Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2. 10
Základní části strojů Kapitola 32 Utěsňování strojních součástí a spojů Ing. Dušan Kabát
30. 9. 2013
Obsah ÚVOD........................................................................................................................................................ 3 1
UTĚSŇOVÁNÍ STROJNÍCH SOUČÁSTÍ A SPOJŮ..................................................................................... 4 1.1
UTĚSŇOVÁNÍ NEPOHYBLIVÝCH STROJNÍCH ČÁSTÍ – SPOJŮ.............................................................................. 4
1.1.1
Utěsňování přímým stykem ................................................................................................... 4
1.1.2
Utěsňování pomocí těsnění.................................................................................................... 4
1.2
UTĚSŇOVÁNÍ POHYBUJÍCÍCH SE STROJNÍCH ČÁSTÍ ........................................................................................ 5
1.2.1
Utěsňování strojních částí vykonávající pohyb přímočarý ..................................................... 6
1.2.2
Utěsňování strojních částí vykonávající pohyb rotační .......................................................... 6
1.3
OTÁZKY KE KAPITOLE ............................................................................................................................. 8
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 9
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE....................................................................................................... 10
2
Úvod Výukový materiál se zabývá utěsňováním pohyblivých a nepohyblivých strojních součástí a spojů. Za výkladem jsou k dané problematice zařazeny kontrolní otázky. Ucelený výukový materiál postihuje oblast základních částí strojů a strojních zařízení. Materiál je určen žákům zejména prvních ročníků strojírenských a se strojírenstvím souvisejících oborů ukončených závěrečnou zkouškou, kde je zapotřebí nabýt znalostí o stavbě strojů a jejich základních konstrukčních prvcích. Stejně tak je možné materiál využít u takovýchto oborů ukončených maturitní zkouškou. Lze ho využívat v předmětech zabývajících se základy strojírenství, jako jsou Strojnictví, Části strojů a mechanismy, Strojírenství nebo Stroje a zařízení, v oborech Mechanik opravář motorových vozidel (23-68H/01), Autotronik (39-41-L/01), Autoelektrikář (26-57-H/01), Karosář (23-55-H/02), Strojník (23-65-H/01), Klempíř (23-55-H/01), Provozní technika (23-43-L/51) apod.
3
1 Utěsňování strojních součástí a spojů Strojní součásti i spoje se utěsňují ze dvou hlavních důvodů: 1. Pro zamezení úniku média (pracovní látky) z pracovního prostoru Zde jde zejména o případy zabránění úniku plynů, par a kapalin z různých potrubí, uzavřených nádob, nádrží a zásobníků tekutin. Zvláštní oblast se speciálními požadavky utěsňování tu tvoří hydraulické či pneumatické obvody. 2. Z důvodu ochrany pracovního prostoru před vnikáním nečistot z jeho okolí. Jedná se zejména o utěsňování pracovních prostorů ložisek a jiných citlivých strojních součástí, jako jsou části měřících zařízení apod. Problematiku utěsňování lze rozdělit na utěsňování dvou odlišných konstrukčních oblastí: 1. Utěsňování nepohyblivých strojních částí (spojů) 2. Utěsňování pohyblivých strojních částí
1.1 Utěsňování nepohyblivých strojních částí – spojů Jedná se o případy, kdy se proti sobě utěsňované části nepohybují. V praxi jsou to hlavně rozebíratelné spoje např. šroubové, svěrné apod. Jejich utěsňování lze provádět přímým stykem, nebo pomocí různých druhů těsnění.
1.1.1 Utěsňování přímým stykem Jde zejména o utěsňování metodami kov-kov, kdy jsou v přímém styku spojované části. Stykové plochy těchto součástí musí mít vysokou jakost povrchu (hladký povrch) a musí být rozměrově i geometricky (tvarově) přesné.
Obrázek 1: Utěsnění přímým stykem pomocí šroubového spoje
1.1.2 Utěsňování pomocí těsnění U této metody se používají různé druhy těsnění, které se umisťují mezi stykové plochy spojovaných částí. Těsnění musí být pro dané místo dostatečně pružné, s dlouhou životností a mělo by bez problémů odolávat vlivům utěsňovaného média- pracovní látky (teplotě, tlaku, agresivitě, atd.). Těsnění mohou být vyrobena z různorodých materiálů. Lze je rozlišit na měkká a tvrdá, ucpávková či v podobě těsnících kroužků. Měkká těsnění se vyrábí z plastů,
4
papíru, kůže, konopí apod. Tvrdá z ocelí či neželezných kovů, jako jsou slitiny mědi, hliníku apod.
Obrázek 2: Utěsnění přírubových součástí těsněním v podobě těsnících kroužků Těsnění v podobě různých měkkých ucpávek se zhotovují z provazců konopí, bavlny, plastů apod. Tyto se umisťují do těsněného prostoru, kde se deformují a vyplňují možné mezery ve spoji. Takto se utěsňují zejména nepohyblivé části jako např. hrdlové spoje potrubí.
