Obsah SLOVO ÚVODEM........................................................................................................................................Xy
P řístu p к ř e š e n í ....................................................................................................................... 35І S h rn u tí.................................................................................................................................. Důležité u p o zo rn ěn í.................................................................................................................. |
Úvod T eoretické základy...................................................... x» 1 . ČASTI A MECHANISMY STROJŮ (ČMS) SPECIALIZOVANÁ KONSTRUKČNÍ N A U K A ............................................................................. X»
1.1 T ech n ick é systém y (TS), vym ezen í ob lasti C M S .........................................xx 1.1.1 Výrobky a technické systém y....................................................................................... ц 1.1.2 S tupně kom plexnosti technických systém ů vym ezení úrovně, pojmu a obsahu C M S ................................................................ .xxi
1.2 T ransform ační p rocesy (TrP) v tech n ick ých sy sté m e c h ....................... xxi 1.3 V la stn o sti tech n ick ý ch s y s té m ů .......................................................................xxi 1.4 K onstru ování tech n ick ých systém ů z h led isek jejich v la s tn o s tí.. . 1.5 S tru k tu ry tech n ick ý ch s y s t é m ů .....................................................................xx’ 1.6 S ystem atick é u spořádán í p ozn atk ů o CMS - ap lik ace o b ecn é k o n stru k čn í n a u k y ............................................................................ 1.6.1 Celková stru k tu ra (obsahu Č M S )............................................................................. xx‘ 1.6.2 V nitřní s tru k tu ra poznatků o jednotlivých třídách T S -Č M S ...............................03 2 . FYZIKÁLNÍ z A k l a d y Č M S ............................................................................................................x r i
2.1 N ejběžn ější fyzik áln í v eličin y a jejich rozm ěry p o u žívan é v CMS................................................................................................... 2.2 Z atěžování čá stí a m ech anism ů strojů - zatěžován í těles a jejich s o u sta v ...................................................................................................... 2.2.1 Zatěžování části stroje __ zatěžování tělesa/soustavy pevně* spojených t ě l e s ........................................... • ^ 2.2.2 Zatěžování m echanism u stroje zatěžování soustavy vzájem ně pohyblivých t ě l e s ..............................................
v iii
Příručka strojního inženýra
x á e tí a m e c h a n is m ů s tr o jů - d e f o r m a c e tě le s 2.3 D eform ace c a s t .............................................................................................. I je jic h s o u s t a v ............ J . . ,i ctvoie 9 я i Deformace časti su oj - deformace tělesa/soustavy pevně spojených těles . xxxiv ~ с ^ я с е m echanism u stroje 2.3-2 ° е^ асе soustavy vzájem ně pohyblivých tě le s................................................ xxxvm ■p a t i CKÉ (KONSTANTNÍ) ZATĚŽOVANÍ A NAMÄHÄNÍ ČMS 5
STATICKÄ PEVNOST A DEFORMACE................................................................................... x x x ix
3
.! p ra c o v n í d ia g r a m m a t e r i á l u ............................................................................... x x x ix
3.2
P e v n o stn í p o d m ín k y p ř i s ta tic k é m n a m á h á n í ............................................... xl
3 2 1 Posuzování jednoosé n ap jato sti....................................................................................... xl 3 1.2 Posuzování víceosé n a p ja to sti..........................................................................................xl 3 3
V ybrané p e v n o s tn í h y p o té z y p r o ČM S (pro k o m b in o v a n é s t a tic k é n a m á h á n í ) .................................................................xli
3.3.1 Obecná trojosá napjato st určená (<7X, CTy, Oz, Tx, Zy, Tz, ) ......................................... xli 3.3.2 Prostorová napjato st určená hlavním i napětím i a x, CT2, CT3.....................................xli 3.3.3 Rovinná napjatost určená jedním norm álnym Ox a jedním smykovým napětím Tz ...................................................................................xlii 3.4
N ap ě tí a d e fo rm a c e p ř i z á k l. z p ů s o b e c h s ta tic k é h o n a m á h á n í .........x liii
3.4.1 Napětí a deformace při n am áhání ta h e m /tla k e m ...................................................xliii 3.4.2 Napětí a deformace při n am áhání sm ykem (za současného o h y b u ) ..................xliii 3.4.3 Napětí a deformace při n am áhání rovinným o h y b e m ........................................... xliv 3.4.4 Napětí a deformace při n am áh án í k r u t é m ................................................................ xlv 4 . DYNAMICKÉ (PROMĚNLIVÉ) ZATĚŽOVANÍ A NAMÁHÁNÍ ČMS DYNAMICKÁ (ÚNAVOVÁ) P E V N O S T ........................................................................................ x lv i
4.1 Z ák la d n í p o z n a t k y ....................................................................................................... x lvi 4.2 Mez ú n a v y - W o h le rů v d i a g r a m .......................................................................... x lv ii 4.3 Mez ú n a v y p ř i o b e c n é m h a r m o n ic k é m z a t í ž e n í ........................................ x lv iii 4-3.1 Smithův d ia g ra m .......................................................................................................... xlviii 4-3.2 Haighův d ia g ra m ............................................................................................................ xlix 4-4 F a k to ry o v liv ň u jíc í m e z ú n a v y .................................................................................... 1 ^•4.1 Vliv vrubu - součinitel vrubu ß ..................................................................................... 1 ^ j | | $ v velikosti součásti - součinitel velikosti součásti V........................................... liii
O b e c n é strojní č á sti I
4.4.3 Vliv jak o sti povrchu —součinitel jakosti povrchu Ijp........................ 4.4.4 Vliv zpevnění povrchu - součinitel zpevnění povrchu к ...................
