STROJNICTVÍ - PROJEKT OB21

STROJNICTVÍ - PROJEKT OB21 Témata

hodin

str.

1. Mechanické spojovací prvky 2. Šroubové spoje 3. Matice 4. Jištění šroubových spojů 5. Namáhání spojů 6. Kolíkové spoje 7. Nýtové spoje 8. Lepené, pružné spoje 9. Hřídele a čepy 10. Kluzná ložiska 11. Valivá ložiska 12. Potrubí a armatury 13. Mechanické převody 14. Řetězové převody 15. Převody ozubenými koly

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

2-6 7-10 11-15 16-19 20-23 24-28 29-33 34-38 39-42 43-46 47-50 51-54 55-57 58-61 62-66

16. Mechanizmy kinematické

2

67-69

17. Čerpadla a kompresory

2

70-75

Vzorové příklady Použitá literatura

označení hodiny OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-001 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-002 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-003 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-004 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-005 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-006 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-007 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-008 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-009 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-010 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-011 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-012 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-013 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-014 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-015 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-016 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-017 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-1-018 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-2-001 OB21-OP-STROJ-STR-MAR-U-2-002

76-79 80

1

MECHANICKÉ SPOJOVACÍ PRVKY ZÁVITY Složením rovnoměrného otáčivého a rovnoměrného přímočarého pohybu ve směru osy otáčení, např. při pohybu bodu po povrchové přímce rotujícího válce, vzniká šroubovice. Posunutí bodu ve směru osy otáčení během jedné otáčky (při pohybu bodu po šroubovici) se označuje jako stoupání šroubovice. Tvoří-li šroubovice hranu závitu, mluvíme o stoupání závitu Ph. Rozvinutím šroubovice s pláštěm odpovídajícího válce do roviny vznikne trojúhelník, na kterém lze jednoduše zobrazit stoupání i úhel stoupání šroubovice α (obr. 1). Šroubovitá drážka v tělese (na válci nebo válcové díře) se označuje jako závit. Podobně lze vytvořit závit i na kuželové ploše, např. u vrutů.

Obr. 1: Šroubovice

■ Označování závitů (ČSN 01 4004) Důležité rozměry závitů (obr. 2) • velký (jmenovitý) průměr • střední průměr • malý průměr závitu

• profil závitu • vrcholový úhel závitu • rozteč (stoupání závitu)

Obr. 2: Označování závitu

2

■ Druhy závitů Závity strojních součástí, resp. součásti se závity, je možné dělit podle funkce, profilu závitu, smyslu otáčení nebo počtu chodů (tj. počtu šroubovitých drážek). Rozdělení závitů (závitových dílů) podle funkce (účelu použití) Spojovací závity slouží ke spojení dílů. Jsou vytvářeny na konstrukčních dílech a na šroubech a na maticích (obr. 3 nalevo). K zabránění uvolňování utažených šroubů (vyvolání otáčivého pohybu silou ve směru osy) se ke spojování používají jednochodé závity s trojúhelníkovým profilem, tj. s malým úhlem stoupání, a velkým vrcholovým úhlem. Závit je pak samosvorný i při malém koeficientu tření (při namazání). Osovou sílu působící na šroub je možné rozložit na dvě kolmé složky (obr. 4 a 5). Složka kolmá na třecí plochy FN vynásobená koeficientem tření dává třecí sílu FR, působící proti složce FH rovnoběžné s třecí plochou, snažící se otočit šroubem. Je-li úhel stoupání malý, je složka FH malá, složka FR velká a závit je samosvorný. Pohybové závity slouží k převádění otáčivého pohybu na přímočarý pohyb (obr. 3 napravo). Rozlišují se samosvorné a nesamosvorné pohybové závity. K samosvorným pohybovým závitům patří např. lichoběžníkové (trapézové) závity svěráků a suportů obráběcích strojů. Zatěžující axiální síla neotočí šroub z polohy nastavené točivým momentem. Samosvornost (a hlavně hysterezi, tj. mrtvý chod při střídání směru otáčení) je možné odstranit větším stoupáním, menším vrcholovým úhlem, ale především zmenšením koeficientu tření přechodem ze smykového na valivé uložení (kuličkový šroub). Takový přesný převod pohybu vyžadují suporty CNC obráběcích strojů. Tyto mechanizmy však musí být udržovány regulační smyčkou v nastavené poloze. Díky nepatrnému rozdílu mezi přídržnou a třecí sílou nedochází k odchylkám v nastavení vlivem odporu suportu při pohybu po kluzkých plochách. Nesamosvorné pohybové šrouby proto umožňují přesné nastavení polohy.

Obr. 3: Spojovací pohybový závit

Obr. 4: Nesamosvorný závit

3

Obr. 5: Samosvorný závit

Příklad: Na šroub s lichoběžníkovým závitem Tr20x4 a úhlem stoupání α = 4,05° působí axiální síla F = 8 kN a koeficient tření je 0,1. Jaká je třecí síla? Je závit samosvorný? Řešení: FH = F . sin α = 8000 N . 0,0706 = 565 N FN = F . cos α = 8000 N . 0,9975 = 7980 N FR = µ . FN = 0,1 . 7980 N = 798 N; FR = µ . FN = 0,12 . 7980 N = 958 N Závit je samosvorný, protože je tření větší než posouvací uvolňující síla (FR >FH). Protože tgα = 0,0708 < 0,1 = µ je závit samosvorný bez ohledu na velikost axiální síly.

Dělení závitů podle profilu Ostré závity. Metrické závity ISO mají vrcholový úhel 60° (obr. 6). Rozdělují se na metrické závity s hrubou roztečí (hrubé závity) a metrické závity s jemnou roztečí (jemné závity). Metrické závity s hrubou roztečí mají stoupání (rozteč) stanovené technickou normou podle jmenovitého průměru. Závit se označuje písmenem M a jmenovitým průměrem, např. M16. Metrické závity s jemnou roztečí mají při stejném jmenovitém průměru menší rozteč než metrické závity s hrubou roztečí. V označení závitu s kromě jmenovitého průměru uvádí také stoupání, resp. rozteč, např. M16 x 1,5. Whitworthův závit má vrcholový úhel 55° (obr. 7); rozměry závitu se uvádějí v palcích a namísto rozteče závitu se uvádí počet závitů na palec. Např. malý stativový závit má rozměr ¼" a 18 závitů na palec. Kromě válcových závitů se dělají vnější kuželové závity např. na trubkách a vrutech do dřeva.

Obr. 6: Metrický závit ISO

4

Obr. 7: Whitworthův závit

Stejný profil má i závit trubkový (válcový nebo kuželový). U válcového závitu se k písmenu G připisuje v anglických palcích přibližná velikost vnitřního průměru trubky, např. G1". Závit trubkový kuželový má stejný profil. Značí se např. KG ¾". Spojovací součásti se na kuželový závit snáze našroubují. Dosáhne se spolehlivého utěsnění spoje. Rovnoramenný lichoběžníkový (trapézový) závit. U rovnoramenných lichoběžníkových závitů je vrcholový úhel 30° (obr. 8). Používají se většinou jako pohybové závity, např. u vřetenového lisu. Označení závitu obsahuje zkratku Tr, jmenovitý průměr závitu a rozteč, např. Tr 24 x 6.

Obr. 8: Rovnoramenný lichoběžníkový závit

Nerovnoramenný lichoběžníkový (pilový) závit. Nerovnoramenné lichoběžníkové závity mají vrcholový úhel 33° (obr. 9). Kvůli nesymetrickému profilu závitu je lze jednostranně vysoce zatížit. Používají se většinou jako pohybové závity, např. pro upínací pouzdra soustruhů a frézek. V označení závitu se uvádí zkratka S označující závit, jmenovitý průměr a rozteč, např. S 24 x 5.

Obr. 9: Nerovnoramenný lichoběžníkový závit

Podle profilu závitu rozlišujeme především ostré, rovnoramenné lichoběžníkové (trapézové) závity a nerovnoramenné lichoběžníkové (pilové) závity. 5

Rozdělení podle smyslu otáčení Levé závity se zašroubovávají proti směru hodinových ručiček a používají se pouze tehdy, jestliže by se pravý závit uvolňoval, např. při upevnění brusného kotouče nebo levé kliky na jízdním kole, nebo je-li požadován určitý směr pohybu při daném směru otáčení, např. u vřetena příčného pohybu u soustruhu. Levý závit musí být označen připsáním písmen „LH“ (Left Hand), např. M 16-LH. Podle smyslu otáčení rozlišujeme pravé a levé závity. Rozdělení podle počtu chodů Vícechodé závity se používají tehdy, jestliže jsou požadovány velké axiální pohyby na jednu otáčku, např. u vřetenových lisů (obr. 10). U označení vícechodých závitů se za velikost stoupání (Ph) připisuje do závorky písmeno P a za něj velikost rozteče, např. Tr 32 x 18 (P6), (18:6 = trojchodý rovnoramenný lichoběžníkový závit s jmenovitým průměrem 32, stoupáním 18 mm a roztečí 6 mm).

Obr. 10: Jednochodý a dvouchodý závit

Podle počtu chodů rozeznáváme jednochodé a vícechodé závity. Opakování a prohloubení znalostí: 1. Jaké jsou nejdůležitější rozměry závitu? 2. Jak se rozdělují závity podle účelu použití? 3. Jaké úkoly plní spojovací závit?

6

ŠROUBOVÉ SPOJE Šroubové spoje se realizují maticovými šrouby, zavrtanými šrouby a závrtnými šrouby (obr. 1). U maticových šroubů se spojované díly utažením matice stáhnou mezi hlavu šroubu a matici. U zavrtaných šroubů se konstrukční díl sešroubuje s jinou součástí, ve které je vytvořen vnitřní závit. U závrtných šroubů nahrazuje hlavu šroubu matice.

■ Šrouby Šrouby mohou být namáhány (kromě namáhání tahem) smykem (s výjimkou lícovaných šroubů) a také ohybem. Aby se namáhání ohybem vyloučilo, srovnávají se případné nerovné dosedací plochy (např. na odlitcích) frézováním (obr. 1 uprostřed). Šrouby se rozlišují podle tvaru hlavy, rozměru dříku, rozměru závitu a jiných detailů (obr. 2, 3 a 4). Rozdělení podle tvaru hlavy Šrouby s šestihrannou hlavou poskytují očkovému, zástrčkovému i otevřenému stranovému klíči spolehlivou oporu pro přenos velkého momentu síly. Závit dosahuje u některých provedení až k hlavě, jindy je vytvořen jen částí dříku. Šrouby s válcovou hlavou s vnitřním šestihranem na zástrčný (imbusový) klíč se používá tehdy, když jsou vzdálenosti mezi šrouby malé nebo když hlava šroubu nesmí vyčnívat ze součásti. Šrouby s válcovou hlavou a vnitřním šestihranem se vyrábějí s vysokou (s = d) nebo nízkou hlavou . Zpravidla jsou tepelně zpracovány na vyšší pevnost. Šrouby s vnitřní hvězdicovou šestihrannou dutinou se utahují a povolují klíči Torx. Šrouby s šestihrannou hlavou a šrouby s válcovou hlavou s vnitřním šestihranem jsou nejpoužívanějšími šrouby ve strojírenství. Šrouby se zápustnou hlavou mají malou výšku hlavy. Používají se většinou tehdy, když se mají sešroubovat bez vyčnívajících hlav šroubů s malou tloušťkou stěn. Kuželovým tvarem hlavy vystřeďují při sešroubování součásti. Šrouby s jednoduchou drážkou v hlavě se utahují plochým šroubovákem. Plochý šroubovák nedrží v drážce příliš pevně, proto se přímá drážka na hlavě používá jen u šroubů s menšími průměry závitu. Upínací síly dosažitelné pomocí šroubů s drážkou v hlavě jsou podstatně menší než např. u šroubů s šestihrannou hlavou. Šrouby s křížovou drážkou je možné díky hlubší a větší ploše drážky a středícímu efektu křížové drážky utáhnout pevněji než šrouby s jednoduchou drážkou.

Obr. 1: Šroubové spoje

7

Obr. 2: Šroub se šestihrannou hlavou

Obr. 3: Tvary hlav šroubů

Rozdělení podle tvaru dříku Závrtné šrouby šetří vnitřní závit konstrukčních dílů, např. u turbín, motorů a ložiskových pouzder, protože jej neopotřebovávají třením při dotahování, dotahují se až matice při zašroubovaném nehybném šroubu (obr. 4). Pevným zašroubováním závrtného šroubu (při těsném lícování), např. pomocí utahováku, nebo zajištěním lepidlem se zabrání jeho otáčení při utahování a uvolňování matice. Závrtné šrouby se používají místo šroubů s hlavou tehdy, musí-li se spoj často uvolňovat. U pružných šroubů, např. pro ojnice a vysokotlaké přírubové spoje, se jejich dlouhý, tenký dřík při utahování elasticky protahuje (obr. 5). Pružné šrouby proto není nezbytně třeba 8

pojišťovat. Průměr dříku je cca 90% malého průměru závitu. Jestliže mají pružné šrouby splnit správně svou úloh, musí se montovat s velkou předpínací silou. Pružné šrouby se používají u dynamicky namáhaných spojů a při velkých délkách dříku.

Obr. 4: Použití závrtného šroubu

Obr. 5: Pružný šroub

Lícované šrouby se používají v případech, kdy musí šroubový spoj zachycovat příčné síly nebo jestliže má být zajištěna vzájemná poloha součástí (obr. 6). Spoje lícovanými šrouby jsou drahé, protože dřík šroubu musí být broušený a díra vystružená. Stavěcí šrouby se používají např. pro zajištění polohy náboje na hřídeli. Jejich konce jsou často zakalené a podle způsobu zajištění polohy na hřídeli různě tvarované (obr. 7). Šrouby do plechu jsou tepelně zpracovány na vyšší pevnost. Mají závit s ostrými hranami a velkým stoupáním (obr. 8). Používají se pro spojování plechů do tloušťky 2,5 mm. Při zašroubování vytvářejí vnitřní závit, jsou tedy samořezné. Závrtné šrouby se podobají šroubům do plechu, mají ale na začátku dříku navíc vrtací hrot pro vrtání díry pro závit (obr. 8). S těmito šrouby je možné vytvářet spoje, u kterých může mít provrtávaný materiál tloušťku až 10 mm. Protlačované závrtné šrouby vyžadují k zašroubování velké otáčky. Tlakem na šroub se dosáhne vývinu velkého třecího tepla mezi ostrým hrotem šroubu a plechem a plech se nataví. V nastaveném plechu vytvoří šroub nejprve otvor a v něm pak závit (obr. 9). Při chladnutí se plech s vnitřním závitem smrští a spoj se tím zpevní. Tyto spoje proto není potřeba jistit proti uvolnění.

Obr. 6: Lícovaný šroub

9

Obr. 7 Stavěcí šrouby

Obr. 8: Šroub do plechu a závrtný šroub

Obr. 9: Protlačovací závrtné šrouby

10

MATICE Matice se vyrábějí v různých tvarech podle účelu, ke kterému se používají (tabulka). Šestihranné matice se používají většinou ve spojení se šrouby s šestihrannou hlavou. Tahová síla působící ve směru podélné osy šroubu je hlavou šroubu a maticí přenášena na konstrukční části. Při utahování spoje se šroub natahuje, matice se naopak v osovém směru stlačuje. Tím vzniká rozdíl rozteče mezi závitem matice, který způsobí, že první nosný prvek matice je namáhán nejvíce. V následujících závitech matice pak namáhání postupně klesá (obr. 10).

