Leonid Kurmaz, Oleg Kurmaz, Miroslav Bošanský, Juraj Rusnák, Milan Kadnár, Pavol Tököly
Základy konštruovania mechanických zariadení na prenos výkonu
Nitra 2014
Názov:
Základy konštruovania mechanických zariadení na prenos výkonu
Autori:
prof. Eng. Leonid Kurmaz, PhD. Eng. Oleg Kurmaz prof. Ing. Miroslav Bošanský, PhD. prof. Ing. Juraj Rusnák, PhD. doc. Ing. Milan Kadnár, PhD. Ing. Pavol Tököly, PhD.
Recenzenti:
Dr. h. c. prof. Ing. Jan Mareček, DrSc., Agronomická fakulta Mendelova univerzita v Brnĕ prof. Ing. Ernest Gondár, PhD., Strojnícka fakulta Slovenská technická univerzita v Bratislave prof. Ing. Jozef Turza, PhD., Fakulta špeciálnej techniky Trenčianska univerzita Alexandra Dubčeka v Trenčíne
Schválil rektor Slovenskej poľnohospodárskej univerzity v Nitre dňa 4. 2. 2014 ako vysokoškolskú učebnicu.
ISBN 978-80-552-1151-0
5
Predslov Úvod 1. Všeobecné poznatky týkajúce sa procesu navrhovania a konštruovania................................. 8 1.1. Navrhovanie a konštruovanie ........... 8 1.2. Základné etapy konštruovania .......... 9 1.3. Druhy konštrukčných dokumentov ...................................... 9 1.3.1. Zostavný výkres ............................... 9 1.3.2. Výrobný výkres ................................ 12 1.3.3. Technický výpočet ........................... 12 1.4. Konštruovanie v 2D a 3D ................. 13 2. Voľba elektromotora a energetickokinematické parametre pohonu......... 14 2.1. Všeobecné charakteristiky elektromotora.................................... 14 2.2. Voľba elektromotora ........................ 14 2.3. Energeticko-kinematické parametre pohonu ............................. 15 2.4. Voľba elektromotora a stanovenie základných parametrov pohonu ........ 16 3. Ozubené prevody .............................. 21 3.1. Všeobecné informácie ...................... 21 3.2. Materiál, chemicko-tepelné spracovanie, dovolené napätia .......... 22 3.2.1. Materiál ozubených kolies................ 22 3.2.2. Technická úroveň reduktorov ........... 24 3.2.3. Druhy tepelného spracovania ........... 25 3.2.4. Základné druhy poškodenia ozubených kolies .............................. 26 3.2.5. Dovolené napätia .............................. 27 4. Valcové ozubené súkolesie............... 33 4.1. Všeobecné informácie ...................... 33 4.2. Pevnostné výpočty valcových ozubených prevodov......................... 33 4.2.1. Výpočet valcového súkolesia so zatvoreným ozubením ...................... 33 4.2.2. Výpočet uzavretých valcových prevodov ........................................... 43 4.2.3. Výpočet otvorených valcových prevodov ........................................... 45 4.3. Geometrický výpočet valcových kolies s priamymi korigovanými zubami .... 47 4.4. Presnosť vyhotovenia čelných ozubených kolies .............................. 49 4.4.1. Triedy presnosti a typy úprav ........... 49 4.4.2. Určenie triedy presnosti.................... 50 4.5. Druhy nábojov ozubených,
remeňových a reťazových kolies ...... 54 4.6. Výroba ozubených kolies ................. 55 4.6.1. Výroba ozubených kolies a základné plochy ............................................... 56 4.7. Konštrukčné vyhotovenie ozubených kolies................................................. 57 4.8. Výrobný výkres čelného kolesa ........ 60 4.9. Príklady výrobných výkresov ........... 62 5. Kužeľové súkolesie .......................... 68 5.1. Základná charakteristika ................... 68 5.2. Základné parametre .......................... 68 5.3. Pevnostný výpočet kužeľového súkolesia ........................................... 70 5.3.1. Výpočet kužeľových prevodov s priamymi zubami ........................... 70 5.3.2. Výpočet kužeľového prevodu so zakrivenými zubami ..................... 76 5.3.3. Výpočet otvoreného kužeľového prevodu. ............................................ 81 5.4. Geometrický návrh kužeľového kolesa ................................................ 81 5.4.1. Výpočet kolies s priamymi zubami .. 81 5.4.2. Výpočet kolies s kruhovo zakrivenými zubami ......................... 82 5.5. Presnosť kužeľových kolies.............. 84 5.6. Montáž pastorka ............................... 87 5.7. Základné plochy pre návrh ozubenia ............................................ 87 5.8. Konštrukcia kužeľových ozubených kolies................................................. 88 5.9. Výrobný výkres kužeľového kolesa ................................................ 90 5.10. Príklady tolerovania kužeľového kolesa ............................................... 92 6. Závitovkové súkolesie ...................... 97 6.1. Základná charakteristika ................... 97 6.2. Druhy valcových závitoviek ............. 97 6.3. Pevnostný výpočet závitovkového súkolesia ........................................... 98 6.4. Presnosť výroby závitovky ............... 104 6.5. Výpočet geometrických parametrov závitovkových prevodov................... 105 6.6. Výroba závitoviek a závitovkových kolies................................................. 106 6.7. Výrobný výkres závitovky................ 107 6.8. Výrobný výkres kolesa ..................... 109 6.9. Príklady výrobných výkresov ........... 111 7. Remeňový prevod ............................. 114 7.1. Všeobecné informácie ...................... 114