4.5
P ev n o stn í podm ínky při d ynam ickém n a m á h á n í................
4.5.1 S nížená mez únavy pro vrub na součásti (odst. 4.4) při obecném harm onickém zatížení - úprava Haighova (a Sm ithova) diagram u 4.5.2 Bezpečnost p ři jednoosém obecném harm onickém nam áhání v m ístě vrubu na so u č á sti. 4.5.3
Bezpečnost při kombinovaném obecném harm onickém nam áhání v m ístě vrubu na so u č á sti........................................................................
Kapitola A Spoje........................................................................... 1 . S P O JE - ZÁKLADNÍ POZNATKY...........................................................................................
1.1. C h a ra k ter istik a ............................................................................................... 1.2 V n ější zatížen í sp o je........................................................................................ 1.3 P rin cip y p řen osu zatížen í ve sp oji................................................................. 1.4 V n itřn í za tížen í a n am áh ání sp o je............................................................ 1.4.1 Řezy (myšlené) v m ateriálu spoje..................................................................... 1.4.2 Styky povrchů ve sp o ji........................................................................................ 2.
S P O JE S JEDNODUCHÝMI ELEMENTY PRO PŘENOS Z A T ÍŽ E N Í....................
2.1 Spoje čep y (čep ové s p o j e ) ................................................... 2.1.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)..................................... 2.1.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v lastn o sti). 2.1.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)................................................... 2.1.4 Poznatky pro n ávrh a k o n tr o lu ..............................................
2.2
Spoje k olík y (kolíkové s p o j e ) .......................................
2.2.1 C h a ra k te ristik a (konstrukční znaky)..................................... 2.2.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v lastn o sti). 2.2.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)................................................... 2.2.4 Poznatky pro náv rh a k o n tr o lu ..............................................
2.3
Spoje p ery a k lín y (spoje na p era a k l í n y ) ..............
2.3.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)..................................... 2.3.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).
Příručka strojního inženýra
233« ^ Р » гі» ѵ1Т
Я,Ш ,................................................................... зо
. ‘з 4 PoznatÖ P™ n á v r b a k 0 ” ................................................................................... ; 4 sp o je d r á h a m i ( d r á ž k o v é s p o je ) .......................................................................... 32 t , i Charakteristika (konstrukcn. znak y )............................................................................32 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).......................................32 2 4 3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)..........................................................................................36 2 4 . 4 Poznatky pro n ávrh a k o n tr o lu .....................................................................................37 2
5 Spoje p o ly g o n y (p o ly g o n o v é s p o j e ) ........................................................................40
2
5.1 Charakteristika (konstrukční znaky)............................................................................40 5 2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).......................................40
9
2.5.3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti) ..............................................................................
42
2.5.4 Poznatky pro návrh a k o n tr o lu ..................................................................................... 44 3.
SPOJE S VYUŽITÍM TŘENÍ PR O PŘEN O S ZATÍŽENÍ........................................................... 4 6
3.1 Spoje n a lis o v á n ím (n a lis o v a n é s p o j e ) ...................................................................46 3.1.1 Charakteristika (konstrukční znaky)............................................................................46 ! 3.1.2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)..................................... 46 !