Tabulka

■ Závitové vložky U materiálů s malou pevností ve smyku, např. u lehkých kovů, plastů a dřeva, se materiál tvořící vnitřní závity při velkém namáhání vytrhne. Tomu lze např. u hliníkových nebo duralových součástí zabránit použitím závitových vložek z profilovaného drátu kosočtvercového průřezu, který vytvoří pevný závit (obr. 11). Závitové vložky se používají také při opravách součástí kvůli poškozenému vnitřnímu závitu nebo k vyvložkování závitu pro často šroubovaný šroub, např. u upínacích desek univerzálních stavebnicových přípravků. Závitové vložky z legovaných ocelí jsou velmi pevné, proto může být při použití pevných ocelových šroubů navržen menší průměr závitu, než při použití standardního šroubového spojení. Tímto způsobem je možné dosáhnout úspor hmotnosti. Samořezné závitové vložky z mosazi pro měkké materiály s vnějším závitem samy vyříznou nebo vytlačí při usazování šroubováním závit v dílu ze dřeva nebo z plastu (obr. 11).

11

Obr. 10: Pokles axiální síly na závity se vzdáleností od dosedací plochy

Obr. 11: Závitové vložky

■ Třídy pevnosti šroubů a matic Šrouby. U šroubů se třída pevnosti udává dvěma čísly, např. 10.9 (tabulka 1 a obr. 12). Příklad: šroub se šestihrannou hlavou ISO 4017-M12 x 50 – 12.9. Pro výpočet minimální pevnosti v tahu Rm se první číslo vynásobí 100. Minimální mez kluzu Re, popř. mez průtažnosti 0,2 označována za Rp0,2 se vypočte násobením prvního čísla desetinásobkem druhého čísla. Kvůli nebezpečí trvalé deformace se nesmí u šroubů s minimální mezí kluzu Re, popř. mez průtažnosti 0,2 R0,2p překročit. Z bezpečnostních důvodů je přípustné napětí stanoveno pod touto hranicí. Poměr mezního a povoleného přípustného napětí se označuje jako bezpečnostní koeficient v.

12

Tabulka 1

Obr . 12: Označování pevnostních tříd šroubů

Přípustné tahové napětí

σ t príp. =

Re v

Průřez ohrožený tahovým namáháním je namáhaný průřez As. Ten se vypočítá nebo zjistí z tabulek (tabulka 2). Tahové napětí σt ve šroubu se vypočte jako podíl tahové síly F působící ve dříku šroubu a namáhaného průřezu As.

Tabulka 2

13

Tahové napětí

σt =

F As

Příklad: Zaslepovací příruba má být utěsněna n = 6 šrouby pevnosti třídy 10.9. Vyvolaná celková síla Fcelk = 288 kN, bezpečnostní koeficient v = 1,5. Jakou velikost musí mít použité šrouby?

Re 900 N / mm 2 = = 600 N / mm 2 v 1,5 F F 288000 N σ t príp = ; F = celk = = 48000 N As n 6 F 48000 N As = = = 80mm 2 σ t príp 600 N / mm 2

Řešení: σ t príp =

Zvoleno: M 12 (As = 84,3 mm2) S rostoucí třídou pevnosti šroubů musí mít spojované součásti kvůli vyššímu tlaku na plochu vyšší maximální pevnost v tahu (tabulka 1). Šrouby montované do slepých děr vyžadují při větší pevnosti šroubů nebo při jemnějším závitu, tj. při menší rozteči (stoupání) závitů větší hloubku zašroubování, aby se při plném zatížení nevytrhly. Matice. U matic se uvádí třída pevnost jedním číslem, např. 10. Příklad: Šestihranná matice ISO 4032 – M16 – 10. Vynásobením tohoto čísla 100 získáme minimální pevnost v tahu Rm. Matice, která má být spárována se šroubem, musí mít minimálně stejnou třídu pevnosti jako šroub (tabulka 3). Od třídy pevnosti 8 musí být na maticích třída pevnosti vyznačena (obr. 13).

Tabulka 3

14

Obr. 13: Uvedení pevnostní třídy na matici

15

JIŠTĚNÍ ŠROUBOVÝCH SPOJŮ Kontrolovaným utažením pomocí momentového klíče se v dříku šroubu nastaví požadovaná předpínací síla Fv, která zajišťuje šroubový spoj proti uvolnění při použitých dlouhých nebo pružných šroubů. V těchto případech není nutné spoje dále jistit. Třecí (silové) pojistky. Předpínací síla může slábnout tečením materiálu, např. plastickou deformací šroubu a slisováním. Slisováním označujeme např. zarovnání nerovností styčných ploch závitů a styčných dosedacích ploch hlavou šroubu. Třecí pojistky svou pružností změny rozměrů způsobené tečením a slisováním materiálu a zamezují tomu, aby předpínací síly a tím třecí síly mezi dosedacími plochami nepřípustně poklesly. Mezi třecí pojistky (obr. 14) patří prohnuté podložky a talířové pružiny, které se při kuželovém tvaru téměř plochého mezikruží liší pouze rozměry, a to výškou (strmostí) kuželové plochy a výškou obdélníkového průřezu kroužku. Talířové pružiny je možné skládat na sebe k dosažení větší délkové kompenzace. Další pružící prvky, např. dělené pružné podložky, ozubené podložky a vějířovité podložky, pruží pouze při malých předpínacích silách a u šroubů pevnostní třídy 8.8 nebo vyšší se proto nepoužívají. Pojistky proti otáčení šroubových spojů. U šroubových spojů, které jsou osově silně dynamicky (střídavými silami) namáhané, může docházet ke vzájemným kluzkým pohybům mezi šroubem a maticí, které jsou způsobeny deformacemi spojovacích prvků. Přitom může dojít ke vzájemnému otáčení a šroubový spoj se může uvolnit.

Obr. 14 Třecí pojistky

Pojistky proti otáčení šroubových spojů zabraňují jejich samovolnému uvolnění pootočením. Pro jištění šroubových spojů proti otáčení se používají šrouby a matice s ozubenou dosedací plochou a lepidla (obr. 15). Šrouby a matice s ozubenou dosedací plochou mají na dosedací ploše čelní ozubení, které se při dotažení spoje zatlačí do spojované součásti a tvarovým spojením tak zabrání samovolnému uvolnění. Šrouby a matice s ozubenou dosedací plochou 16

mají dobré pojistné vlastnosti, pokud je tvrdost spojovaného dílu menší než tvrdost vtlačovaného ozubení. Lepidlo, které se nachází např. na závitu šroubu, je uzavřeno v mikrokapslích a je obklopeno tenkou vrstvou tužidla. Při zašroubování mikrokapsle prasknou; lepidlo se smísí s tužidlem a během 24 hodin ztvrdne. Lepidla se mohou použít i u kalených dílů, které neumožňují použití ozubení.

Obr. 15 Pojistky uvolnění šroubových spojů otočením

Mechanické pojistky šroubových spojů. Šroubové spoje se mohou po uvolnění, např. vlivem vibrací, zcela rozšroubovat a rozpadnout. Mechanické pojistky šroubových spojů brání uvolnění sešroubovaných dílu a jejich oddělení. K mechanickému zajištění šroubových se používají např. korunové matice se závlačkou, pojistné podložky, naříznuté matice, matice s plastovými kroužky, drátové pojistky a plastem potažené šrouby (obr. 16).

Obr. 16 Mechanické pojistky šroubových spojů proti rozšroubování

■ Utahování šroubových spojů Při ručním utahování se šrouby s šestihrannou hlavou utahují většinou stranovým, očkovým nebo nástrčným klíčem, stavěcí matice se zářezy klíčem s ozubem. Šrouby s válcovou hlavou s vnitřním šestihranem se utahují inbusovým1 (zástrčným klíčem), šrouby s hvězdicovou 1

INBUS je zkratka německého Innensechskantschraube Bauer und Schaurte = šroub s vnitřním šestihranem firmy Bauer & Schaurte

17

šestihrannou dutinou klíčem torx, šrouby s drážkou plochým šroubovákem a šrouby s křížovou drážkou křížovým šroubovákem (obr. 18). Speciální šrouby se utahují speciálními nástroji.

Obr. 17 Klíče na matice a šestihranné hlavy šroubů

Obr. 18 Šroubováky a klíče na šrouby

Při utahování šroubového spoje předepsaným utahovacím momentem se šrouby utahují momentovým elektronickým klíčem (např. QuanTec s kontrolou dynamického kroutícího momentu) a nastavitelným momentem dotažení nebo nastavitelným úhlem dotažení, odměřovaným při zpětném pohyb, nastavením způsobu utažení (např. na mez kluzu) a nastavením typu šroubového spoje (obr. 19).

Obr. 19 Elektronicky nastavitelný momentový klíč

V sériové výrobě se používají šroubováky s pneumatickým, hydraulickým nebo elektrickým pohonem, které přenášejí předvolené točivé momenty, nebo impulsní utahováky, které na šroubový spoj přenášejí točivé rázy (točivé impulsy) z roztočeného setrvačníku (obr. 20). Protože u všech těchto způsobů utahování je velká část vynaloženého točivého momentu potřebná pro překonání velmi rozdílných tření mezi hlavou šroubu, popř. dostatečné předpínací síly je nutné volit z bezpečnostních důvodů velké průměrů šroubů.

18

Obr. 20 Hydropneumatický impulsní utahovák matic a šroubů

Bezpečnost šroubového spoje závisí na předpínací síle Fv dosažené při utahování šroubu. Při utahování s nastaveným úhlem dotažení se šrouby nejdříve přitáhnou k dosednutí určitým požadovaným utahovacím momentem. Poté se potřebné předpínací síly dosáhne dalším dotažením o nastavený úhel dotažení. Rozptyl předpínací síly je při tomto způsobu velmi malý. Proto se mohou použít menší průměry šroubů. Při utahovacím momentu, zvoleném v závislosti na mezi kluzu se šrouby dotáhnou do oblasti namáhání mezi elastickou a plastickou deformací. Tím se plně využije přípustné předpětí. Vzhledem k malému rozptylu předpínacích sil mohou být použity menší a tedy levnější šrouby. Přesného nastavení předpínací síly lze dosáhnout s využitím ultrazvukové techniky. Používají se k tomu účelu šrouby s piezoelektrickým měničem v podobě tenkého krystalu na hlavě šroubu, který má tloušťku jen 40 µm a převádí elektrický impuls přivedený z utahovacího zařízení na ultrazvukový impuls a následně sejme jeho odraz od konce šroubu a ten převede na elektrický impuls (obr. 21). Doba odezvy impulsu závisí na zatížení šroubu: s narůstající předpínací silou se zmenšuje rychlost ultrazvukových vln. Kromě toho musí zvukové vlny kvůli natažení šroubu urazit delší dráhu. Změna doby je přímo úměrná předpínací síle. Při dosažení požadované předpínací síly se utahování zastaví.

Obr. 21 Ultrazvukový snímač indikující kritickou změnu napětí materiálu šroubu

19

PŘENOS SIL A NAMÁHÁNÍ Při utahování matic nebo šroubů působí točivý moment (obr. 22). V závislosti na stoupání závitu vytváří tento točivý moment tahovou sílu (předpínací sílu) ve šroubu; ten se tím prodlužuje. Reakční síla stlačuje spojované díly a stahuje je k sobě (obr. 23). Tuto sílu označujeme jako předpínací sílu Fv. Při příliš velké předpínací síle se šroub plasticky deformuje a může prasknout.

Obr. 22 Moment síly při utahování šroubu

Obr. 23 Působení předpínací síly

Šrouby musí být přiměřeně utažené (ani příliš pevně ani příliš lehce). Bez zohlednění tření je maximální předpínací síla Fv závislá pouze na velikosti šroubu a materiálu šroubu. Kvůli tření v závitu je šroub namáhán nejen tahem, ale navíc i krutem. T tohoto důvodu musí maximální předpínací síla Fv se vzrůstajícím třením klesat (tabulka). Předpínací síla Fv je vytvářena utahovacím momentem MA. Při manuálním utahování je utahovací moment součinem působící síly F1 a účinné délky klíče l (obr. 22). Utahovací moment

M A = F1 .l

Kvůli nebezpečí, že se při příliš velkém utahovacím momentu šroub trvale zdeformuje nebo praskne, platí pro utahovací stanovené maximální hodnoty, které je možné zjistit z tabulek (tabulka). 20

Přípustné tabulkové hodnoty se překročí např. tehdy, když se rameno páky l plochého stranového klíče prodlouží trubkou.

Příklad: a) Jaká síla smí působit na plochý stranový klíč délky l = 200 mm, jestliže je utahován šroub M10 třídy pevnosti 8.8 a koeficient smykového tření µ = 0,12. b) Jak se zvýší přípustný utahovací moment, jestliže se použitím trubky zvětší účinná délky plochého klíče na 500 mm? Řešení: a) Podle tabulky 2 je maximální utahovací moment MA = 46 N . m M 46 N .m M A = F1 .l ; F1 = A = = 230 N l 0,2m b) M A = 230 N .0,5m = 115 N .m = 2,5.46 N .m Utahovací moment M A = F1 .l si můžeme představit jako dvojici obvodových sil Fu, které se závitem převádějí na předpínací sílu Fv (obr. 24). Při utahovací síle F1 je předpínací síla Fv závislá na úhlu stoupání šroubovic, po které se pohybuje konec ramena utahovací síly, určeném stoupáním závitu P závitu a obvodem kruhu s poloměrem ramena síly 2πl. Závit s velkým stoupáním převádí utahovací sílu na menší předpínací sílu, závit s menším stoupáním převádí utahovací sílu na větší předpínací sílu Fv.

Obr. 24 Síly působící při utahování šroubu

21

Předpínací síla (bez tření)

Fv =

M A .2.π P

Při klouzání boků závitu po sobě matice nebo hlavy šrouby po dosedací ploše vznikají ztráty způsobené dynamickým smykovým třením. Ty snižují konečnou dosaženou předpínací sílu Fv, protože třecí moment v závitech a třecí moment hlavy šroubu působí proti utahovacímu momentu MA a šroub se méně utáhne (obr. 25). Ztráty na teoreticky dosažitelné předpínací síle způsobené třením, které dosahují až 90 %, se vyjadřují účinností utahovacího momentu η.

Obr. 25 Utahovací a třecí momenty při utahování šroubového spoje

Předpínací síla (třením)

Fv =

M A .2.π .η P

Příklad: Jak je velká předpínací síla Fv, jestliže je šroub M12 (P = 1,75 mm) utahován momentem MA = 55 N.m při účinnosti η = 0,11? Řešení: Fv =

M A .2.π 55000 N .mm.2.π .η = .0,11 = 21722 N P 1,75mm

Utahovací moment

MA =

Fv .P 2.π .η

Příklad: Jaká velikost utahovacího momentu MA musí být zvolena, jestliže se má ve šroubu M16 (P = 2mm) vytvořit předpínací síla F = 100 kN při účinnosti η = 15 %? Řešení: M A =

Fv .P 100000 N .0,002m = = 212 N .m 2.π .η 2.π .,015

22

Musí-li šroubový spoj kromě předpětí ještě zachycovat tahovou provozní sílu FB, je dřík šroubu silněji napínán (obr. 26). Síla svírající spojované díly se tím zmenší. Nikdy však nesmí být rovna nule, protože by nebyly díly k sobě tlačeny a mohly by se bez potřebného zatížení vzájemně posunout.

