konstruování strojních součástí. Vysoké učení technické v Brně. Brno: VUTIUM. ISBN 978-80-214-2629-0. SKOČOVSKÝ, P. a kol., 2006. Náuka o materiály pre odbory strojnícke. Žilina: Vydavateľstvo ŽU, 349s. ISBN 80-8070-593-3. ŠTEPINA, V., VESELÝ, V., 1985: Maziva v tribologii. Bratislava: Veda. VINŠ, J., 1965. Kluzná ložiska. 1. vydání. Praha: Státní nakladatelství technické literatury. ZELENÝ, J., 2003. Stavba strojů a strojní součásti I. Computer Press, Brno. ISBN: 80-7226311-0. ŽIAČIK, A., BARBORÁK, O., FILO, M., LAHUČKÝ, D., BUCHA, J., 2008. Časti strojov I.: Vybrané kapitoly/. - 1. vyd. - Trenčín: TnUAD, 233 s. ISBN 978-80-8075-340-5.

ČSN 05 0000 – Základní pojmy při sváření. ČSN 015050 – Opotřebení materiálu. Názvosloví. [cit. 2012-07-08] http://www.bondy.cz/cs/technologie/detail/drazkovani-rovnoboke [cit. 2012-07-25] http://www.superto.cz/158041-drazkovani-rovnoboke-a-evolventni [cit. 2012-08-03]http://www.s2 group.cz/userfiles/produkty/0/0/76_0.jpg Pružiny. Ministerstvo hutního průmyslu a rudných dolů, Praha 1965 www.pruziny-velka.cz SKF podpora vzdělávání. Materiály pro výuku. Praha: duben 2009

Dostupný na internetu: http://www.tss.trelleborg.com/global/en/homepage/ http://www.exvalos.cz/kluzna-loziska---pouzdra/ku-pouzdra/

183

http://www.ksb.com/Kreiselpumpenlexikon_de/Pumpenlexikon/1562988/waelzlager. html

184

Části a mechanizmy stojů I

Recommend Documents