6 7.2. Prevod s plochým remeňom ............. 115 7.2.1. Druhy remeňov ................................. 115 7.2.2. Voľba základných parametrov ......... 116 7.3. Prevod s klinovým remeňom ............ 119 7.3.1. Druhy remeňov ................................. 119 7.3.2. Voľba základných parametrov ......... 120 7.4. Prevod s násobným klinovým remeňom ........................................... 124 7.4.1. Štruktúra a materiál remeňov ........... 124 7.4.2. Voľba základných parametrov ......... 125 7.5. Prevod s ozubeným remeňom .......... 127 7.5.1. Štruktúra a materiál remeňa.............. 127 7.5.2. Voľba základných parametrov ......... 128 7.6. Prvky remeníc.................................. 131 7.6.1. Materiál remeníc............................... 131 7.6.2. Geometrický návrh ........................... 131 7.6.3. Návrh remeňového prevodu pre plochý remeň .................................... 132 7.6.4. Návrh remeňového prevodu pre klinový remeň ................................... 134 7.6.5. Remenica pre násobný remeň ........... 137 7.6.6. Remenica pre ozubený remeň .......... 138 7.7. Príklady výrobných výkresov remeníc. ............................................ 141 7.8. Príklady uloženia remeníc ................ 143 7.9. Napínanie remeňových prevodov ..... 144 7.10. Montážne požiadavky....................... 145 7.11. Kinematické schémy ........................ 145 8. Reťazové prevody ............................ 146 8.1. Základná charakteristika................... 146 8.2. Reťazový prevod s valčekovou reťazou.............................................. 147 8.2.1. Valčekové reťaze .............................. 147 8.2.2. Valčekové reťaze s rozšíreným rozstupom ......................................... 148 8.2.3. Voľba základných parametrov ......... 149 8.2.4. Konštrukcia reťazových kolies ......... 153 8.2.5. Príklady výrobných výkresov ........... 156 8.3. Reťazový prevod so zubovou reťazou.............................................. 157 8.3.1. Zubové reťaze ................................... 157 8.3.2. Voľba základných parametrov ......... 158 8.3.3. Konštrukcia reťazových kolies ......... 160 8.3.4. Príklady výrobných výkresov reťazových kolies ............................. 162 8.4. Napínanie reťazových prevodov ...... 163 8.5. Montážne požiadavky....................... 163 8.6. Kinematické schémy ........................ 163 9. Konštrukčné riešenie prevodov ........ 164
9.1. Základná charakteristika ................... 164 9.2. Jednostupňové čelné valcové prevody ............................................. 165 9.3. Dvojstupňové čelné valcové prevody ............................................. 167 9.4. Súosové valcové prevody ................. 168 9.5. Jednostupňové kužeľové prevody .... 169 9.6. Kužeľovo-čelné prevody .................. 171 9.7. Jednostupňové závitovkové prevody ............................................. 172 9.8. Závitovkovo-čelné prevody .............. 173 10. Silové pôsobenie v prevode .............. 174 10.1. Valcovo-čelné prevody ..................... 174 10.2. Kužeľovo-čelné prevody .................. 175 10.3. Závitovkové prevody ........................ 176 10.4. Remeňové (reťazové prevody) ......... 177 10.5. Zaťažujúce sily spojky ...................... 177 11. Hriadele ............................................ 180 11.1. Návrh hriadeľov................................ 180 11.2. Tvarovanie hriadeľa.......................... 186 11.3. Výrobný výkres hriadeľa .................. 189 11.4. Možnosti konštrukčného riešenia a uloženia hriadeľov ......................... 193 11.5. Príklady výrobných výkresov ........... 200 11.6. Kontrola únavovej pevnosti hriadeľa ............................................. 204 12. Valivé ložiská ................................... 209 12.1. Všeobecné poznatky ......................... 209 12.2. Druhy valivých ložísk, ich charakteristika a použitie ............ 209 12.3. Druhy ložísk a ich uloženie na hriadeľoch .................................... 211 12.4. Uloženie hriadeľov reduktorov v ložiskách ........................................ 213 12.5. Uloženie hriadeľov pohonov ............ 216 12.6. Navrhovanie valivých ložísk ............ 217 12.7. Uloženie valivých ložísk .................. 222 12.8. Prvky používané na uloženie ložísk................................................. 224 12.9. Nastavenie vôle ložísk a ozubení...... 225 12.10.Osadzovanie, uloženie, montáž a demontáž valivých ložísk............... 227 13. Spoj hriadeľa s nábojom ................... 234 13.1. Spoj s perom ..................................... 234 13.2. Spoj s klinom .................................... 237 13.3. Spoj s kolíkom .................................. 240 13.4. Žliabkované spoje ............................. 242 13.5. Nalisovaný spoj ................................ 248 14. Hriadeľové tesnenie .......................... 252