Obr. 26 Šroubové spoje namáhané provozním zatížením

Opakování a prohloubení znalostí: 1. Jak dělíme šrouby podle tvaru hlavy? 2. Jak lze zpevnit vnitřní závity dílů ze slitin hliníku tak, aby mohly přenášet velké síly? 3. Proč nesmí překročit tahové napětí šroubu mez kluzu Re, popř. Rp0,2? 4. Jaká je minimální pevnost v tahu a minimální mez kluzu materiálu šroubu pevnostní třídy 8.8? 5. Jakou minimální pevnost v tahu musí mít materiál matice, která se použije společně se šroubem pevnostní třídy 10.9? 6. Jaký je rozdíl mezi zajištěním proti otočení šroubu a mechanickou pojistkou šroubového spoje? 7. Proč se mohou v případě, že není maximální předpínací síla šroubu Fv plně využita, použít šrouby s menším průměrem? 8. Dvě desky jsou spojeny šroubem M16 pevnostní třídy 12.9. jaký je součinitel bezpečnosti (vzhledem k Re), jestliže je předpínací síla Fv = 110 kN. 9. Jaký utahovací moment je nutné vynaložit, má-li se ve šroubu m10 vytvořit při účinnosti utahování η = 0,12 a předpínací síla 70 kN?

23

KOLÍKOVÉ SPOJE

■ Účel použití Pomocí kolíků se vytvářejí rozebíratelné spoje. Kolíky se používají jako • lícované kolíky pro zajištění polohy (obr. 1), • jako spojovací kolíky pro silové (lisované) a/nebo tvarové spoje (namísto pera), • jako bezpečnostní střižné kolíky, bránící poškození konstrukčních dílů při přetížení.

Obr. 1 Lícované kolíky

■ Tvary kolíků Podle tvaru rozlišujeme: ● válcové kolíky

● kuželové kolíky

● rýhované kolíky

Válcové kolíky se vyrábějí většinou jako lícované kolíky (obr. 1). Nekalené válcové kolíky se vyrábějí v tolerancích h8 a m6, kalené kolíky v toleranční třídě m6 (obr. 2). Kalené válcové kolíky se používají při velkých požadavcích na mechanické namáhání. K usnadnění montáže jsou na koncích kolíků kuželové náběhy. Kolíky mívají někdy podélné drážky nebo ploštění pro únik vzduchu ze slepých děr. Kolíky ISO 8733 jsou opatřeny vnitřním závitem kvůli demontáži (obr. 2). Označení kalených válcových kolíků obsahuje údaje o průměru, délce a materiálu. Označení nekalených kolíků obsahuje navíc písmeno označující toleranční třídu, např. válcový kolík ISO 2338-A-6x30-St. V závislosti na skutečných rozměrech díry a kolíku může vzniknout při zavedení kolíku do vystružené díry (tolerance H7) uložení s vůlí nebo přesahem.

Příklad: 2 desky s dírou Ø 6 H7 se mají spojit válcovým kolíkem Ø6 m6. Jakou velikost má maximální vůle a maximální přesah? Řešení: Pro párování 6 H7/m6 vychází podle tabulek: maximální rozměr díry hmrd = 6,012 mm minimální rozměr díry dmrd = 6,000 mm 24

maximální rozměr hřídele hmrh = 6,012 mm minimální rozměr hřídele dmrd = 6,004 mm maximální vůle PSH = hmrd – dmrh = 6,012 – 6,004 = 0,008 mm maximální přesah PUH = dmrd – hmrh = 6,000 – 6,012 = - 0,012 mm

Obr. 2 Válcové kolíky

Kuželové kolíky se většinou používají jako spojovací kolíky. Mají kuželovitost C = 1:50 (obr. 3). V označení se uvádí provedení, malý průměr kužele, délka a materiál, např. kuželový kolík ISO 2339-A-5x40-St. Kuželové kolíky se při zatloukání kladivem do vystružené díry elasticky deformují. Vzniklé silové a tvarové spojení ale není odolné proti chvění. Pro demontáž ze slepých děr se používají kuželové kolíky s vnitřním nebo vnějším závitem (obr. 3).

Obr. 3 Kuželové kolíky

Rýhované kolíky slouží k méně přesnému spojování málo namáhaných konstrukčních dílů, které je nutno rozebírat jen zřídka (obr. 4). Mají na svém obvodu 3 podélné vruby, které se při zaražení do díry (pouze vyvrtané šroubovitým vrtákem) elasticky deformují. U kolíkových spojů většinou postačuje, když je kolík zasunut do díry spojovaného dílu délkou, která odpovídá jeho průměru (obr. 5) . Větší délka již nezlepší významně kvalitu spoje. U součástí s velkou tloušťkou by sice mohly mít lícované otvory jen nezbytně nutnou 25

délku, avšak průchozí otvory usnadňují vystružování (ve srovnání se slepými děrami šetří výstružníky) i montáž a hlavně demontáž kolíků.

Obr. 4 Rýhované kolíky

Obr. 5 Zamontovaný válcový kolík

U kolíků, které zachycují velké příčné síly, je nutno provést výpočet namáhaného průřezu na smyk (obr. 6) a na příslušný tlak na plochu (tabulka). Smykové (střihové) tření se vypočte z podílu střižné síly F a plochy průřezu kolíku S.

τa =

Smykové napětí Přípustné smykové napětí τa koeficientu v.

Mez pevnosti ve smyku Přípustné smykové napětí

příp.

F S

získáme z meze pevnosti ve smyku τaB. a bezpečnostního

τ aB = 0,8.Rm τ τ aprip = aB v

26

Tlak na jednotku plochy p povrchu díry ve směru síly se vypočte z podílu síly F a plochy průměru A zatížené plochy do roviny kolmé ke směru síly.

p=

Plošný tlak

F A

Obr. 6 Ohrožené průřezy kolíku

Příklad: Ozubené kolo má být na hřídeli o průměru dw = 40 mm jištěno proti otáčení válcovým kolíkem. Přenášený točivý moment má velikost M = 108 N.m, průměr náboje je dn = 70 mm. Jaký musí mít kolík průměr, je-li vyroben z oceli E295 a bezpečnostní koeficient střihu v = 1,7? Počet namáhaných průřezů přenášejících síly je n = 2. Řešení: Mez pevnosti pro E295 j podle tabulek: Rm = 470 N/mm2.

τ aB = 0,8.Rm = 0,8.470 N / mm 2 = 376 N / mm2

τ aB =

τ aB v

=

376 N / mm 2 = 221N / mm 2 1,7

M = F.

dw 2 27

F=

S1 =

d=

2.M 2.108000 N .mm = = 5400 N dw 40mm

F

τ aprip .n 4.S1

π

=

=

5400 N = 12mm 2 221N / mm 2 .2 4.12,2mm 2

π

= 3,9mm

Vyhoví kolík o průměru d = 4 mm. Opakování a prohloubení znalostí: 1. K čemu se používají lícované kolíky? 2. Proč se pro slepé díry používají válcové kolíky s podélnými drážkami? 3. Při lícování válcového kolíku Ø8 h8 v díře Ø8 H7 se jedná o uložení s vůlí. Jaká je maximální a minimální vůle? 4. Jak velká je kuželovitost kuželových kolíků?

28

NÝTOVÉ SPOJE

■ Použití nýtových spojů Nýtováním vznikají nerozebíratelné spoje, které je možné rozdělovat podle požadavků, které jsou na ně kladeny, na pevné, pevné a těsné a těsné spoje.

Pevné spoje musí především vytvářet pevný spoj přenášející velké síly. Pevné a těsné spoje musí být nejen pevné, ale i těsné (hermetické u letedel). Těsné nýtové spoje musejí konstrukční síly spojovat a zaručovat především hermetickou těsnost. Ve strojírenství, stavbě mostů a výrobě vozidel bylo nýtování téměř úplně nahrazeno svařováním. Protože se ale při svařování vytvrzovatelných slitin hliníku mění struktura a tím se snižuje pevnost, není možné nahradit svařováním nýtování duralových plechů (např. expanzní nýty), zejména v leteckém průmyslu. Např. pro výrobu jednoho letounu Airbus je potřeba 3,5 milionu nýtů (obr. 1).

Obr. 1: Airbus

Přednosti nýtování před svařováním • Nemění se teplem struktura a tím mechanické vlastnosti materiálu, plechy nekřehnou. • Je možné spojovat různé a různě povrchově upravené, např. lakované plechy. • Spoj je možné vytvořit i při přístupu pouze z jedné strany (např. u dutých křídel letadla). • Malá spotřeba energie • Žádné škodlivé vlivy na zdraví UV zářením a toxickými plyny.

■ Druhy nýtů Nýty můžeme dělit podle tvaru hlavy, podle tvaru dříku a podle způsobu nýtování (obr. 2).

Obr. 2: Druhy nýtů

29

■ Způsoby nýtování Ruční (kovářské) nýtování. Hotový nýt se skládá z opěrné hlavy, dříku a závěrné hlavy (obr. 3). Díly s vyvrtanými a zahloubenými dírami se po prostrčení nýtu přitlačí dutým prutníkem (zatahovákem) k jeho hlavě. Pěchováním nýtu pomocí kladiva se díra zcela vyplní a poté se část dříku vystupující z díry vytvaruje hlavičkářem do tvaru závěrné hlavy. Podle teploty při nýtování rozlišujeme mezi nýtováním za studeny a nýtováním za tepla. Rotační nýtování. Při rotačním nýtování tvaruje hlavičkovaní nástroj při kuželovém rotačním pohybu kolem osy nýtu tlakem nýt do požadovaného tvaru (obr. 4).

Obr. 3: Ruční nýtování

Obr. 4: Rotační nýtování

Jednostranné nýtování. Jednostranné nýty se používají v případech, kdy je prostrčený nýt přístupný nástrojem jen z jedné strany. Nýty s trnem jsou mechanicky rozpínavé duté nýty (většinou z hliníkové slitiny), mají rozpěrný trn (trhací hřeb z pevné oceli), který při vtažení do zužující se díry roztáhne nepřístupný vyčnívající konec nýtu a pak se v zúženém místě přetrhne (obr. 5). V roce 1937 byly zkonstruovány výbušné nýty, obsahující v dutém dříku malé množství třaskaviny. Při zahřátí hlavičky došlo k výbuchu a dutý dřík nýtu vytvořil hlavičku na nepřístupném konci. Lisovací nýtování. Při nýtování protlačením vytvoří nýt sám otvor do jednoho nebo obou spojovaných plechů. Rozlišuje se nýtování polosytými a plnými nýty. Polosytý nýt se kusovníkem protlačí přes horní plech (ležící blíže k razníku); plech na straně lisovnice se plasticky deformuje (obr. 6). Kuželem v lisovnici se zároveň vytvoří závěrná hlava nýtu. Materiál vystřižený z plechu na straně lisovníku vyplní dutý dřík nýtu. Protože plech na straně lisovnice není proražený, je spoj velmi pevný a těsný. Tímto způsobem nýtování je možné spojovat ocelové plechy až do tloušťky 3 mm.

Obr. 5: Jednostranné nýtování trhacím nýtem

Obr. 6: Nýtování protlačením polosytým nýtem

Plné nýty při lisovacím nýtování nemění svůj tvar a prolisují otvor přes oba plechy. Výstřižky plechů propadnou dutou lisovnicí. Lisovnice (matrice) i lisovník (razník) mají na čele osazení, zaručující na konci pohybu stlačení plechu v okolí nýtu a tím zpevnění spoje (obr. 7). 30

■ Postupy podobné nýtování Spojení prolisováním. Při spojování prolisováním se spojují za studena tvárné plechy tvarovým spojením bez užití nýtu. Lisovník vtlačí plechy do lisovnice tak, že vytvoří pevný tvarový spoj (obr. 8).

■ Materiály nýtů Jako materiál na výrobu nýtů se používá ocel, měď, slitiny mědi a zinku (mosazi) a slitiny hliníku, ve výjimečných případech také plasty a titan. Aby se zamezilo elektrochemické korozi a uvolnění spoje při zahřátí, měly by být nýty pokud mono ze stejného materiálu jako spojované díly. Nýty by měly mít dostatečnou pevnost a měly by být dobře tvářitelné.

Obr. 7: Nýtování protlačením plným nýtem Obr. 8: Vytvoření prolisovaného spoje

■ Svěrné spoje Svěrnými spoji je možné fixovat náboj s hřídelem v libovolné vzájemné poloze. Hřídele mají válcový povrch bez drážek nebo příčných otvorů, zmenšujících pevnost.

Rozpěrná prstencová spojka mezi nábojem a hřídelem se skládá ze dvou kroužků stýkajících se kuželovými kluznými plochami. Vnější dělený kroužek zvětšuje při natlačování na vnitřní kroužek svůj vnější průměr a vnitřní dělený kroužek zmenšuje svůj vnitřní průměr (obr. 8). Axiální síla rozpínající spojku vzniká dotahováním šroubů. Vtlačovací kroužky se vtlačují pomocí šroubů do zužující se mezery mezi mírně kuželovými plochami hřídele a náboje (obr. 9). Kroužky jsou dělené (přeříznuté v jednom místě jako pístní kroužky), z tvrdé pérové oceli.

Obr. 8: Rozpěrná prstencová spojka

Obr. 9: Vtlačovací kroužky

Hvězdicové rozpěrné kotouče mají v nesevřeném stavu kuželový tvar (obr. 10). Zúžením dutiny mezi hřídelem a nábojem v axiálním směru se kuželový tvar (v průřezu zešikmený) 31

mění tvar plochého mezikruží, jazýčky hvězdicových kotoučů se vzpříčí mezi hřídelem a nábojem a fixují jejich vzájemnou polohu.

Upínací pouzdra s hydraulickým rozpínáním (obr.11). Duté tenkostěnné ocelové pouzdro s přírubou se vkládá mezi hřídel a náboj a plní se pod tlakem hydraulickou kapalinou. Pouzdro zvětší svůj objem a vytvoří pevné třecí spojení mezi hřídelem a nábojem. Zpětný kuličkový ventil zabraňuje úniku hydraulické kapaliny a tím povolení spoje.

Obr. 10: Spojení hvězdicovými rozpěrnými kotouči

Obr. 11: Upínací pouzdro

■ Vymezení axiální vůle Náboje, např. ozubená kola, jištěná na hřídeli proti pootočení (např. perem) a také ložiska, která by se mohla na hřídeli nebo v díře axiálně posunout, musí mít vymezenou axiální vůli. Axiální vůle se vymezuje kroužkem, který je na hřídeli nebo v díře fixován tvarově (zapadá do drážky) nebo svěrným (třecím způsobem).

Pojistné kroužky pro hřídele a pro díry (ČSN 02 2930, 02 2929, 02 2931). Pojistný kroužek na hřídeli zachycuje určitou axiální sílu a drážka pro tento kroužek musí být dostatečně vzdálená od konce hřídele nebo od konce díry (obr. 12). Díl působící na pojistný kroužek axiální silou by měl přiléhat na kroužek po celém obvodu co největší plochou. Pro vymezení polohy se zkoseným nebo zaobleným okrajem se používají navíc opěrné kroužky (širší než pojistné kroužky) nebo se používají pojistné kroužky s jazýčky po obvodu. Pojistný kroužek musí být usazen v drážce, která zmenšuje průřez dílu a vytváří vrub. Oslabuje se tím mechanická pevnost dílu.

Obr. 13: Svěrné vymezovače axiální vůle

Obr. 12: Pojistné kroužky

32

Stavěcí matice. Tyto svěrné vymezovače axiální vůle, resp. polohy nevyžadují drážky oslabující konstrukční díly a umožňují přesné vymezení axiální polohy pootáčením matice na jemném závitu hřídele. Je-li stavěcí matice dvojdílná (obr. 13 nahoře), vzepřou se proti sobě matice (díly matice) několika šrouby s válcovými hlavami s vnitřním šestihranem (na inbusový klíč). Jednodílná stavěcí matice má na obvodu čtyři radiální stavěcí šrouby. Konce šroubů se přitisknou na kolíky s profilem závitu na hřídeli a fixují matici v nastavené poloze (obr. 13 dole).