Obrázek 3: Utěsnění trubek měkkými ucpávkami
1.2 Utěsňování pohybujících se strojních částí Zde je nutné rozlišovat utěsňování strojních částí vykonávajících pohyb přímočarý posuvný a utěsňování částí vykonávající pohyb rotační.
5
1.2.1 Utěsňování strojních částí vykonávající pohyb přímočarý Zde se také používají různé ucpávky nebo těsnící kroužky. Ucpávky se používají např. pro utěsnění pístních tyčí a u větších hydraulických zařízení. Ucpávky se používají buďto z měkkých materiálů (ucpávky měkké) nebo lze použít ucpávky kovové. Kovové ucpávky se zhotovují z měděných nebo olověných slitin, a jsou určeny k utěsňování prostorů, které jsou vystaveny vysokým pracovním teplotám a tlakům.
Obrázek 4: Utěsnění pohyblivého spoje měkkými ucpávkami Pístní kroužky se užívají k těsnění pístů ve válcích. U spalovacích motorů, kde se předpokládají kromě vysokých teplot a tlaků i značná mechanická namáhání jsou na pístní kroužky kladeny zvýšené požadavky na jejich životnost. Pístní kroužky jsou vyrobeny nejčastěji z oceli. Jsou rozříznuté a umisťují se do drážek pístů, kde jsou uloženy tak, že svou pružností se rozevřou a dolehnou na stěny válců. Tím dokonale oddělují ve válcích pracovní prostor nad a pod pístem.
Obrázek 5: Pístní kroužky
1.2.2 Utěsňování strojních částí vykonávající pohyb rotační Jde zejména o utěsňování prostorů na hřídelích, které konají rotační pohyb. Zde se nejčastěji utěsňuje prostor ložisek. Používají se těsnění s dotykem a bezdotyková. Těsnění s dotykem mají vyšší tření, ale dokonaleji prostor utěsní. U bezdotykových je to naopak. Jako bezdotyková se používají odstřikovací kroužky a různá labyrintová těsnění. Těsnění 6
s dotykem jsou užívána nejčastěji těsnění Gufero. Takto se obvykle utěsňují valivá ložiska na hřídelích. Gufera spojují pro těsnění ložisek nejvyváženěji požadavky na tato konstrukční místa. Mají poměrně malé stykové (třecí) plochy s hřídelemi a současně kovové pružiny, které obsahují, je přitahují k hřídelím a tím velmi dobře těsní. Dotyková deformační těsnění mají větší průřez, než prostor, ve které se po složení spoje deformují. Tím dokonale utěsňují, ale nevýhodou je pak jejich velké tření na rotující hřídeli.
Obrázek 6: Těsnění dotyková Jako bezdotyková těsnění se používají odstřikovací kroužky a různá labyrintová těsnění. Odstřikovací kroužky pracují na principu odstředivé síly, kdy se nečistoty které se dostanou při rotaci hřídele, až na největší průměr odstřikovacího kroužku odstředivou silou tzv. odstříknou do sběrací drážky vytvořené kolem tohoto kroužku. Tak nemají možnost postupovat dál do těsněného prostoru. Labyrintová těsnění znemožňují postup nečistot do těsněného prostoru svým zakřiveným tvarem a u prostor s těsněným tlakem média, na postupném snižování tlaku na konci labyrintu.
7
Obrázek 7: Těsnění bezdotyková
1.3 Otázky ke kapitole 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Z jakých důvodů se provádí utěsňování spojů a strojních součástí? Popište metody utěsňování nepohyblivých součástí – doplňte obrázky? Jak, a kde se používají těsnění pomocí ucpávek? Z jakých materiálů se zhotovují ucpávky a těsnící kroužky, Kde se používají těsnící kroužky? Co jsou to bezdotyková těsnění – doplňte obrázky? Srovnejte těsnění dotyková a bezdotyková. Popište použití těsnění Gufero a odstřikovacích kroužků.
8
2
Doporučená literatura 1. Leinveber, J., Řasa. J., Vávra. P. Strojnické tabulky. Praha: Scientia spol. s r. o., 2000. ISBN 80-7183-164. 2. Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, 1977. 5425. 3. Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, 1984. 5413. 4. Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, 1995. ISBN 80-85920-01-8.
9
3
Použitá literatura a zdroje 1. Mičkal, Karel. Strojnictví- Časti strojů. Praha: Sobotáles, 1995. ISBN 80-8592001-8. 2. Křiž, R., Strojní součásti I. Praha: SNTL, 1984. 5413. 3. Kříž, R., Stavba a provoz strojů I, Části strojů. Praha: SNTL, 1977. 5425 4. Rybářová, V. 2011. Strojní součásti a spoje. Dostupné z http://uloz.to/xa3Mu1Nf/strojni-soucasti-a-spoje-pdf.
10