3.1.3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................ 47 3.1.4 Poznatky pro návrh a k o n tr o lu .....................................................................................48 3.2 Spoje s e v ř e n ím ( s v ě m é s p o j e ) ................................................................................5 6 3 .2 . 1
Charakteristika (konstrukční znak y )............................................................................56 3.2.2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).......................................56 5 3.2.3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................ 59 9 3.2.4 Poznatky pro návrh a k o n tr o lu .................................................................................... 60 3.3 Spoje u p ín a c ím i ( r o z p ě r n ý m i) k r o u ž k y .................................................................63 ’
3 .3 . 1
Charakteristika (konstrukční znaky)...........................................................................63
3.3.2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).......................................64 ■3 . 3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)..........................................................................................64 4
>4
3 3 4
Poznatky pro návrh a k o n tr o lu .................................................................................... 65
4 SP° J E S VYUŽITÍM MATERIÁLU PRO PŘENOS ZATÍŽENÍ.................................................. 6 8 1
Spoje m a te riá lo v ý m i s ty k y a p ř e c h o d y .................................................................6 8
^ *lara*tte r' s t’*ta (konstrukční znak y )............................................................................6 8 j j ^ avební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).......................................6 8 ' ■ M astnosti (vnější v la s tn o s ti)..........................................................................................69
112
O b e c n é strojní č á sti I
4.1.4 Poznatky pro n ávrh a k o n tr o lu ...............................................................................
4.2 Spoje svary (svarové sp o je)............................................................................... 4.2.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)..................................................................... 4.2.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)
.......................
4.2.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................ Л 4.2.4 Poznatky pro náv rh a k o n tr o lu ................................................................................... Щ
4.3
Spoje pájkou (pájené s p o j e ) ..........................................................................
4.3.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)..................................................................... 4.3.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)................................ 4.3.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti) ................................................................................... 4.3.4 Poznatky pro n ávrh a k o n tr o lu ...............................................................................
4.4 Spoje lep id lem (lep en é s p o je ).......................................................................... 4.4.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)..................................................................... 4.4.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v lastn o sti)................................ 4.4.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................ 9 4.4.4 Poznatky pro n áv rh a k o n tr o lu ....................................................................................9 5 . S P O JE S PŘ ED EPJA TÝ M I ELEMENTY PRO PŘENOS ZATÍŽENÍ.......................................92
5.1 Spoje šrou b y a zá v ity (šroubové a závitové s p o j e ) ......................................92 5.1.1 C h a ra k te ristik a (konstrukční znaky)..................................................................... 5.1.2 Stavební s tru k tu ra (základní) (elem entární konstrukční v la s tn o s ti)........... 5.1.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)......................................................................................18 5.1.4 Poznatky pro náv rh a k o n tr o lu ................................................................................. 1Я
5.2
Spoje zděřem i (zděřové s p o j e ) ........................................................................ 124
5.2.1 C h a ra k te ristik a (konstrukční znaky)......................................................................■lj 5.2.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)...................................1® 5.2.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)......................................................................................Ч 5.2.4 Poznatky pro náv rh a k o n tr o lu ............................................................................ .. • Щ
Kapitola в Přenosové č á s ti......................................................... 1.
i
PŘENOSOVÉ ČÄSTI - ZÄKLADNÍ PO ZN ATK Y.....................................................................Щ
1.1 C h arak teristik a........................................................................................................ *j 132 1.2 V nější ú čin k y n a p řen osové č á s ti.....................................................................
xii
Příručka strojního inženýra
- „tíŤení a nam áhání p řen osové č á s ti................................................133 1 3 Vnitřm zatizem 2 TUHÉ PŘENOSOVÉ Č A ST I...............................................................................................................1 3 3 71«. tační přenosové části - h říd ele, osy apod ................................................... 133
! '! C h a ra k te ristik a (konstrukční znak y )..........................................................................133 2-і’ , „н-nktura (elem entární konstrukční v la stn o sti)..................................... 134 2 12 Stavební siru* 2 l 3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................137 2 1 A Poznatky pro návrh a k o n tr o lu ................................................................................... 138
Kapitola С Otočná uložení............................................................ 159 1 OTOČNÁ ULOŽENÍ - ZÄKLADNÍ POZNATKY........................................................................... 1 6 0
Щ Charakteristika
(konstrukční z n a k y ) ..............................................................160
1.2 Mazání uložení ( lo ž is e k ) .................................................................................... 160 1.2.1 Účel m a z á n í..................................................................................................................... 160 1.2.2 M aziva.............................................................................................................................. 161 1.2.3 Mazací so u stav y.............................................................................................................. 163 2. OTOČNÉ ULOŽENÍ S VALIVÝM DOTYKEM (V A LIV É)..........................................................1 6 4
2.1 Uložení s valivým i lo ž is k y .....................................................................................164 2.1.1 Charakteristika (konstrukční znaky).