K vymezení axiální polohy nebo vůle na hřídeli nebo v díře se používají • pojistné kroužky • pojistné kroužky s oušky pojistné třmenové kroužky • • pojistné kroužky pro ložiska • stavěcí matice

33

LEPENÉ, PRUŽNÉ SPOJE Lepení je spojování stejných nebo různých látek mezivrstvou lepidla, které vytváří po vytvrzení látkový adhezní spoj, tzv. spoj s materiálovým stykem. Lepené spoje slouží převážně k: spojení konstrukčních dílů • • zajištění polohy šroubů • utěsnění spojových ploch Lepení se používá v leteckém a automobilovém průmyslu pro spojování a připevňování nekovových dílů, např. skel na karoserii nebo obložení na čelisti brzd, k upevnění pouzder a ložisek, k zajištění šroubů a k utěsnění dělených skříní (obr. 1). Obr.1: Lepené spoje

Vlastnosti lepených spojů Přednosti: ● nemění strukturu spojovaných materiálů ● rovnoměrný přenos sil mezi díly ● možnost spojování různých materiálů ● těsné spojení ● malá pracnost při montáži

Nedostatky: ● potřeba velké styčné plochy ● malá únavová pevnost spoje ● malá tepelná odolnost ● v některých případech složité vytvrzování

■ Podstata soudružnosti lepených spojů Soudržnost lepeného spoje závisí na adhezních silách mezi lepidlem a lepeným materiály a na kohezních (soudružných) silách ve vrstvě lepidla (obr. 2). Lepidlo může k povrchu lepeného dílu dostatečně přilnout, je-li povrch čistý, suchý a mírně zdrsněný. Vytvrzením se tekuté lepidlo přemění na pevnou látku. Má-li být pevnost lepeného spoje plechů na obr. 3 srovnatelná pevností (v tahu) samotných plechů, musí být přesah lepených ploch přibližně 5krát až 20krát větší než tloušťka plechu (obr.3). Zatížitelnost lepeného spoje nezávisí jen na velikosti lepené plochy, ale hlavně na směru zatěžování lepeného spoje. Lepené spoje mají být zatěžovány pokud možno hlavně smykově, tj. silami kolmými k lepené ploše. Namáhání spojů tahem při odlupování dílů není pro lepené spoje přípustné (obr. 4). Proti takovému namáhání musí být spojení plechu zajištěno tvarovým zalemováním nebo snýtováním. Lepené spoje musí mít velkou plochu a nesmějí být namáhány odlupováním, tj. tahem.

Obr. 3: Provedení lepených spojů

Obr. 2: Soudržné síly lep. spoje Obr. 4: Druhy namáhání lep. spojů

34

■ Druhy lepidel Tavná lepidla tuhnou čistě fyzikálním ochlazením. Rozpustná lepidla tuhnou odpařením rozpouštědla. Reaktivní lepidla používaná k lepení kovů a jiných látek ke kovům se vytvrzují chemickými reakcemi (tabulka). Podle pracovní teploty pro lepení za studena a pro lepení za tepla. Podle složení rozlišujeme jednosložková lepidla a dvousložková lepidla.

Tabulka

■ Ošetření povrchů před lepením Povrch kovového předmětu je možné mechanicky připravit pískováním jemným pískem nebo obrousit jemným smirkovým plátnem. Odmaštění je nutné po mechanickém nebo před chemickým ošetřením povrchu. Provádí se horkou párou (vodní), odmašťovadlem nebo textilií nasáklou odmašťovadlem. Mechanické zdrsnění povrchu je možné nahradit naleptáním vhodnou chemikálií. Chemické ošetření povrchu může nahradit odmaštění, očištění i zdrsnění. Po chemickém ošetření i po odmaštění musí být povrch očištěn od zbytků chemikálií, resp. odmašťovacího prostředku. Plochy musí být před lepením suché, čistém odmaštěné a mírně zdrsněné.

■ Příprava lepidla Dvousložkové lepidlo je třeba podle návodu namíchat v potřebném poměru obou složek a v potřebném množství a do předepsané doby je třeba nanést lepidlo na lepené plochy stříkací pistolí, štětcem nebo stěrkou. Někdy se pokládá mezi plochy lepící fólie napuštěná lepidlem.

■ Vytvrzení lepidla Mnohá dvousložková lepidla mají bezprostředně po smíchání konzistenci jako med, ale na začátku vytvrzování jsou dobře tekutá. Lepené díly musí být proto zajištěny proti vzájemnému posunutí. Některá lepidla vyžadují přítlak lepených ploch k sobě. Doba a teplota vytvrzování závisí na typu lepidla a jsou stanoveny výrobcem.

Pravidla pro lepení ● Lepené plochy musí být suché, čisté, odmaštěné a lehce zdrsněné ● Během vytvrzování lepidla musí být díly zajištěny proti vzájemnému posunutí 35

● Lepidlo se musí nanést hned po přípravném ošetření lepených ploch ● Lepidlo by nemělo přijít v nevytvrzeném stavu do styku s pokožkou ● Vrstva lepidla by měla být tlustá 0,1 mm až 0,3 mm ● Zdraví škodlivé výpary z lepidla musí být při vytvrzování odvětrávány

LISOVANÉ A ZÁPADKOVÉ SPOJE Lisované spoje Lisovaný spoj vznikne slisováním dílů lícovaných s přesahem. Vzájemný tlak elasticky stlačených dílů způsobuje tak velké vzájemné tření, že spoj může přenášet velké síly bez doplňujících spojovacích dílů. Lisované spoje přenášejí síly a točivé momenty třením.

■ Spoje nalisované podélně zastudena Slisování dílů lícovaných s přesahem se provádí pomocí lisu (obr. 5). Vnitřní díl musí mít kvůli zavedení náběh délky 2-5 mm vytvořený kuželovým zkosením s úhlem do 5°. Bez tohoto náběhu by došlo k poškození okraje i vnitřního povrchu díry. Naolejování povrchů zabrání zadření dílů a poškození povrchu.

■ Spoje lisované příčným smrštěním (sestavené za tepla) Do ohřátého a teplem roztaženého vnějšího dílu se zasune nebo zalisuje neohřátý vnitřní díl (lícovaný s přesahem). Po ochlazení a smrštění vnějšího dílu má spoj požadované vlastnosti lisovaného spoje. Při využití smrštění vnějšího dílu se montáž lisovaného spojení dílů s přesahem označuje jako nalisování za tepla. K ohřevu vnějšího dílu se používá např. indukční ohřev, olejová lázeň nebo plynový hořák.

Obr. 6: Lis. spoj smrštěním ohřátého vnějšího dílu Obr. 5: Nalisování spoje za studena

Pravidla pro nalisování za tepla • Je potřeba přesně dodržet předepsanou teplotu ohřevu. Vyšší teplota může změnit strukturu materiálu a tím jeho pevnost a tvrdost. 36

• •

Veliké rozměrné díly je třeba rozehřívat rovnoměrně, aby nezměnily svůj tvar. Z ohřívaného dílu musí být odstraněny části, které by se mohly ohřevem poškodit, např. těsnění.

■

Spoje lisované příčným roztažením (sestavené při podchlazení vnitřního dílu)

Pokud není možné ohřát vnější díl kvůli jeho velikosti, tvaru nebo nebezpečí změny struktury, podchladí se vnitřní díl (např. hřídel) tak, aby šel hladce zasunout do vnějšího dílu (obr. 7). K ochlazování se používá suchý led (pevný CO2, do -79°C) nebo kapalný dusík (do -190°C). Po opětovném ohřátí vnitřního dílu a jeho roztažení má spoj požadované vlastnosti lisovaného spoje. Při práci s chladícími prostředky je třeba dodržovat bezpečnostní opatření. Při využití roztažení vnitřního dílu se montáž lisovaného spojení dílů s přesahem označuje jako nalisování při podchlazení vnitřního dílu.

Obr. 7: Lisovaný spoj roztažením podchlazeného vnitřního dílu

■ Spoje lisované a uvolňované hydraulicky Tlakový olej přivedený kanálky a rozvedený obvodovou prstencovou drážkou hřídele nebo náboje mezi obě lícované plochy způsobí takovou elastickou deformaci obou dílů, že se dají vzájemně posouvat poměrně malou silou (obr. 8). Díly s kuželovými lícovanými plochami je možné tímto způsobem do sebe zasunout i oddělit. Válcové díly se většinou natahují za tepla. Demontáž je pak možné provést částečně hydraulicky (pokud je drážka rozvádějící olej ještě v zasunuté části a díky zbývajícímu oleji mezi ještě spojenými plochami lze demontáž dokončit poměrně malou silou). Hydraulické uvolnění se používá hlavně při montáži a demontáži velkých valivých ložisek.

Obr. 8: Hydraulické uvolňování lisovaných spojů

37

Západkové spoje Západkové spoje jsou tvarové spoje využívající při montáži i demontáži pružnosti materiálu dílů, hlavně plastů a pružinové oceli. Kulička, prstenec nebo západka jednoho dílu se zachytí v dutině nebo na zadní stěnu druhého dílu a vytvoří tvarový spoj (obr. 9). Alespoň jeden ze dvou spojovaných dílů musí být natolik elastický, aby mohl při montáži i při demontáži změnit potřebným způsobem svůj svar. Západkové spoje se dělí na rozebíratelné a nerozebíratelné spoje (obr. 10). Rozebíratelný spoj lze rozpojit silou opačnou ke spojovací. Nerozebíratelný spoj lze rozebrat jen speciálním způsobem nebo vůbec. Spoj s háky (obr. 9) lze rozebrat jen stlačením konců háků k sobě (pokud je k nim ovšem přístup, např. v dutině dveří auta). Západky rozebíratelného spoje musí mít šikmé náběhy v obou směrech, vždy alespoň u jednoho z dílů.

Obr. 9: Tvary západkových spojů

Obr. 10: Typy západkových spojů

Při montáži západkového spoje dochází k elastické deformaci alespoň jednoho z dílů. Vytvořený spoj může být rozebíratelný nebo nerozebíratelný. Pomocí západkových spojek se např. připevňují ke karoserii auta vnitřní obklady dveří nebo vnější plastové lišty. K typickým západkovým spojkám patří elastické nýty (obdoba expanzních nýtů) a elastické svorky, které lze montovat malou silou a nejsou citlivé na malé nepřesnosti v lícování spojovaných dílů (obr. 11).

Obr. 11: Západkové spoje pomocí spojovacích prvků

38

HŘÍDELE A ČEPY Pohonné hřídele přenášejí točivý pohyb a točivý moment a tím energii. Nosné hřídele (náprav nebo např. řady otočně zavěšených houpaček) jako jsou osami rotace pro otočné díly a nepřenášejí žádnou energii.

■ Pohonné hřídele Pohonné hřídele jsou poháněny motorem, spojkou, ozubeným, řetězovým nebo řemenovým převodem. NAMÁHÁNÍ, DIMENZOVÁNÍ, ULOŽENÍ

Namáhání. Pohonné hřídele bývají namáhány krutem i ohybem (obr. 1) Dimenzování. Průměr hřídele musí být takový, aby nebyla překročena přípustná napětí pro zvolený materiál při namáhání v krutu a v ohybu. Odstupňování průměru se řídí podle vnitřních průměrů odpovídajících jednotek (spojek, těsnění, ložisek a ozubených kol) a podle pořadí montáže (nasouváním na hřídel). V místě skokové změny průměru je hřídel vrubově namáhán, což snižuje jeho trvanlivost. Tento nepříznivý jev lze omezit zaoblením přechodů nebo zápichů (obr. 2)

Obr. 2: Přechody různých průměrů na hřídeli

Obr. 1: Namáhání pohonného hřídele

Uložení. Pohonný hřídel je většinou uložen ve dvou ložiskách, která přenášejí radiální síly působící hřídel dále na skříň (např. převodovky). Dlouhé štíhlé hřídele, klikové a vačkové hřídele spalovacích motorů musí být uloženy ve více než dvou ložiskách, aby nedocházelo k průhybu a ke chvění. KONSTRUKCE POHONNÝCH HŘÍDELŮ Pohonné hřídele je možné podle funkce dělit na hnací hřídele, převodové hřídele, vřetena, kloubové, klikové a vačkové hřídele.

Hnací hřídele Hnací hřídele přenášejí točivý moment na jiné hřídele, stroje, nebo nástroje. Tak přenáší hnací hřídel točivý moment z řemenice na pilový kotouč (obr. 3).

39

Převodové hřídele Převodové hřídele přenášejí společně s ozubenými koly moment a otáčky s určitým převodovým poměrem. Hnací hřídel (obr. 4) je poháněn přes pohonnou přírubu. Pohon přenáší moment buď přes levé ozubené kolo z1 nebo přes pravé ozubené kolo z2. Ozubená kola jsou střídavě zapínána do záběru zubovou spojkou.

Obr. 3: Hřídel kotoučové pily

Obr. 4: Hřídel převodovky

Vřetena Hřídele obráběcích strojů přenášející pohyb pro obrábění (rotace obrobku nástroje) a pohyby pro posuvy (obrobku nebo nástroje) se označují jako vřetena (obr. 5). Tak např. univerzální soustruhy mají kromě hlavního vřetena pro upínací hlavu ještě vodící vřeteno, používané k automatickému posuvu při řezání závitu a vřeteno pro přísuv nástroje do záběru směrem k ose soustružení. Rychloběžná vřetena musí být zvláště pečlivě vyvážena. Kloubové hřídele Pro přenos otáčivého pohybu mezi nesouosými jednotkami s vzájemně pevnou nebo proměnlivou polohou se při malém vyosení a malé směrové odchylce os používají kloubové hřídele. Používají se hlavně v motorových vozidlech mezi převodovkou a hnanou nápravou a v traktorech k pohonu přídavných jednotek.

■ Nosné hřídele (osy) Nosné hřídele fixují osy otáčení nebo kývání částí mechanizmů nebo strojů.

Druhy nosných hřídelů (os) Rozlišují se pevné a otočné osy. Malé pevné osy se označují jako čepy.

Pevné osy Na pevné ose zajištěné proti otáčení je nesený díl (např. kyvadlo) uložen na valivém nebo kluzném ložisku (obr.6).

Obr. 6: Pevná osa pojezdového kola jeřábu

Obr. 6: Hlavní (pracovní) vřeteno soustruhu

40

Čepy Spojují pevný díl, např. stojan ložiska s pohyblivým dílem, např. kloubovým závěsem (obr. 7). Hrozí-li nebezpečí zadření čepu nebo závěsu při pohybu, používá se ložiskové pouzdro. Pak musí být ovšem zajištěno, aby ke vzájemnému pohybu docházelo jen v oblasti pouzdra, tj. aby se čep nepootáčel ve stojanu, což lze zajistit uložením s přesahem nebo zajištěním polohy čepu ve stojanu. Otočné osy Otočná osa tvoří s otočnými díly (např. koly železničního vagonu nebo bubnem automatické pračky) pevný a stabilní celek bez ohledu na polohu ložisek (obr. 8). V případě nápravy železničního vagonu stačí (pro obě kola) dvě ložiska uložená v pevných pouzdrech.

