Decker Elementi Abby Fine

Karl-Heinz Decker

ELEMENTI STROJEVA 2. popravljeno izdanje

T E H N I Č K A KNJIGA ZAGREB

k

PREDGOVOR

UZ

PRIJEVOD

Njemački original ove knjige je u relativno k r a t k o m roku izišao u 7 izdanja. U knjizi su jednostavno i vrlo sažeto d a n a potrebna teoretska objašnjenja, a obiluje i nizom praktičkih p o d a t a k a . To se p o s e b n o odnosi na standarde i p o d a t k e o materijalima. Veliku vrijednost knjige predstavljaju jednostavne i lako razumljive slike. U prijevodu je p o k u š a n o uz njemačke oznake s t a n d a r d a dati i odgovarajuće jugoslavenske, a to je učinjeno i za njemačke oznake materijala uz koje su navedene bar približno odgovarajuće jugoslavenske oznake. U njemačkom originalu nisu opisani planetarni prijenosnici, tarni prijenos nici, kočnice, brtve, cijevni vodovi i z a p o r n i organi, pa su zbog p o t r e b a naše nastave i prakse, a uz dopuštenje a u t o r a i izdavača, ta poglavlja o b r a đ e n a k a o poseban d o d a t a k prijevodu. Pri t o m e se nastojalo da se, koliko je to bilo moguće, ne mijenja način iznošenja gradiva, k a k o d o d a t a k ne bi narušio cjelovitost. Isto t a k o u poglavlju o zupčanicima njemačkog originala nisu obrađene evolventne funkcije koje omogućavaju vrlo jednostavan i točan p r o r a č u n debljine zuba na bilo kojem dijelu boka, p r o r a č u n r a z m a k a osi V parova, p r o r a č u n pogonskog k u t a zahvatne crte, zbroj faktora p o m a k a profila itd. Z a t o su u d o d a t k u , k a o n a d o p u n a poglavlju „9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim z u b i m a " o b r a đ e n e EVOLVENTNE FUNKCIJE i P R O R A Č U N R A Z M A K A OSI Č E L N I K A U P O T R E B O M E V O L V E N T NIH FUNKCIJA. Prevodioci

6

6

IZ PREDGOVORA 7. NJEMAČKOM IZDANJU Velika potražnja ove knjige iziskivala je već u k r a t k o m roku njeno novo izdanje. Pisana je za potrebe nastave na Visokim tehničkim i stručnim škola ma. Najvažniji elementi strojeva izneseni su u k r a t k o m ali preglednom obliku, prilagođenom ciljevima nastave na školama za tehničko obrazovanje. Pri tome je o b r a đ e n a svaka grupa elemenata strojeva zasebno i time omogućen izbor o b r a d e gradiva neovisno od ostalih elemenata strojeva. Stručno područje „Elemenata strojeva" vrlo je opsežno i stalno se proširuje novim spoznajama i rezultatima istraživanja. Od toga se mogu u okviru školovanja inženjera i tehničara obraditi samo bitna područja o d a b r a n a prema samim ciljevima izobrazbe. Daljnju izgradnju tih saznanja m o r a se prepustiti praksi, rješavanjem konkretnih p r o b l e m a konstrukcija. Sve oznake u j e d n a d ž b a m a prilagođene su novim D I N n o r m a m a , a sve mjerne jedinice su u Sl-sustavu, kojeg propisuje zakon. S a m o u iznimnim slučajevima, radi lakšeg računanja, upotrijebljene su veličinske jednadžbe. Inače su isključivo navedene samo jednadžbe u koje se mogu uvrstiti Sl-jedinice i od njih izvedene Sl-jedinice (kg, m, s, N, W, kW, Pa, J, K itd.). G o t o v o ispod svake j e d n a d ž b e za p r o r a č u n nalazi se iscrpna legenda u kojoj su naznačene upotrijebljene mjerne jedinice i njihovo značenje. Na taj se način postizava d o b a r pregled i izbjegava zabuna. Tablice su ubačene na odgovarajućim mjestima u n u t a r teksta, t a k o da ih ne treba tražiti na kraju. M n o š t v o opširnih tablica daje čitaocu k o n s t r u k t o r u u praksi sve p o d a t k e p o t r e b n e za p r o r a č u n elemenata strojeva. N a r o č i t o se pazilo na mogućnost utvrđivanja odgovarajućih vrijednosti d o p u š t e n o g naprezanja, tlaka i optere ćenja . . . Berlin u rujnu, 1975. Karl-Heinz Decker

4

7

SADRŽAJ 1. Nerastavljivi spojevi 1.1. Zavareni spojevi L l . l . Postupci, materijali, oblici šavova, kvaliteta J . l J . Osnovi oblikovanja 1.1.3. Zavareni spojevi pri gradnji kotlova i tlačnih posuda 1.1.4. Zavareni spojevi čeličnih konstrukcija 1.1.5. Zavareni spojevi u strojogradnji

13 13 14 19 29 41

1.2. Zavarivanje pritiskom 1.2.1. Postupci, vrste šavova, materijali 1.2.2. Spojevi točkasto zavareni 1.2.3. Bradavičasto zavareni spojevi 1.2.4. Spojevi zavareni čeono elektrootpornim iskrenjem