................................................................ 164
2.1.2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).....................................164 2.1.3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)....................................................................................... 171 2.1.4 Poznatky pro návrh a k o n tr o lu 171 ' 3 . OTOČNÁ ULOŽENÍ S PLOŠNÝM DOTYKEM (KLUZNÁ)....................................................... 1 8 6
Charakteristika (k on stru kční z n a k y ) ..................................................................... 1 8 6 3.1 Uložení s hydrodynam ickým i lo ž is k y ........................................................... 186 3-1.1 C harakteristika (konstrukční z n ak y )......................................................................... 1 8 6 3-1-2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti).....................................186 3-1-3 Vlastnosti (vnější v la s tn o s ti)........................................................................................194 1,4
Pozr>atky pro náv rh a k o n tr o lu ................................................................................195
3 2 ^ ození s hydrostatickým i a aerostatick ým i lo ž is k y ................................2 0 2
3 2 2 Charakteristika
O b e c n é strojní č ásti I
xiii
O bsah
3.2.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti)................................................................................. ,,® 3.2.4 Poznatky pro n ávrh a k o n tr o lu ...........................................................................
3.3
U ložen í s m áloraazným i a bezm azným i lo ž is k y ....................................... й
3.3.1 C h arak teristik a (konstrukční znaky)........................................................................ 2( 3.3.2 Stavební stru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)................................ Я 3.3.3 V lastnosti (vnější v la s tn o s ti).......................................................................... 3.3.4 Poznatky pro návrh a k o n tr o lu .............................................................................. Д
Kapitola D Hřídelové s p o jk y ........................................................ 2iJ 1 . HŘÍDELOVÉ SPOJKY - ZÁKLADNÍ PO ZN A TK Y ..................................................................... 2lj|
1.1 C h arak teristika (k on stru kční z n a k y ) ............................................................. 212
1.2 V nější zatížen í s p o j k y ...........................................................................................214
1.3 O becné pozn atk y pro návrh a k o n t r o lu ........................................................ 21S
2 . MECHANICKÉ SPO JK Y N ERO ZPO JO VA NÉ............................................................................. 218
2.1 Spojky (nepružné) p e v n é ...................................................................................... 218 2.1.1 Spojky (nepružné) pevné o b e c n ě ........................................................................... -Ш Я
2.1.2 Spojka trubková s k o lík y ............................................................................................. 21S
2.1.3 Spojka k o rý tk o v á ........................................................................................................... 22( 2.1.4 Spojka přírubová/kotoučová
•>,V
2.1.5 Spojka s čelním ozubením ( H irth o v a ).................................................................
Spojky (nepružné) v y r o v n á v a c í...................................................................... Щ
2.2
v с
2.2.1 Spojky (nepružné) vyrovnávací obecně.................................................................... - Щ 2.2.2 Spojka vyrovnávací tru b k o v á .................................................................................... . Щ 2.2.3 Spojka vyrovnávací k o lík o v á
•• Щ
2.2.4 Spojka vyrovnávací ozubcová................................................................................... •Щ 2.2.5 Spojka vyrovnávací s křížovým kotoučem (Oldhamova spojka)
•
2.2.6 Spojka vyrovnávací s klouby (Hookeův kloub)........................................................ Щ 93
2.2.7 Spojka vyrovnávací z u b o v á ................................................................................ "-Щ /к
2.3
Spojky p r u ž n é .........................................................................................................^
2.3.1
xiv
22 Spojky pružné obecně................................................................................................... л
Příručka strojního inženýra
. , «polky k o to u čo v é .............................................................................................. 234 2.3-2 P r*1 s integrovaným i pružným i tě le s y .....................................................236 2.3.3 PružD s vloženými pružným i t ě l e s y ............................................................. 237
...................................................................... z ‘
Р г » « « к^ к”ѴОѴУШ,РГ° “
‘.........................................................
,
2 3*7 P r u ž n ě spojky m em bránové........................................................................................ 5.