Obr. 8: Kloub s čepem

Obr. 7: Železniční náprava s otáčecí osou

VZOROVÝ PŘÍKLAD – NOSNÝ HŘÍDEL

Zadání: Vypočtěte průměr nosného hřídele d podle obrázku tlak p v ložiskách u hřídele délky l l = 180 mm, zatíženého silou F = 7500 N a tlak v ložisku u hřídele. Volíme poměr 1 = 1,8 a d1 průměr čelních čepů d1 = 0,8d. Podmínka pevnosti v ohybu:

σ pr.o = 60MPa

M o = Wo .σ pr.o = 0,1d 3 .σ pr.o Největší ohybový moment: Mo =

F l F .l . = [N .m, N .mm] 2 2 4

Dosadíme do podmínky pevnosti v ohybu: F .l = 0,1.d 3 .σ pr.o 4

z toho d = 3

10.F .l 4.σ pr.o

nebo d = 3

10.M 0

σ pr.o

[mm]

41

Řešení: a) Výpočet Mo: b) Výpočet průměru d:

F .l 7500.180 = = 33750[N .mm] 4 4 10.M 0 3 3375000 3 d =3 = = 56250 = 38,3[mm] σ pr.o 60 Mo =

Volíme průměr hřídele d = 40 mm. c) Průměr čelního čepu:

d1 = 0,8.40 mm = 32 mm

e) Délka čelního čepu:

l1 = 1,8.d1 = 1,8.32 mm = 57,6 mm Volíme délku čepu 58 mm.

f) Tlak v ložisku:

F 3750 N 3750 N p= 2 = = = 2,02 MPa l1. d 1 58mm.32mm 1856mm

42

LOŽISKA Ložiska vedou a podpírají pohybující se hřídele namáhané radiálními a axiálními silami. Podle druhu tření mezi částmi strojů se rozlišují kluzná a valivá ložiska (obr. 1), podle směru sil působících na ložisko se rozlišují radiální a axiální ložiska (obr. 2).

Obr. 2: Radiální a axiální ložisko

Obr. 1: Kluzné a valivé ložisko

Kluzná ložiska U kluzného ložiska se otáčí čep hřídele v ložiskovém pouzdře nebo v ložiskové pánvi (obr. 1). Vlivem zatěžující síly F vzniká tření FR, které působí proti směru pohybu. Má-li být v kluzném ložisku malé tření a tím i malý moment třecích sil, musí být mezi kluznými plochami dostatek maziva. Rozlišuje se hydrodynamické a hydrostatické tření.

■ Hydrodynamické tření V kluzném ložisku s hydrodynamickým mazáním se vytváří a udržuje film maziva, díky otáčení čepu (obr. 3). Při rozběhu na sebe mohou přiléhat přímo kovové plochy (mazivo je statickým tlakem vytlačené) a dochází ke smíšenému tření. Při otáčení strhává plocha čepu mazivo z nezatížené strany a vtáhne je na nenamazanou plochu pánve ložiska. Tlak maziva vtahovaného do mezery na nenamazané straně nadzvedne hřídel a tření se zmenší na provozní hodnotu. Při dostatečné obvodové rychlosti povrchu čepu plave čep na olejovém filmu (kapalinové tření).

Obr. 3: Rozložení tlaku v mazacím línu

Obr. 4: Hydrodynamické víceploché kluzné ložisko

Obr. 5: Axiální kluzné ložisko s kyvnými segmenty

Víceplochá kluzná ložiska mají více klínových mazacích mezer (obr. 4). Při excentrické poloze čepu v pouzdře (při rozběhu) dojde vzhledem ke kratšímu klínovému náběhu maziva do místa bez maziva k rychlejšímu rozetření maziva po celé ploše a tím rychlejšímu vnosu pokleslého čepu v pouzdře. Hydrodynamicky mazaná kluzná axiální ložiska s naklápěcími segmenty (plněná nepřetržitě olejem pod vysokým tlakem) se používají jako nosná ložiska vodních turbín se svislou osou (obr. 5). Rotor turbíny s rotorem generátoru na jedné vertikální ose má např. hmotnost 350 tun a musí se tlakem oleje v ložisku nejprve zvednout a teprve pak se může na turbínu přivést voda. 43

■ Mazací systémy Mazivo se přivádí mazacími kanálky přímo do mazací kapsy tvořené mezerou v odlehčené části ložiska (obr. 3) nebo do klínových mazacích kapes (obr. 4). Plastické mazivo může být do kluzného ložiska vtlačeno např. šroubovacím víčkem Staufferovy maznice, přes mazničku z externí maznice (při pravidelné údržbě) nebo tlakovým vedením z centrálního mazacího systému. Při mazání kluzných ložisek olejovou lázní je olej unášen k mazaným plochám rotujícími kroužky nebo kotouči z lázně, jejíž hladina se má udržovat v předepsané výšce. Kluzná ložiska velmi zatížených nebo svislých hřídelů používají mazání s oběhem oleje, které doplňuje v potřebném množství vytlačovaný, vytékající nebo odstřikující olej, který je zachycován a vracen zpět. Čerpadlo vtlačuje olej pod tlakem 50 až 300 kPa do mezery mezi kluznými plochami. Olej vytékající z ložiska je zachycován a sváděn do nádrže čerpadla. Pokud se olej kvůli velkému zatížení nebo vysokým otáčkám hřídele příliš zahřívá, musí být chlazen v průtokovém ohřívači.

■ Hydrostatické mazání Při hydrostatickém mazání kluzných ložisek se čerpá olej pod tlakem do olejových kapes (obr. 6 a obr. 7). Do každé kapsy proudí konstantní objemový tok oleje,čerpaného speciálním olejovým čerpadlem.

Obr. 6: Hydrostatické radiální ložisko

Obr. 7: Hydrostatické axiální ložisko

Při radiálním zatížení hřídele se jeho osa vychýlí ve směru působení síly. Vzhledem ke konstantnímu objemovému průtoku stoupá tlak na straně s užší mezerou mezi kluzkými plochami a na protější straně tlak klesá. Vznikající síly vycentrují osu hřídele vůči ložisku. Tato stabilita je zaručena i ve stavu klidu a rozběhu. Jsou tím vyloučené vibrace (kmitání) při kluzném pohybu, ke kterým dochází při periodickém kontaktu kluzných ploch (Stisk-Slip). Hydrostatické mazání se používá např. pro mazání velmi zatěžovaného a rychle se otáčejícího hřídele hlavního vřetena obráběcího stroje. Přednosti: ● žádné opotřebování při rozběhu ● nepatrné zahřívání ● velká přesnost polohy osy ● žádné chvění

Nevýhody: ● náročný a drahý systém mazání ● náročná údržba systému mazání

■ Nízkoúdržbová a bezúdržbová kluzná ložiska Nízkoúdržbová kluzná ložiska. Mají zásobu maziva, která vystačí na delší dobu, např. na dobu několika měsíců. 44

Příkladem automatické tlakové maznice je maznice s nádobou s kyselinou citrónovou, oddělenou membránou a pístem od nádobky s mazivem (obr. 8). Po zašroubování aktivačního šroubu padne do kyseliny tableta ze spékaného prášku ZnMo a pomalu se zde rozpadá za vývinu plynu, který tlačí na membránu. Membrána stlačuje dutý píst a vytlačuje mazivo na mazané místo. S rostoucí výchylkou pístu se ztenčuje membrána a plyn může pronikat difúzí do prostoru mezi membránou a pístem. Tlak plynu v tomto prostoru tlačí na píst, až nalehne na stěny pouzdra. Automatické mazací systémy se používají i pro mazání valivých ložisek a vedení.

Bezúdržbová kluzná ložiska. Při použití tohoto ložiska vydrží jeho vlastní mazivo celou dobu životnosti ložiska (obr. 9). K bezúdržbovým ložiskům také patří (plastová) ložiska z teflonu (PTFE), spékaná ložisková pouzdra nasycená mazivem a ložiska s vrstvami s částečkami pevných maziv. Bezúdržbová ložiska mohou být tvořena ocelovými pánvemi s nasekanou spékanou bronzovou kluznou vrstvou. V kluzné vrstvě může být jemně rozptýlený grafit (obr. 10).

Obr. 8: Automatická maznice

Obr. 9: Bezúdržbové spékané ložisko Obr. 10: Konstrukce bezúdržbového kluzného ložiska

Tato ložiska mají kromě dobrých mechanických vlastností nepatrné tření a dají se používat až do teploty 350°C.

■ Kluzné materiály Materiál pouzdra a čepu kluzného ložiska a mazivo musí být dobře sladěny. Na ložisková pouzdra (pánve) se používají slitiny mědi, cínu, olova, zinku a hliníku a spékané materiály, plasty jako např. polyamid a pro málo namáhaná ložiska také litina s lamelárním grafitem. Kluzné materiály by měly mít tyto vlastnosti: ● velkou odolnost proti opotřebení, ● dobrou odolnost v kritických situacích, ● velkou tepelnou vodivost, ● dobrou snášenlivost mazivem, ● schopnost nést zatížení pohonu, např. hřídele, tj. pevnost.

Vícevrstvá kluzná ložiska se používají pro uložení velmi namáhaných, rychle se otáčejících hřídelů, například klikových hřídelů (obr. 11). Skládají se z ocelové pánve a několika tenkých vrstev ložiskových kovů. Mají při malých rozměrech velkou nosnost. Použité ložiskové kovy mají odlišnou přípustnou únosnost. Hodnoty přípustného tlaku se uvádějí v tabulkách (tabulka). 45

Obr. 12: Plocha průměru zatíženého čepu

Tabulka

Obr. 11: Vícevrstvé kluzné ložisko

Plošný tlak p je tím větší, čím větší je přítlačná síla F a čím menší je plocha A, na kterou tato síla působí:

Tlak na plochu

p=

F A

Pro výpočet se za nosnou plochu A považuje plocha průmětu čepu hřídele (obr. 12). Příklad: Čep hřídele v kluzném ložisku má průměr d = 50 mm, délku l = 40 mm a přenáší radiální sílu F = 50 kN. Jaký materiál z tabulky je možné použít na vyrobení ložiskového pouzdra? Řešení:

p=

F F 50000 N = = = 25 N / mm 2 A d .l 50mm.40mm

Pro ložiskové pouzdro se hodí slitina G-CuSn12 s p = 25 N/mm2.

Práce spotřebovaná na překonání třecího odporu se přemění na teplo. Příklad: Pouzdro kluzného ložiska ze slitiny SnSb12Cu6Pb má přenášet radiální sílu F = 15kN. Jaké rozměry by měl mít čep hřídele při poměru d = 0,8.l? Řešení:

F 15000 N = = 1000mm 2 2 p 15 N / mm A = d .l = 0,8.l.l = 0,8.l 2

A=

A 1000mm 2 = = 35mm 0,8 0,8 d = 0,8.l = 0,8.35mm = 28mm

l=

Lze zvolit průměr d = 30 mm.

46

VALIVÁ LOŽISKA Ve valivém ložisku se přenáší síla z čepu hřídele na pouzdro ložiska přes valivá tělesa, která se odvalují mezi vnitřním a vnějším kroužkem ložiska (obr. 1). Valivé tření, tj. valivý odpor působící proti točivému momentu, je menší, než tření kluzného ložiska se stejnou únosností. Hlavní výhodou proti kluzným ložiskům s hydrodynamickým mazáním je menší tření při nízkých otáčkách a při rozběhu. Valivá tělesa valivých ložisek mívají tvar kuliček, válečků, kuželíků, soudečků nebo jehel (obr. 2). Valivá tělesa bývají uspořádaná v jedné nebo ve dvou řadách a jsou udržována v pravidelných odstupech pomocí klece, která také zabraňuje vypadnutí valivých těles při rozebírání rozebíratelného ložiska.

Obr. 2: Tvary valivých těles ložisek

Obr. 1: Části valivých ložisek

Valivá tělesa i kroužky se vyrábějí z ložiskové oceli, např. ČSN 14 109 (100Gr6) nebo 100CrMo6. Klece bývají z oceli, masivní mosazi nebo mosazného plechu nebo též polyamidu. Přednosti proti kluzným ložiskům: ● malé tření a malé zahřívání ● velká zatížitelnost při nízkých otáčkách ● zaměnitelnost díky typizovaným velikostem ● vyrovnání průhybu hřídele naklápěcími ložisky

Nevýhody proti kluzným ložiskům: ● citlivost na prach, nárazy a vysoké teploty ● větší hlučnost ● větší vnější průměr ložiska ● menší nosnost při stejném průměru a menší tlumení vibrací

■ Typy valivých ložisek Podle tvaru valivých těles se rozlišují kuličková, válečková, jehlová, kuželíková a soudečková ložiska (obr. 3).

Kuličková ložiska Radiální kuličková ložiska v jednořadém nebo dvouřadém provedení se hodí pro střední radiální a malé axiální zatížení a pro vysoké otáčky. Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem mohou přenášet radiální a axiální síly. Jsou většinou montována a předepínána po dvojicích proti sobě. Axiální kuličková ložiska a axiální válečková ložiska přenášejí jen axiální tlaky a používají se převážně v kombinaci s radiálními ložisky. 47

Ostatní valivá ložiska Radiální válečková ložiska se používají pro uložení velkých hřídelů a pro velká radiální zatížení. Kuželíková ložiska mohou přenášet velké radiální síly a axiální síly v jednom směru. Používají se většinou ve dvojicích kvůli přenosu axiálních sil v obou směrech. Naklápěcí kuličková ložiska, naklápěcí soudečková ložiska, soudečková ložiska (např. toroidní ložiska s axiální vůlí) a naklápěcí axiální ložiska (soudečková s kulovou dosedací plochou) mohou vyrovnat odchylky polohy hřídele, způsobené nepřesnostmi dílů nebo pohybem hřídele. Jehlová ložiska zabírají málo místa. Mohou být tvořena klecí s jehlami, zabudovanou přímo mezi hřídel a nosnou skříň (jehlové klece).

Obr. 3: Typy valivých ložisek

■ Montáž ložisek Pevná a axiálně volná ložiska. Uložení hřídele v ložiskách je většinou pevné, zatímco uložení jednoho z ložisek ve skříni může být axiálně volné (obr. 4). Ložiska obou typů jsou radiálně zatěžována. Pevné ložisko zachycuje axiální síly, zatímco se volně uložené ložisko může axiálně, při prodlužování hřídele vlivem tepla, volně posouvat. Zabrání se tak pnutí hřídele a ložisek. Válečková ložiska bez vymezených drah a jehlová ložiska mohou vyrovnávat axiální posuvy hřídele. 48

Axiálně pevné uložení. Uložení v symetricky zabudovaných ložiscích zachycujících opačně axiální síly, např. kuličkových ložiscích s kosoúhlým stykem nebo kuželíkových ložiscích (obr. 5), je axiálně pevné a neumožňuje proto prodloužení hřídele při jeho zahřátí. Používá se proto jen pro uložení krátkých hřídelů. Plovoucí uložení. Při plovoucím uložení má hřídel v jednom z ložisek axiální vůli 0,5 až 1 mm. Snižují se tím náklady na montáž. Při změně směru axiální síly se může hřídel v ložisku nepatrně posunout. Plovoucí uložení se rovněž hodí jen pro uložení krátkých hřídelů (obr. 6).