45 45 46 49 50

1.3. Lemljeni spojevi 1.3.1. Postupci, lemovi 1.3.2. Osnove oblikovanja 1.3.3. Čvrstoća

51 51 52 55

1.4. Lijepljeni spojevi 1.4.1. Ljepila, svojstva, postupci 1.4.2. Osnove oblikovanja 1.4.3. Čvrstoća

56 56 58 59

1.5. Zakovični spoj 1.5.1. Zakovice, 1.5.2. Zakovični 1.5.3. Zakovični 1.5.4. Zakovični

60 60 62 69 72

izrada, spojevi spojevi spojevi

broj rezova, prijenos sile u gradnji čeličnih konstrukcija u konstrukcijama od lakih metala u gradnji strojeva i strojnih postrojenja

1.6. Stezni spojevi 1.6.1. Navučeni i prešani stezni spojevi, postupci steznog spajanja 1.6.2. Proračun cilindričnih steznih spojeva

75 75 76

2. Rastavljivi spojevi 2.1. Pričvrsni vijci 2.1.1. Navoji 2.1.2. Materijali, zaštita od korozije 2.1.3. Vijci i matice 2.1.4. Podloške osiguranja 2.1.5. Tok sila, zarezno djelovanje, oblikovanje 2.1.6. Sila prednaprezanja, pritezni moment 2.1.7. Dijagram deformacija, diferencijalna sila, najveća i najmanja sila . . . . 2.1.8. Čvrstoća uzdužno opterećenih vijaka 2.1.9. Oblikovanje i proračun poprečno opterećenih vijaka

83 83 84 87 90 92 97 97 99 101

2.2. Pokretni vijci (vijčani pogoni) .' 2.2.1. Navoj, materijali 2.2.2. Sile, trenje, iskoristivost, samokočnost 2.2.3. Čvrstoća :

103 103 105 107

Sadržaj

8 2.3. Spojevi glavine 2.3.1. Spojevi uzdužnim klinom 2.3.2. Spojevi perima (klinovi bez nagiba) 2.3.3. Spojevi s klinastim vratilima 2.3.4. Spojevi sa zupčastim vratilima 2.3.5. Spoj s poligonim profilnim vratilima 2.3.6. Konični spojevi ; 2.3.7. Spojevi sa steznim glavinama 2.3.8. Spojevi steznim elementima 2.3.9. Spoj čeonim ozubljenjem

109 109 112 116 118 120 122 123 124 129

2.4. Veze sa zaticima i svornjacima 2.4.1. Zatici 2.4.2. Svornjaci 2.4.3. Čvrstoća

131 131 134 136

3. Opruge 3.1. Osnove 3.1.1. Karakteristike, rad opruge, vibracije opruge 3.1.2. Materijali, naprezanje, čvrstoća

140 140 142

3.2. Lisnate opruge kao savojne opruge

145

3.3. Zavojna fleksiona opruga kao opruga za okretanje

148

3.4. Ravna šipkasta (okrugla) kao torziona opruga

151

3.5. Tanjuraste opruge kao tlačne opruge

152

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne opruge 3.6. L- Hladno oblikovane tlačne opruge od okrugle žice 3.6.2. Tlačne opruge od okruglih s i p k i 3.6.3. Vlačne opruge od okrugle žice , 3.6.4. Proračun tlačnih i vlačnih opruga

157 157 159 161 163

3.7. Gumene opruge

166

4. Osovine i vratila 4.1. Funkcija, oblikovanje

170

4.2. Rukavci 4.2.1. Nosivi rukavci 4.2.2. Potporni rukavac

173 173 174

4.3. Čvrstoća 4.3.1. Momenti savijanja i uvijanja, momenti inercije i momenti otpora 4.3.2. Približni proračun na torziju i savijanje 4.3.3. Čvrstoća oblika

174 174 177 178 .

4.4. Deformacije 4.4.1. Deformacije zbog sila savijanja 4.4.2. Deformacije izazvane torzionim silama

182 182 184

4.5. Kritična brzina vrtnje 4.5.1. Fleksiona kritična brzina vrtnje 4.5.2. Torziona kritična brzina vrtnje

185 185 187

5. Ležaji 5.1. Trenje, podmazivanje i maziva 5.1.1. Trenje 5.1.2. Podmazivanje i maziva

188 188 189

Sadržaj

h

5.2. Klizni ležaji • 5.2.1. Hidrodinamička teorija podmazivanja, ležaji s višestrukim kliznim površi nama, utori za podmazivanje 5.2.2. Dovod maziva, uređaji za podmazivanje 5.2.3. Materijali za ležaje (ležajni materijali) i materijal rukavca 5.2.4. Oblikovanje nosivih ležaja (radijalnih ležaja) 5.2.5. Proračun nosivih ležaja (poprečnih ili radijalnih) 5.2.6. Oblikovanja upornih (aksijalnih) ležaja 5.2.7. Proračun upornih ležaja (aksijalnih ležaja) 5.3. Valjni 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5.