7 14.1. Trecie tesnenie .................................. 252 14.2. Bezdotykové tesnenie ....................... 257 15. Konštrukčné vyhotovenie prevodovej skrine ............................. 258 15.1. Základná charakteristika................... 258 15.2. Zásady odlievania ............................. 260 15.3. Montážne charakteristiky ................. 261 15.4. Skriňa valcového reduktora .............. 262 15.5. Konštrukcia skrine kužeľového reduktora ........................................... 264 15.6. Skriňa závitovkového reduktora ....... 266 15.7. Konštrukčné prvky odlievaných prevodových skríň ............................ 268 15.8. Presnosť prevodových skríň ............. 271 15.9. Ukážka vyhotovenia výrobných výkresov častí prevodových skríň .... 274 15.10.Konštrukčné riešenie ložiskového veka .................................................. 285 15.11.Konštrukčné riešenie ložiskového puzdra ............................................... 286 15.12.Príklady konštrukčného vyhotovenia veka a puzdra .................................... 288 16. Prevodovky ....................................... 291 16.1. Všeobecný popis............................... 291 16.2. Úchytky a poistné ventily ................. 292 16.3. Mazanie v prevodovke ..................... 293 16.4. Jednostupňová valcová prevodovka ....................................... 296 16.5. Dvojstupňová valcová prevodovka ....................................... 312 16.6. Čelné valcové koaxiálne reduktory .......................................... 326 16.7. Trojstupňový valcový reduktor ........ 330 16.8. Jednostupňový kužeľový reduktor ... 332 16.9. Kužeľovo-čelná prevodovka ............ 340 16.10.Uloženie kužeľového kolesa ............ 350 16.11.Jednostupňová závitovková prevodovka ....................................... 352 16.12.Dvojstupňová závitovková prevodovka ....................................... 364 16.13.Závitovkovo-valcová prevodovka .... 368 16.14.Uzol uloženia hriadeľa závitovkového súkolesia................... 372 16.15.Kužeľovo-valcovo-závitovková prevodovka ....................................... 374 17. Spojka ............................................... 376 17.1. Všeobecná klasifikácia a výber spojky .................................. 376 17.2. Pevné spojky..................................... 377
17.3. Vyrovnávacie spojky ........................ 380 17.4. Pružné spojky ................................... 384 18. Sústava (motor, spojka, prevodovka), rám a platňa ...................................... 388 18.1. Všeobecné poznatky ......................... 388 18.2. Kinematické schémy sústavy (motor, spojka, prevodovka) ............. 388 18.3. Konštrukcia rámu ............................. 389 18.4. Konštrukcia platní............................. 395 18.5. Príklady realizácie montážnych výkresov mechanických pohonov .... 396 19. Pohybová skrutka ............................. 407 19.1. Všeobecné informácie ...................... 407 19.2. Pevnostný výpočet a voľba základných parametrov prevodu .......................... 408 19.3. Konštrukčné riešenie opornej časti skrutkového zdviháka ............... 415 19.4. Závity skrutkového zdviháka............ 417 19.5. Mechanizmus rohátka so západkou ...................................... 418 19.6. Príklady skrutkových zdvihákov ...... 419 20. Tlakové nádoby ................................ 431 20.1. Pevnostný výpočet nádoby .............. 431 20.2. Informácie pre výpočty nádrží .......... 436 20.3. Poklopy ............................................. 440 20.4. Príruba .............................................. 442 20.5. Podpory, nohy a úchyty .................... 444 20.6. Príslušenstvo nádob .......................... 445 21. Všeobecné informácie ...................... 451 21.1. Tabuľky vybraných čísel v konštruovaní .................................. 451 21.2. Konštrukčné materiály ...................... 452 21.3. Tolerancie a uloženia ........................ 460 21.4. Tolerancie tvaru a polohy ................. 465 21.5. Drsnosť povrchu ............................... 467 21.6. Skrutky, matice, kolíky, podložky, čapy a závlačky, kotevné skrutky ..... 469 21.7. Skrutkový spoj. Rozmery metrického závitu ................................................ 476 21.8. Katalógové údaje jednotlivých typov ložísk....................................... 478 21.9. Ložiskové domčeky .......................... 486 21.10.Súčiastky na montáž ložísk .............. 489 21.11.Valcované profily ............................. 495 21.12.Elektromotory ................................... 499