Obr. 5: Axiálně pevné uložení Obr. 4: Pevně a axiálně volně uložené ložisko

Obr. 6: Plovoucí uložení

Zásady pro montáž valivých ložisek:

● Valivá ložiska jsou citlivá na znečištění a korozi. Při montáži ložiska je proto nutné dodržovat co největší čistotu. Ložiska mají být udržována co nejdéle v originálním balení a konzervační antikorozní olej by měl být z ložisek odstraněn teprve během montáže. ● Při montáži ložiska se nesmí přenášet nasouvací síla lisu přes valivá tělesa (obr. 7). Montážní tlačné pouzdro se proto musí opírat o kroužek, který je nasouván do pevného uložení. ● Valivá ložiska lze nasazovat rychle a bezpečně pomocí mechanického nebo hydraulického lisu (obr. 8) Další možnosti montáže valivých ložisek:

● Větší ložiska je třeba nalisovat většími silami. Před montáží na hřídel je proto nutné nahřát ložisko v olejové lázni nebo elektrickým ohřívačem na 80° až 100°C. ● Ložisko s kuželovou dírou se buďto nasadí na kuželový čep hřídele, nebo se na válcový hřídel upevní pomocí kuželového drážkového upínacího pouzdra (obr. 9). ● Velká ložiska s kuželovou dírou je možné při nasazování hydraulicky roztahovat (obr. 10). Tlakový olej se přitom vtlačuje mezi lícované plochy a tím roztáhne na větší průměr vnitřní kroužek ložiska. Ložisko pak lze nasunout ručně nebo lisem s prstencovým pístem na čep hřídele.

49

Obr. 7: Působení síly při montáži ložiska

Obr. 9: Upínací pouzdra ložisek

Obr. 8: Montáž ložiska hydraulickým lisem

Obr. 10: hydraulická montáž a demontáž

■ Demontáž valivých ložisek K demontáži (stahování nebo vytlačování) valivých ložisek z hřídelů a pouzder se používají stahováky nebo speciální zařízení. Při demontáži je třeba dát pozor, aby se síla nepřenášela přes valivá tělesa (obr. 11). Je-li valivé ložisko nasazené na hřídeli na kuželovém stahovacím pouzdře, našroubuje se na závit pouzdra stahovací matice a jejím dotažením se pouzdro vysune z mezery mezi ložiskem a hřídelem a tím se ložisko uvolní. Velká ložiska, nasazované hydraulicky, je možné pomocí hydrauliky také stáhnout.

Obr. 11: Stahování valivého ložiska

50

POTRUBÍ A ARMATURY Sestavu trub a trubek a jejich příslušenství nazýváme potrubím. Uzávěry a další pomocné přístroje nazýváme společným názvem armatura. Potrubí rozlišujeme podle těchto hledisek: - Podle látky (vodní, parní, plynové, dopravu cementu apod.) - Podle tlaku na potrubí (vysokotlaké, nízkotlaké, vakuové) - Podle materiálu trub (používá se normalizovaná řada jmenovitých tlaků Jt. Pracovní tlak v potrubí musí být nižší než tlak jmenovitý. Vnitřní průměry (světlost) potrubí jsou normalizovány jako jmenovité světlosti Js). Požadavky na potrubí: - Má být pevně uloženo, musí být zaručena dilatace (tepelné roztažení). - Možnost vkládat do potrubí regulační a uzavírací armatury. - Musí být nepropustné (aby neklesl tlak v potrubí, neunikla dopravovaná látka). - Proti úniku teploty protékající látky se opatřuje tepelně izolačním obalem. - Chránit zevnitř i zvenku proti chemickým vlivům.

■ Trubky a trouby Litinové trouby se používají na vodovody a plynovody. Trouby se spojují hrdly nebo přírubami. Hrdlové trouby litinové jsou na jednom konci opatřeny hrdlem. Obr. 1: Hrdlová trouba

Toto hrdlo se utěsní konopným dehtovaným provazem a zalije se olovem, nebo se vyztuží dřevěnými klíny. Obr. 2: Utěsnění hrdlové trouby

■ Spojování trub a trubek Závitové trubky jsou ocelové, opatřené na koncích vnějším závitem. Tyto trubky se spojují pomocí finitků opatřených vnitřním závitem. Podle tvaru : a) kolínka, b) kolínka redukovaná, c) oblouky, d) odbočky T, e) kříže, f) nátrubky

Obr. 3: Fininky

Rozebíratelně se trubky spojují šroubením. Závitové potrubí se spojuje přírubami se závitem. Příruby se k potrubí také nýtují nebo přivařují. 51

Obr. 4: Zleva: šroubení, závitová příruba, příruba nýtovaná

Obr. 5: Příruba přivařovaní a – plochá, b – s krkem

Vnitřním přetlakem by měkké těsnění mohlo být vytlačeno, příruby se do sebe zapouštějí. Konce potrubí se uzavírá zaslepovací přírubou.

Obr. 6: Zapuštěné těsnění v přírubách, zaslepovací příruba

Uložení potrubí se řídí druhem potrubí. Přírubové potrubí se ukládá na sloupky, konzoly nebo do kanálů. Potrubí je izolováno izolační hmotou.

Obr. 7: Uložení na konzole

Obr. 8: Uložení izolovaného potrubí v kanále

Dilatační vložky – dilatace (prodloužení) potrubí teplem vyžaduje poddajné uložení trub.

52

Obr. 9: Dilatační ucpávková vložka

Obr. 10: Dilatační vlnovcová vložka

Obr. 11: Dilatační kus U se záhyby

Přírubové litinové trouby mají na koncích kotouče (příruby). V přírubách jsou otvory pro spojovací šrouby. Přírubové potrubí nelze zaházet zeminou. Šrouby by rychle zrezivěly. Ocelové trouby a trubky jsou buď svařované nebo bezešvé. Hrdlové ocelové trouby jsou lehčí než litinové, mají menší tloušťku stěny.

Měděné a mosazné trubky nerezavějí a mají dobrou tepelnou vodivost. Použití v chemických a potravinářských závodech, také pro topná nebo chladící tělesa. Konce měděných trubek jsou připájeny na převlečnou matici.

Skleněné trubky nepodléhají chemickému vlivu protékající tekutiny. Použití v potravinářském průmyslu a lékařství.

Čedičové trouby se vkládají do plechových trub pro snížení otěru procházejícím pískem, cementem nebo jinou sypkou hmotou.

Trubky z plastických hmot, především z polyvinylchloridu (PVC) při ohřátí změknou a snadno se ohýbají. Nahrazují se jimi trubky ocelové (u vodovodního potrubí).

■ Uzavírací přístroje Jednotlivé části potrubí se oddělují pomocí uzavíracích přístrojů (uzávěrky). To jsou: kohout, šoupátko, klapka, ventil. Značky a schémata uzávěrek: 53

Kohout uzavírá průtok otočnou kuželkou s podélným otvorem. Kohouty se používají u potrubí do průměru Js 150. Kohouty jsou buď přímé nebo rohové. Klapka uzavírá průtok kruhovou otočnou deskou. Klapka plně netěsní, proto se používá k regulaci průtoku. Ventil uzavírá průtok talířem, deskou přiléhající k sedlu ve ventilovém tělese. Šoupátko uzavírá průtok deskou zvanou srdce. Průtok po otevření šoupátky zůstává otevřen a nemění svůj směr. Ztráta tlaku je při průtoku šoupátkem nepatrná. Šoupátek se používá pro potrubí střední a velké světlosti. Příslušenství potrubí Odlučovač vody v parním potrubí – pára proudí vyznačeným směrem. Zvětšeným průměrem se sníží rychlost, kapky vody spadnou dolů a odvodňovací trubkou se voda vypouští.

Zpětná klapka, látka může protékat jen jedním směrem. Změní-li se směr toku, klapka průtok uzavře.

54

MECHANICKÉ PŘEVODY ŘEMENOVÉ PŘEVODY Řemenové převody (řemenové pohony) jsou založeny na přenosu tahové síly. Převádějí momenty a otáčky mezi dvěma hřídeli, jejichž vzdálenost může být větší než při převodu ozubenými koly. Protože jsou řemeny z nekovových materiálů (textilií, pryže, plastů), mají odlišné vlastnosti než ozubené a řetězové kovové převody.

■ Přednosti a nedostatky řemenových převodů Přednosti: ● pružný přenos síly, ● tichý chod, tlumení rázů ● možnost velké vzdálenosti hřídelů ● nevyžaduje mazání ● malé nároky na údržbu

Nedostatky: ● skluz vlivem protažení řemenu, ● proto není přesný převodový poměr ● omezená provozní teplota ● dodatečné zatížení silami potřebnými k napnutí řemenu

■ Napínání řemenu Kvůli sil třením mezi řemenicemi a řemenem musí být řemen napínán, aby byl přitlačován k povrchům řemenic (obr. 1). Napnutí řemenu lze dosáhnout: • nasazování řemenu na řemenici s takovou pevnou roztečí, že s napne, nebo napínání řemenu napínací kladkou při pevné rozteči hřídelů, • změnou rozteče hřídelů posouváním nebo naklápěním jednoho zařízení s řemenicí, např. motoru nebo alternátoru, pomocí napínacího šroubu.

■ Druhy řemenů Řemeny je možné dělit podle druhu přenosu síly na hladké (ploché a klínové) řemeny (třecí přenos síly) a na ozubené řemeny (tvarový přenos síly). Ploché řemeny Obvodová síla na řemenici (táhnoucí řemen) závisí na koeficientu tření a tlaku řemenu na řemenici, závislém na napnutí řemenu a exponenciálně na úhlu opásání řemenice. Úhel opásání se dá zvětšit napínací kladkou. Obr. 1: Možnosti napínání řemenu

Konstrukce řemenu. Plochý řemen má většinou dvě nebo více vrstev. Dotyková třecí vrstva bývá tvořena chromitou usní (vyčiněnou bazickými chromitými solemi), která má velký koeficient tření na litinových řemenicích. Nosná (tahová) vrstva je z plastu s velkou pevností a malou průtažností.

55

Zvláštní vlastnosti plochých řemenů. Velké pružnost řemenů umožňuje převodový poměr až 20:1, malé vzdálenosti os, velkou rychlost řemenu (do 100 m/s) a přenos velkých výkonů (obr.2). Příklady použití. Pohony obráběcích , textilních a papírenských strojů, pohony válečkových dopravníků, transportní pásy.

Obr. 2: Pohon plochým řemenem

Klínové řemeny Klínový řemen je tahem vtlačován do klínové drážky řemenice, ve které je při mírném zešikmení dosahováno velkého kolmého tlaku klínového řemenu na šikmé stěny drážky a tím i velké třecí síly a přenosu velkých kroutících momentů (obr. 3).

Obr. 3: Normálové síly tlačící klínové a ploché řemeny k řemenici

Konstrukce řemenu. Obalovaný klínový řemen se skládá z tažných textilních polyesterových vláken, pryžového jádra zesíleného částečně příčnými vlákny a z obalu z tkaniny odolné proti otěru. Řezané klínové řemeny s nekrytými boky mají mnoho textilních vrstev a velkou pevnost. Zvláštní vlastnosti. Díky svěrnému klínovému efektu stačí k dostatečnému tření v klínové drážce malá napínací síla klínového řemenu. Vzhledem k velkému průřezu a pevnému sevření řemenu v klínové drážce je odpor převodu větší než u převodu s plochým řemenem. Tento odpor (hlavně při ohýbání řemenu) lze zmenšit výřezy (zubovým profilem) spodní úzké strany řemenu. Druhy řemenů. Pro různé požadavky se používají klínové řemeny různých průřezů a různých konstrukcí (tabulka).

Tabulka

56

Ozubené řemeny Přenos sil ozubenými řemeny není třecí, ale je tvarový, zprostředkovaný ozubením řemenu a řemenic. Ozubené řemeny spojují přednosti plochých a klínových řemenů s přesností řetězových převodů (bez prokluzu). Druhy ozubených řemenů. Rozlišujeme jednostranně a oboustranně ozubené řemeny s různými profily ozubení (obr. 4). Zvláštní vlastnosti. Převody ozubenými řemeny, vyžadují jen malé napnutí řemenů a proto málo zatěžují ložiska řemenic radiálními silami. Hodí se pro přesné převody (bez prokluzu) při přenosech malých a středních výkonů. Příklady použití. Pohony posuvů obráběcích strojů, kopírek (obr. 5), tiskáren, mincovních automatů a vačkových hřídelí.

Obr. 4: Podélné profily ozubených řemenů Obr. 5: Oboustranně ozubený řemen použitý v kopírce

57

ŘETĚZOVÉ PŘEVODY Řetězové převody jsou založeny na přenosu tahové síly podobně jako řemenové převody. Převádějí točivé pohyby mezi dvěma nebo více hřídeli. Řetězy jsou většinou vyrobené z ušlechtilé oceli a jsou proto pevnější, ale také hmotnější, než řemeny.

■ Vlastnosti a použití řetězových převodů Řetězový převod je synchronní s neměnným převodovým poměrem (bez proluzu) a může přenášet velkou tahovou sílu na velkou vzdálenost. Řetězové převody jsou odolné proti nepříznivým okolním vlivům a používají se proto např. u tvářecích strojů (obr. 1), v dopravnících, u jízdních kol a motocyklů a také u dřevozpracujících a stavebních strojů.

Obr. 1: Řetězové pohony

Přednosti řetězových převodů: ● synchronní převod bez prokluzu ● konstantní převodový poměr ● přenos velkých sil ● necitlivost na vlhkost, prach a vyšší teplotu

Nedostatky řetězových převodů: ● omezená rychlost řezu ● velká hlučnost ● nutnost namazání ● sklon ke kmitání při nárazovém zatížení

■ Druhy řetězů Řetězy dělíme na článkové, kloubové (obr. 2), zubové a speciální. Článkové řetězy lze použít jenom jako zátěžové k navázání břemen. Nemusí se mazat, snášejí hrubý provoz i vysoké teploty. Kloubové řetězy se většinou používají v řetězových převodech. Rozlišují se válečkové řetězy, čepové řetězy (Gallovy a Fleyerovy) a pouzdrové (transmisní) řemeny. Válečkové řetězy (obr. 3). Odvalování kalených a broušených válečků po bocích zubů ozubených kol je provázeno jen malým třením a tím i malým opotřebením. Mazací film mezi řetězovým (ozubeným) kolem, válečky a pouzdry navíc tlumí hluk.

Obr. 2: Článkový řetěz a kloubový řetěz Obr. 3: Konstrukce válečkového řetězu

Použití válečkových řetězů (příklady): • rozvodový řetěz spalovacího motoru, • hnací řetězy motocyklu, 58

•

transportní řetězy v dopravníku. Pro přenos velkých sil jako např. u válcových linek (obr. 1), se používají víceřadé válečkové řetězy (obr.4). Bývají dvouřadé, třířadé nebo čtyřřadé.

Obr. 4: Víceřadé válečkové řetězy

Čepové řetězy. Jsou nejjednodušším druhem kloubových řetězů a skládají se jen z čepů a unášecích destiček. K hlavním druhům čepových řetězů patří Gallovy řetězy a Fleyerovy řetězy. Gallovy řetězy se používají pro malé rychlosti do 0,5 m/s a pro přenos malých výkonů. Fleyerovy řetězy jsou čistě zátěžové a nejsou vedené přes ozubená kolam ale přes vodící kladky. Používají se např. jako zvedací řetězy u vysokozdvižných vozíků jako napínací řetězy nebo řetězy nesoucí protizávaží výtahu. Zubové řetězy jsou zvláštním druhem čepových řetězů, mají tichý chod a hodí se pro rychlosti do 30 m/s. Používají se např. jako rozvodové řetězy ve spalovacích motorech. Pouzdrové řetězy. Vnitřní unášecí destičky jsou nalisované na dutá pouzdra (obr. 5). Pouzdra jsou uložená pohyblivě na čepech, které jsou pevně nanýtované do vnějších unášecích destiček. Pouzdrové řetězy mají ve srovnání s čepovým řetězy díky menšímu měrnému tlaku mezi čepem a pouzdrem menší opotřebení. Používají se např. jako řetězy pro jízdní kola a roztečí půl palce.