MECHANICKÉ SPOJKY O V L Á D A N É ....................................................................................... 2 4 5
3 1 Z ák lad n í p o z n a tk y ............... *............. 243 3*1 Д C h a r a k t e r i s t i k a (konstrukční znak y ) ............................................................................................... 243 3.1.2 Ovládací z a říz e n í............................................................................................................ 243 3.2 Spojky v ý s u v n é z u b o v é ..............................................................................................246 3.2.1 Spojky výsuvné zubové obecně..................................................................................... 243 3 2.2 Výsuvné čelní zubové s p o jk y ....................................................................................... 247 3.2.3 Výsuvné válcové zubové s p o jk y ...................................................................................250 3.3 Spojky v ý s u v n é t ř e c í .................................................................................................. 252 3.3.1 Spojky výsuvné třecí obecně..........................................................................................252 3.3.2 Výsuvné kotoučové/diskové třecí spojky.....................................................................253 3.3.3 Výsuvné lamelové třecí spojky..................................................................................... 259 4.
MECHANICKÉ SPOJKY A U TO M A TIC K É............................................................................... 2 6 3
4.1 Spojky p o jis tn é ......................................................................................................... 263 4.1.1 Charakteristika (konstrukční znaky)......................................................................... 263 4.1.2 Pojistné spojky s rozrušitelným i p r v k y .....................................................................263 4.1.3 Pojistné spojky v y sm e k á v a c í....................................................................................... 264 4.1.4 Pojistné třecí prokluzovací s p o jk y .............................................................................. 267
4.2 Spojky r o z b ě h o v é .....................................................................................................269 4'2'1 Charakteristika (konstrukční znaky)......................................................................... 269 4.2.2 Rozběhové spojky práškové (s neřízeným záběrem )................................................ 270 4.2.3 Rozběhové spojky segmentové (se záběrem řízeným p ru žin am i).........................270 4 3 Spojky v o ln o b ě ž n é ...................................................................................................271 4-3.1 Charakteristika (konstrukční z n ak y )......................................................................... 271 4 3-2 Vol«oběžné spojky axiálního t y p u .............................................................................. 271 • 3 Volnoběžné spojky radiálního t y p u ............................................................................272
O b ecn é strojní části I
O bsah
ті
Kapitola E A kum ulátory m echanické energie (A.M.E.)........21 1. A.M.E. - ZÁKLADNÍ PO ZN ATKY.................................................................................. j
1.1 A .M .E . - Základní p o z n a tk y .........................................................................
27i
1.1.1 C h a r a k te r is tik a .................................................................................................... 2. A.M.E. S VYUŽITÍM DEFORMACE M ATERIÁLU.......................................................
2.1 C h arak teristik a .........................................................................................................27i
2.1.1 C h a ra k te ristik a (konstrukční znaky)........................................................................ 2J( 2.1.2 Stavební s tru k tu ra (elem entární konstrukční v la stn o sti)................................... 27í
2.1.3 Z ákladní v lastn o sti........................................................................................................ 28! 2.1.4 Obecné poznatky pro návrh a k o n tro lu ....................................................................28(
2.2
P ru žin y n a p rincipu poddajných tvarú ......................................................... 28’
2.2.1 C h a ra k te ristik a (konstrukční znaky)........................................................................ 2 |
2.2.2 Pružiny prutové (p o d é ln é )...........................................................................................281
2.2.3 P ru žin y kroužkové (prstencové)..................................................................................28í 2.2.4 P ružiny ta líř o v é ........................................................................................................ . Я 2.2.5 P ružiny šroubovité tažné / tla č n é ........................................................................• -^Я
2.2.6 P ružiny lis to v é ................................................................................................................28 2.2.7 P ružiny tyčové to r z n í.......................................................................................... .. ■Я Ш 2.2.8 P ružiny sp irá lo v é ................................................................................................. ■- Д 9 2.2.9 Pružiny šroubovité z k r u tn é ...................................................................................... •Я
2.3
P ru žin y n a p rincipu poddajných m ateriálů - p ru žiny p ry žo v é..........30
2.3.1 C h a r a k te r is tik a ....................................................................................................2.3.2 S tavební s tr u k tu r a ................................................................................................. ' 3 1 2.3.3 Z ákladní specifické v la s tn o s ti.......................................................................... .. 2.3.4 Z ákladní poznatky pro n áv rh a k o n tro lu ......................................................... ■■■Ji
L iteratura. R e js tř ík
xvi
Příručka strojního inženýra
.1 ••i