Obr. 5: Konstrukce různých kloubových řetězů

■ Řetězová kola a napnutí řetězu Řetězová kola (obr. 6). Velikost a tvar řetězových kol jsou určeny velikostí řetězu, počtem zubů a přenášeným momentem. Rozlišují se dva základní tvary, a to bez náboje (pro menší momenty) a s nábojem (pro větší momenty). Osy řetězových kol musí být vodorovné aby nedocházelo k bočnímu průvěsu. 59

Uspořádání převodu. Životnost a spolehlivost řetězového převodu je ovlivněna vzájemnou polohou řetězových kol (obr. 7). Pro klidný chod je výhodné vodorovné uspořádání (osy řetězových kol leží v téže vodorovné rovině). Až do sklonu 60° od vodorovné roviny (roviny os kol) není potřeba napínací a vodící kladka. Aby však řetěz při šikmém uspořádání dobře nabíhal (a nepřeskakoval) na hnací kolo, musí být tažená část řetězu nahoře (nad koly). Při vodorovném uspořádání řetězového převodu (osy kol jsou ve stejné výšce) musí být průvěs netažené (volné) části řetězu 1% až 2%.

Napínač řetězu. Napínací zařízení by mělo vyrovnávat prodloužení řetězu způsobené opotřebením, nerovnoměrným zatěžováním nebo vyšší teplotou. Napínač u přehazovačky jízdního kola vyrovnává délku tažené části řetězu při změnách převodů.

Obr. 6. Řetězová kola

Obr. 7: Uspořádání řetězových převodů

ŘEMENOVÝ PŘEVOD - VZOROVÝ PŘÍKLAD Pohon plochým řemenem D1 = průměr hnací hřídele D2 = průměr hnané hřídele n1 = otáčky hnací řemenice n2 = otáčky hnané řemenice v = rychlost řemenu

Obvodové rychlosti obou řemenic jsou: D1 .π .n1 = D2 .π .n2 D1 .n1 = D2 .n2 pak:

n1 D2 = n2 D1 60

Vzájemný poměr průměrů řemenic je opačný než poměr jejich otáček. Převodový poměr i: i =

n1 D nebo i = 2 n2 D1

2 i do pomala 1 1 i = i do rychla 2

např. i =

Příklad: d1 = 100 mm, d2 = 200 mm, n1 = 720 ot.min-1 Řešení: základní vztah: D1 .n1 = D2 .n2 otáčky: n 2 =

D1 .n1 100mm.720ot. min −1 = = 360ot. min −1 D2 200mm

Délka řemenu:

Délka řemenu: L = 2a + Úhel α: sin α =

π 2

(D + d ) + (D − d )

2

4a

D−d 2a

61

PŘEVODY OZUBENÝMI KOLY Převody ozubenými koly převádějí otáčivý pohyb a točivý moment z jednoho hřídele na druhý (obr. 1). Zuby obou kol do sebe zapadají a tvoří tvarový přesný převod bez prokluzu. Plochy zubů se po sobě odvalují bez prokluzu (u cykloidního ozubení) nebo jen s nepatrným proluzem (např. u standardního evolventního ozubení). Ozubení může přenášet nepatrné síly (v hodinkách) nebo velké síly, resp. momenty a výkony (v převodovkách motorových vozidel, stavebních a výrobních strojů) s přesným poměrem daným poměrem počtu zubů. Ozubené převody se dají realizovat při malých vzdálenostech os hřídelů. Ozubenými koly se dají přenášet otáčivé pohyby a přitom měnit otáčky, točivý moment nebo směr otáčení (obr. 2).

Obr. 1: Ozubená kola v převodovce Obr. 2: Funkce převodu ozubenými koly

■ Rozměry ozubených kol Rozměry zubů standardního evolventního ozubení (obr. 3). Velikost zubů je dána hlavně roztečí p zubů na roztečné (valivé) kružnici s průměrem d. Tvar zubů je ovlivněn počtem zubů (u evolventního ozubení minimálně 17, pokud nemají být zuby u paty zeslabeny). Při návrhu ozubených převodů se používá veličiny m = p/π nazývané modul ozubení a představuje přírůstek průměru roztečné kružnice při přidání jednoho zubu bez změny rozteče p (délky oblouku roztečné kružnice mezi sousedními zuby). Obr. 3: Čelní ozubená kola s přímými zuby

Hodnoty modulu jsou normovány a udávají se v mm. Ostatní rozměry, jako výška zubu h jsou odvozeny od modulu. Výška zubu je ve většině případů daná vztahem h = m.13/6. Ozubená kola převodu (zapadající pro sebe) musí mít stejný modul. Rozměry ozubeného kola s evolventním ozubením (obr. 3). Rozměry ozubeného kola jsou odvozené z modulu m a počtu zubů z. Průměr roztečné kružnice d = m.z, průměr hlavové kružnice da = d+2.m. Mezi hlavovou kružnicí jednoho kola a patní kružnicí druhého kola musí být hlavová vůle c (zpravidla 0,25.m). Jsou-li známé modul, počet zubů a hlavová vůle ozubeného kola, mohou být z tabulek určeny všechny ostatní rozměry potřebné k jeho výrobě. 62

■ Převodový poměr Mají-li dvě kola ozubeného převodu odlišné počty zubů, mění převod otáčky i kroutící moment. Menší kolo se někdy nazývá pastorek a větší kole věnec nebo talíř.

■ Vzdálenost os Vzdálenost os kol ozubeného převodu a je součtem poloměrů roztečných kružnic: a = (d1+d2)/2 Příklad: Parametry ozubeného kola: počet zubů z = 20, modul m = 2 mm, hlavová vůle c = 0,2.m. Jaký je průměr roztečné kružnice a průměr hlavové kružnice. Řešení: d = m.z = 2 mm.20 = 40 mm da=d+2.m = 40 mm+2.2 mm = 44 mm

■ Druhy ozubení Tvar zubů ozubených kol je konstruován tak, aby se plochy vzájemně se dotýkajících kol (hnacího a hnaného) pro sobě odvalovaly pokud možno s minimálním prokluzem který vede k většímu opotřebení a zahřívání. Kromě toho by měla být ozubená kola jednoduše a levně vyrobitelná. Tvar zubů by měl vyhovovat i z pevnostního hlediska a ozubené soukolí by nemělo být citlivé na malé odchylky ve vzdálenosti os. Požadavek čistého odvalování bez smyku splňuje pouze cykloidní ozubení, které má však pevnostně nevýhodný tvar zubů (zúžený u paty) a převod vyžaduje přesné dodržení rozteče kol, hodí se proto jen pro hodinové stroje. Evolventní ozubení. Všechny výše zmíněné požadavky nejlépe splňuje evolventní ozubení. Geometrické vytvoření evolventy pomocí konce vlákna odvíjeného v rovině z válcové plochy je na obr. 4. Ve strojírenství a v motorových vozidlech se používají převody s evolventním ozubením. Při geometrické konstrukci ozubení se používá ozubená tyč s úhlem ozubení (stěn zubu) 40° (obr. 5). Body dotyku při otáčení kola a posouvání ozubené tyče leží v jedné rovině. Tato záběrová rovina (přímka) svírá s roztečnou kružnicí (resp. odpovídajícím válcem), tj. s její tečnou úhel záběru, v tomto případě 20°.

Obr. 4: Konstrukce Obr. 5: Ozubená tyč evolventy a ozubené kolo a nulovou korekcí

V běžných případech se dotýká příčná osa profilu zubu roztečné kružnice ozubeného kole. V tom případě mluvíme o ozubených kolech s nulovou korekcí. Úhel záběru lze korigovat v případě, že hrozí podřezání zubů nebo špičatost zubů. Má-li evolventní ozubené kolo méně než 17 zubů, jsou při nulové korekci a úhlu záběru 20° zuby u paty zeslabeny; říkáme, že jsou podřezané (obr. 6). Zkrátí se tím také doba záběru. 63

Posunutím čáry (kružnice), která se dotýká vnitřních os zubů, směrem od středu roztečné kružnice, lze podřezání zubů odstranit. Při přílišném posunutí od středu však dochází ke špičatosti zubů. Stanovení korekce je kompromisem mezi podřezáním a špičatostí zubů.

Obr. 6: Podřezání zubů a korekce posunutím profilu

Kromě evolventního ozubení jsou v oblasti přesné mechaniky používány stále více ozubené převody s kruhovým profilem (Novikovo ozubení) a při konstrukci velkých strojů se u ozubených věnců používá cévové ozubení, složené z palečného kola (ozubeného) a cévového kola, které má místo zubů válcové čepy.

■ Druhy ozubených kol a převodů V závislosti na vzájemné poloze os kol ozubeného převodu rozlišujeme ozubená skla čelní, kuželová, šroubová, šneková (tabulka 1) nebo hypoidní (obr. 7).

■ Čelní ozubená kola Při ozubeném převodu mezi rovnoběžnými hřídeli je možný vnější nebo vnitřní převod koly s čelním ozubením. Podle polohy zubů (os jejich profilů) k ose otáčení (rovnoběžné nebo mimoběžné) se rozlišuje přímé, šikmé a šípové ozubení (tabulka 2).

Tabulka 1

Tabulka 2

■ Kuželová ozubená kola Jsou-li roviny otáčení ozubených kol k sobě kolmé a osy otáčení kolmé nebo mimoběžné, je možné použít ozubená kola s přímým, šikmým nebo obloukovým ozubením. Při použití obloukového ozubení a speciálního profilu zubů se nemusí osy převodových ozubených kol protínat, ale mohou být mimoběžné (hypoidní převod) při zachování kolmosti rovin rotace 64

kol, což přináší při větší ploše záběru tišší chod (obr. 7), ale větší tření při vzájemném příčném pohybu a tím větší zahřívání a opotřebení oleje.

Obr. 7: Kuželová kola s obloukovým ozubením

■ Šnekové převody Šnekové převody se používají pro dosažení velkého převodového poměru do pomala v poměru až 100:1. Osa šneku leží zpravidla v rovině otáčení šnekového kola. Šnek může být levotočivý nebo pravotočivý a může být jednochodý nebo vícechodý. Jednochodý šnek má malý úhel stoupání a tím také velké tření a velké opotřebení. Je-li úhel stoupání závitu šneku menší než 5°, je šnek samosvorný. Šnekové převody jsou tiché a mohou převádět točivý moment na větší (až stonásobný), což vyžaduje odpovídající pevnosti ložisek (u šneku axiální a u šnekového kola radiální). Vzorové příklady: 1. Vypočítejte převodový poměr i, otáčky n2 dle zadaných parametrů z obrázku 1.

Řešení: Převodový poměr: i =

Otáčky hnané n2:

z 2 65 = = 3,1 z1 21

n1 z 2 n .z 1400.21 = ⇒ n2 = 1 1 = = 452 min −1 n 2 z1 z2 65

2. Dvojnásobný převod - vícenásobný pro dosažení velkých převodových poměrů při normálních průměrech kol se řadí dva nebo více převodů za sebe. np = počáteční otáčky (namotoru) min-1 nk = výstupní otáčky z1, z3 - hnací kola z2, z4 - hnaná kola

Dílčí převody: i1 =

z2 z1

i2 =

z4 z3

hnací kola hnaná kola n p . z1 . z 3 = n k . z 2 . z 4 Výstupní otáčky: n k =

n p .z1 .z 3 z 2 .z 4

65

3. Dvojnásobný převod pohonu pojezdových kol jeřábu je dán: z1 = 17, z2 = 70, z3 = 16, z4 =60; Pojezdové kolo D = 400 mm, otáčky motoru np = 1400 min-1.

Řešení:

z 2 70 = = 4,12 z1 17 z 60 i2 = 4 = = 3,75 z 3 16 i = i1 .i2 = 4,12.3,75 = 15,45 np i= nk n p 1400 min −1 nk = = = 90,6 min −1 i 15,45 n p .z1 .z 3 1400 min −1 .17.16 380800 nk = = = = 90,6 min −1 z 2 .z 4 70.60 4200

Výpočet dílčích převodů -

Celkový převod -

Výstupní otáčky nebo

i1 =

Pojezdová rychlost v - v = π .d .n = π .0,4m.90,6 min −1 = 114 min −1

66

KINEMATICKÉ MECHANIZMY Účelem mechanizmu je vykonávat takový pohyb, jaký je třeba pro funkci stroje. Kinematický mechanizmus – klika 1 otáčí a posouvá ojnici ve vedení 2 požadovaným vratným pohybem. Hydraulický mechanizmus – pohyb se převádí tlakovou kapalinou, vzduchem nebo párou na píst.

Obr. 1: Schéma kinematického systému

Obr. 2: Schéma hydraulického mechanizmu

Mechanizmy dělíme na: - Kinematické mechanizmy, kde pro převod pohybu je použito pevných součástí. - Hydraulické mechanizmy, kde je použito kapaliny. - Pneumatické mechanizmy, kde je použito tlakového vzduchu. Kinematické mechanizmy – pohybové šrouby. Pohybovými šrouby převádíme točivý pohyb na posuvný nebo naopak.

Obr. 3: Ruční lis (M – matice, Š - šroub)

Obr. 4: Suport

Obr. 5: Svidřík

Čtyřčlenný mechanizmus 67

Je základem dalších mechanizmů. Nehybnou součástí mechanizmu je první člen – rám. Kolem jeho čepu se otáčí druhý člen zvaný klika. Třetí člen – ojnice. Převádí pohyb na čtvrtý člen – vahadlo, který se pouze kýve.

Obr. 6: Čtyřčlenný mechanizmus

Čtyřčlen převádí kývavý pohyb vahadla v přerušovaný otáčivý pohyb rohatky R. Západka Z1 je poháněcí, západka Z2 zajišťuje proti zpětnému otočení.

Obr. 7: Čtyřčlen s rohatkou a západkou

Mísící zařízení – u tohoto stroje je pro požadovaný pohyb mísidla využito pohybu prodlouženého konce mísidla po zvláštní křivce.

Obr. 8: Mísící zařízení

Klikový mechanizmus převádí přímočarý pohyb vratný v plynulý otáčivý pohyb jako např. u pístových strojů. Úplný klikový mechanizmus má tyto části: píst, pístní tyč, křižák, ojnici a kliku. Píst je dvojčinný, pracovní tlak působí střídavě na obě strany pístu. Složka Fo – přenáší se na klikový čep, způsobuje pohyb mechanizmu Složka Fn – působí na vedení křižáku, vyvolává ve styčných plochách tření Složka Ft – Působí k tečně a namáhá kliku na ohyb, krut a smyk Složka Fr – Namáhá na kliku tahem nebo tlakem a ohybem Obr. 9: Kývavá kulisa

68

Obr. 10: Úplný klikový mechanizmus

cos β = tgβ =

F F ⇒ F0 = [N ] F0 cos β

Fn ⇒ Fn = F .tgβ [N ] F

Ft ⇒ Ft = F0 . sin α + β F0 F cos α + β = r ⇒ Fr = F0 . cos α + β F0

sin α + β =

Rozklad sil a pohybů jednotlivých složek a stanovení jejich velikosti v různých částech klikového mechanizmu mají velký praktický význam. Hlavně při výpočtu základních rozměrů, při volbě materiálu, volbě technologických postupů apod. Základní druhy pístů. - Píst kotoučový – požívá se u dvojčinných spalovacích motorů a kompresorů - Píst plunžrový – používá se u čerpadel - Píst trubkový – používá se u dvou stupňových kompresorů a diferenciálních čerpadel

69

ČERPADLA Čerpadla slouží k čerpání pitné a užitkové vody a jiných kapalin, podle způsobu práce dělíme čerpadla na: - objemová, odstředivá, vrtulová a proudová. - objemová čerpadla s kmitavým pohybem (pístová, ruční křídlová, radiální, axiální) - rotační (čerpadla zubová, lamelová, vřetenová) Čerpací stanice:

Obr. 1: Schéma čerpací stanice, 1- motor, 2 čerpadlo, 3 - sací potrubí, 4 - výtlačné potrubí, 5 horní nádrž, 6 - sací koš

Čerpadlo nasává kapalinu u spodní hladiny. Vytlačuje ji buď do nádrže nebo do potrubí s vyšším tlakem. Při sání vzniká v sacím hrdle čerpadla podtlak p, který slouží k tomu, aby atmosférický tlak pa působící na spodní hladinu vytlačil kapalinu do geodetické sací výšky hsg, urychlil ji v sacím potrubí na rychlost Cs a překonal odpory v sacím potrubí. 2

[

C p Mechanická energie čerpadla: Ys = hsg .g + s + Yzs = J .kg −1 2 ρ

]

p = pa − p s 2

Cs je pohybová měrná energie potřebná k uvedení kapaliny do pohybu rychlostí Cs, ps je 2 sací tlak (Pa). Yzs je ztrátová měrná energie v sacím potrubí [J.kg-1]. Ys je sací měrná energie čerpadla závislá na atmosférickém tlaku, sacím tlaku a hustotě kapaliny.

70

■ Objemová čerpadla - jednočinná Jednočinné čerpadlo nasává a vytlačuje jen jednou stranou pístu. Při pohybu pístu vzhůru se otevře samočinně sací ventil a kapalina se nasaje do pracovního prostoru. Při klesání pístu se přetlakem uzavře sací ventil a otevře výtlačný ventil. Nasátý objem se vytlačuje do výtlačného vzdušníku, odtud k výtlačnému hrdlu do výtlačného potrubí. Nestejnoměrnost běhu se vyrovnává setrvačníkem. Nestejnoměrnost v čerpání kapaliny sacím a výtlačným vzdušníkem. Objemový průtok pro jednočinné čerpadlo: Qv = S .L.n.ς v =

π .d 2

[

.L.n.ς v m 3 .s −1

4 D je průměr pístu (m) L je 2r - zdvih pístu n - otáčky (1.s-1) - objemová účinnost

]

Obr. 2: Jednočinné pístové čerpadlo, 1 - sací hrdlo, 2 - výtlačné hrdlo, 3 - sací ventil, 4 - výtlačný ventil, 5 - sací vzdušník, 6 výtlačný vzdušník, 7 - píst, 8 - pracovní prostor

Vzorový příklad: Vypočítej objemový průtok je-li: D = 150 mm, L = 200 mm, n = 15 1.s-1, objemová účinnost 0,6. 3,14.0,15 2 π .D 2 Řešení: Q = S .L.n.ς v = .L.n.ς v = .0,2.15.0,6 = 0,031m 3 .s −1 4 4 Objemový průtok čerpadla je 0,031 m3.s-1.

■ Pístové čerpadlo dvojčinné Nasává a vytlačuje oběma stranami. Má dva pracovní prostory se čtyřmi ventily (dva sací a dva výtlačné). Běh dvojčinného je stejnoměrnější, nepotřebuje velký setrvačník ani velký vzdušník. Objemový průtok: Qv =

π

(2 D 4

2

)

[

− d 2 .L.n.ς v m 3 .s −1

] 71

d je průměr pístní tyče

Obr. 3: Dvojčinné pístové čerpadlo, 1 - sací hrdlo, 2 výtlačné hrdlo, 3 - sací ventil, 4 - výtlačný ventil, 5 - sací vzdušník, 6 - výtlačný vzdušník, 7 - píst, 8 - pracovní prostor

■ Membránové čerpadlo Je vhodné k odčerpávání znečištěných kapalin. Pístem je pryžová membrána, která je prohýbána ruční pákou střídavě nahoru a dolů. Sací ventil je u sacího hrdla, výtlačný ventil je v membráně. Při zdvíhání membrány je kapalina nasávána do prostoru mezi sací ventil a membránu. Při klesání membrány se vytlačuje nad membránu k výtlačnému hrdlu. Jednoduché membránové čerpadlo se používá jako palivové čerpadlo u spalovacích motorů. Obr. 4: Membránové čerpadlo, 1 - membrána, 2 - sací hrdlo, 3 - výtokový žlab, 4 - sací ventil, 5 - výtlačný ventil

■ Rotační zubová čerpadla Jsou konstrukčně a technologicky nejjednodušší a velmi spolehlivé. Používají se pro tlaky do 16 MPa a pro průtoky do 0,02 m3.s-1. Rotační zubová čerpadla dopravují olej uzavřený v mezerách mezi zuby a tělesem čerpadla. Při záběru zubů se olej stlačuje a roste jeho tlak, s kterým odchází do výtlaku. Rotační zubová čerpadla jsou zvlášť vhodná k čerpání olejů, protože dopravovaným olejem se čerpadlo zároveň maže. Zubová čerpadla mají klidný chod, vytlačování oleje je plynulé. Obr. 5: Zubové čerpadlo, 1 - těleso čerpadla, 2 - hnací ozubené kolo, 3 - hnané ozubené kolo, 4 - sání, 5 - výtlak

Průtok čerpadla: Qv = 2.m.b.v.η v

Dosadíme za v = π .D.n

Qv = 2.m.b.π .D.n.η v Vzorový příklad: Vypočtěte objemový průtok je-li: b = 20 mm, z = 22, m = 3 mm, n = 24 s-1, objemová účinnost 0,8 (dosadíme v m) Řešení: Výpočet roztečné kružnice: D = m.z = 3mm.22 = 66mm[m] Qv = 2.m.b.π .D.n.ς v = 2.0,003m.0,020m.3,14.0,66m.24 s −1 .0,8 = 4,774.10 −4 m 3 .s −1 = 0,0004774m 3 .s −1

72

■ Odstředivá čerpadla Jsou to rotační čerpadla, jejichž hlavní části jsou ozubené kolo, převáděč a spirální skříň. Oběžné kolo má zakřivené lopatky tak, že běží svou vstupní hranou vpřed a nabírá tak kapalinu. Princip práce čerpadla: K bodu 1 na vnitřním obvodu kola (průměr d1) přitéká kapalina rychlostí c1. V tomto místě se kolo otáčí obvodovou rychlostí u1 = π . d1 . n, vstupuje kapalina na lopatky w1 a proudí po nich až do bodu 2, kde opouští lopatky rychlostí w2. V bodě 2 na výstupním průměru oběžného kola d2 je však obvodová rychlost u2 = π . d2 . n. Každá částečka kapaliny má v bodě 2 dvojí rychlost w2 a u2. Kapalina vstupuje na lopatky pevného převaděče výslednou rychlostí c2. Jeho lopatkami se vede kapalina do spirální skříně, průtokový průřez se zvětšuje podle průtoku. Odstředivá čerpadla jsou výkonnější než čerpadla objemová. Příkon čerpadla: P =

Qv .ρ .H d [kw] 102η c

Obr. 6 : Schéma čerpací stanice s jednostupňovým odstředivým čerpadlem 1 - spirální skříň, 2 - oběžné kolo, 3 - převáděč, 4 - sací hrdlo

73

■ Pístové kompresory Rozdělení pístových kompresorů Kompresory jsou stroje, které slouží k opakovanému stlačování plynů a par. Pístové kompresory jsou určeny, podobně jako pístová čerpadla pro střední a vysoké výtlačné tlaky. Zároveň se používají i pro velké objemové průtoky. Při stlačování se mechanická práce přivedená do kompresoru částečně mění v teplo. Proto kompresory patří mezi stroje hnané a tepelné. Podle výtlačného tlaku se dělí takto: vývěvy - pv = 0,1 MPa dmýchadla - pv = 0,1 až 0,3 MPa kompresory - pv je větší než 0,3 MPa Podle počtu stupňů jsou: jednostupňové, vícestupňové. Kompresory lze dále dělit podle velikosti objemového průtoku, druhu stlačované látky, druhu pohonu, uspořádání válců, způsobu chlazení apod.

Pracovní oběhy pístového kompresoru Pracovní oběh pístového kompresoru je dán vratným pohybe pístu, při kterém se plyn postupně nasává, stlačuje a vytlačuje. Oběh se znázorňuje v tlakovém diagramu. Při nejjednodušším oběhu se neuvažuje škodlivý prostor. Při pohybu pístu z horní úvratě do dolní je sací ventil otevřen, nastává sání (úsečka 1-2). V bodě 2 se sací ventil uzavře. Při zpětném pohybu pístu se plyn uzavřený v prostoru válce stlačuje adiabaticky podle křivky 2-3. V bodě 3 se otevře výtlačný ventil a nastává výtlak 3-4. V bodě 4 se uzavře výtlačný ventil. Při pohybu pístu z horní úvratě do dolní nastává nejdříve prudký pokles tlaku 4-1. V bodě 1 se sací ventil otevře a celý děj se opakuje. U skutečného kompresoru nevytlačí píst po dosažení horní úvratě všechen plyn z prostoru válce. V tomto tzv. škodlivém prostoru zůstává objem plynu Vš. Při zpětném pohybu pístu plyn ze škodlivého prostoru expanduje adiabaticky z výtlačného tlaku na sací podle adiabaty 4-1 a vyplní část prostoru válce, o kterou se zmenší objem nasátého plynu.

Obr. 7: Tlakový diagram kompresoru bez škodlivého prostoru

Obr. 8: Tlakový diagram kompresoru se škodlivým prostorem

74

p - diagram (tlakový diagram) Plocha diagramu vyjadřuje práci, která se spotřebuje na stlačení plynu v pracovním protoru kompresoru za jednu otáčku klikového hřídele. Při sání zůstává sací tlak stálý, ps = konstantní Úsečka 1-2 se nazývá izobara. Úsečka 1-2 je sání. Úsečka 2-3 je komprese. Úsečka 3-4 je výtlak. pv = konstantní Úsečka 3-4 je izobara. Úsečka 4-1 je expanze. Stlačování může probíhat: Adiabaticky (bez výměny tepla s okolím) probíhá teoreticky. Izotermicky (při stálé teplotě) probíhá teoreticky Polytropicky (komprese i expanze probíhá ve skutečnosti) Současně a stoupá i teplota, což nepříznivě působí na činnost výtlačných ventilů, zhoršuje se mazání a vzniká nebezpečí vznícení oleje. Z těchto důvodů se dělí komprese do několika stupňů. Mezi jednotlivé stupně se zařazují mezichladiče. Například u dvoustupňového kompresoru (obr) se plyn nejdříve stlačí v prvním stupni, v mezichladiči se ochladí téměř na původní teplotu (tím se zmenší jeho objem) a v druhém stupni se stlačí na požadovaný tlak. Stlačení se blíží izotermické kompresi. Práce potřebná ke stlačení se zmenší (šrafovaná plocha). Jestliže je kompresní poměr ve všech stupních stejný, je kompresní práce nejmenší. Obr. 9: Ideální tlakový diagram dvoustupňového kompresoru

75

VÝPOČTOVÉ VZORCE

Přípustné (dovolené) zatížení = průřez x dovolené napětí N   Ft príp = S .σ t príp mm 2 . mm 2   Vypočtený průřez = zatížení / přípustné napětí

S min =

F [N ] mm 2 N   σ t príp  2   mm 

[

]

Skutečné napětí = zatížení / průměr

σ=

F [N ] [MPa] S mm 2

[

]

Zatížení na mezi pevnosti = průřez x napětí na mezi pevnosti (pevnost v tahu)

 mm 2 N  [N ] Fmax = S .σ t príp  . 2   1 mm 

Koeficient bezpečnosti Konstrukční díly a součásti musí být dimenzovány (počítány) s potřebnou bezpečností. Pomocí součinitele bezpečnosti ν do výpočtu se dosáhne dovoleného napětí, které je vždy menší než pevnost, na kterou je součást počítána pro provozní bezpečnost a životnost.

Příklad: Součást z 11500. Jak veliké je dovolené napětí v tahu, jestliže je vyžadováno 2,5 násobná bezpečnost. N mm 2 Koeficient bezpečnosti k = 2,5

Pevnost v tahu σ t príp = 490

Přípustné (dovolené) napětí v tahu

σ t príp k

=

490 N = 196 2,5 mm 2

76

Pracovní příklady – vzorová řešení VÝPOČET ŠROUBU Příklad 1. Pro zatížení v tahu F = 14 kN mají být stanoveny potřebné rozměry šroubu (průměr závitu d). Dovolené napětí činí σtpríp = 45 N/mm2

Nosným průměrem závitu je malý průřez jádra S.

Řešení: S min =

F

σ tpríp

=

14000 N = 311mm 2 2 45 N / mm

Tzn. je zapotřebí, aby malý průměr závitu měl plochu 311 mm2. V tabulce závitu je nejbližší malý průřez s plochou: S = 353 mm2 a příslušným označením závitu M24. Zvoleno bude: metrický závit ISO M24. Příklad 2.

Stavěcí šroub je zatížen silou F = 16000 N. Přípustné napětí v tlaku v průřezu jádra závitu je 80 N/mm2 [MPa]. Vypočtěte potřebnou velikost závitu.

Řešení: S min =

F

σ tpríp

=

16000 N = 200mm 2 2 80 N / mm

Zvoleno bude: metrický závit ISO M20 (základní řady).

77

PEVNOST VE STŘIHU

Pracovní příklady – vzorová řešení 1. Jednostřižné spojení Materiál na kolík (11500) σ tpríp = 360

N mm 2

N mm 2 Vypočtěte potřebný průměr kolíku d. Střižná síla F = 5 kN, δ tpríp = 55

Řešení:

N N = 44 [MPa ] 2 mm mm 2 F 5000 N 2. Výpočet průřezu S: S = = = 113,6mm 2 τ tpríp 44 N / mm 2

1. τ tpríp = 0,8δ tpríp = 0,8.55

3. Výpočet průměru kolíku d: S =

d=

π .d 2 4 4S

π

=

4.113,6

π

= 144,7 = 12mm

Volím průměr kolíku d = 12 mm.

2. Několikastřižné spojení d = 16 mm

τtpríp = 60 N/mm2 Jaká síla F může být spojením zachycena?

78

Řešení: F = S .τ tpríp

d 2 .π 4 (16mm )2 .3,14 S = 4. 4 S = 4.201mm 2 S = 804mm 2

S = i.

F = 804mm 2 .60

N mm 2

F = 48240 N

Příklad: a) Jaký nejmenší průměr musí mít kolík, je-li kolíkový spoj namáhán vnější silou F = 31,4 kN a τtpríp = 100 MPa? b) Jaký tlak vznikne ve stykové ploše při tloušťce desky h = 50 mm.

Řešení: a)

τ tpríp = S=

F [MPa ] S

π .d 2

[mm ] 2

S= d=

4 Volíme průměr kolíku d = 20mm.

b)

p=

F

τ tpríp 4.S

π

=

31400 N = 314mm 2 2 100 N / mm

=

4.314 = 400 = 20mm 3,14

F 31400 = = 31,4 MPa d .h 20.50

Ve stykové ploše vznikne tlak 31,4 N/mm2.

79

Použitá literatura: Technologie zpracování kovů + příklady, Frischner, Skop, Knourek Moderní strojírenství, Josef Dilinger a kolektiv Strojnictví I, J. Doleček, Z. Holoubek Strojnictví II, J. Doleček, Z. Holoubek Příklady, Frischner, Piegler, Pragač Strojní montáže, K. Mička, P. Kolář Strojnické tabulky, J. Leinveber, J. Řasa, P. Vávra

Obrazová dokumentace: Moderní strojírenství, Josef Dilinger a kolektiv Strojnictví I, J. Doleček, Z. Holoubek Stroje a zařízení I, J. Doleček, P. Gajdoš, V. Novák

80