ležaji Konstrukcija i karakteristike Pravila ugradnje, mogućnosti opterećenja Nosivost i vijek trajanja Granična brzina vrtnje Podmazivanje

9 194 194 198 200 204 209 216 217 220 220 224 231 237 239

6. Brtvenje ležaja i vratila 6.1. Brtvenje protiv izlaza masti 6.1.1. Brtve s brusnim djelovanjem 6.1.2. Bezdodirno brtvenje

242 242 244

6.2. Brtve protiv istjecanja ulja 6.2.1. Brtvenje brusnim djelovanjem 6.2.2. Bezdodirno brtvenje

245 245 248

7. Spojke 7.1. Spojke koje se uključuju 7.1.1. Krute spojke 7.1.2. Dilatacijske (uzdužno pokretljive) spojke 7.1.3. Neelastične kompenzacione spojke 7.1.4. Elastične spojke 7.1.5. Sigurnosne spojke

249 249 249 250 252 256

7.2. Rastavljive spojke 7.2.1. Ručno rastavljive spojke 7.2.2. Spojke s daljinskim uključivanjem

257 257 259

7.3. Spojka za puštanje u rad

263

8. Remenski i lančani prijenosnici 8.1. Prijenos plosnatim remenom 8.1.1. Način djelovanja i vrste 8.1.2. Materijal remenja i način spajanja 8.1.3. Cilindrične remenice 8.1.4. Proračun •. 8.1.5. Remenski prijenos sa zateznom remenieom

265 265 270 272 275 281

8.2. Remenski prijenos s klinastim remenom 8.2.1. Način djelovanja, vrste, izrade 8.2.2. Remenice za klinaste remene 8.2.3. Proračun

283 283 285 288

8.3. Prijenos sa zupčastim remenom 8.3.1. Način djelovanja i izvedbe 8.3.2. Proračun

295 295 297

|0

Sadržaj 8.4. Lančani prijenos 8.4.1. Primjena i raspored 8.4.2. fyi;ste lanaca i spojnice (spajanje krajeva lanaca) 8.4.3. Lančanici 8.4.4. Podmazivanje 8.4.5. Proračun

299 299^ 301 306 310 313

9. Zupčani prijenosnici 9.1. Osnove 9.1.1. Vrste i oblici 9.1.2. Zakon ozubljenja 9.1.3. Dodirnica bokova, zahvatna linija (dodirnica profila) 9.1.4. Evolventno ozubljenje 9.1.5. Ozubljenje s ravnim bokovima i unutarnje ozubljenje 9.1.6. Valjanje i klizanje bokova 9.1.7. Nulti čelnici i nulti prijenosnici (s ravnim zubima), zračnost između zuba 9.1.8. Granični spoj zuba nultih čelnika s ravnim zubima 9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim zubima 9.1.10. Stupanj prekrivanja 9.1.11. Nisko i visoko ozubljenje 9.1.12. Nulti čelnici s kosim (helikoidnim) zubima 9.1.13. V-čelnici s kosim zubima

324 324 325 328 328 330 331 332 335 337 343 344 344 347

9.2. Oblikovanje čelnika

348

9.3. Kvalitet ozubljenja 9.3.1. Odstupanja 9.3.2. Tolerancije

353 353 354

9.4. Trenje, iskoristivost, prijenosi

356

9.5. Podmazivanje

358

9.6. Proračun nosivosti čelnika 9.6.1. Opterećenje zuba 9.6.2. Nosivost korijena 9.6.3. Nosivost bokova 9.6.4. Nosivost u odnosu na zaribavanje i trošenje 9.6.5. Zupčanici od plastičnih masa

359 359 360 366 370 371

9.7. Odnosi sila kod čelnika

371

9.8. Stožnici 9.8.1. Nulti stožnici s ravnim zubima 9.8.2. Nulti stožnici s kosim i zakrivljenim bokovima 9.8.3. V-parovi

373 373 378 381

9.9. Proračun nosivosti stožnika 9.9.1. Opterećenje zuba 9.9.2. Nosivost korijena zuba 9.9.3. Nosivost bokova

381 381 382 382

9.10. Odnosi sila na stožnicima 9.10.1. Nulti i V-nulti stožnici sa ravnim zubima 9.10.2. Nulti i V-nulti stožnici s kosim i zakrivljenim bokovima

383 383 384

9.11. Vijčanici 9.11.1. Uvjeti zahvata 9.11.2. Odnosi sila, iskoristivost 9.11.3. Nosivost 9.11.4. V-vijčanici, hiperboloidni vijčanici

386 386 388 389 390

k

Sadržaj

11

9.12. Pužni prijenosnici 9.12.1. Vrste, uvjeti zahvata i dimenzije 9.12.2. Odnosi sila, iskoristivost 9.12.3. Oblikovanje puževa i pužnih kola 9.12.4. Nosivost, izbor maziva

391 391 395 397 398

9.13. Bučnost u radu zupčanika i mogućnost njena smanjivanja

400

Literatura

402

DODATAK 10. Planetarni prijenosnici 10.1. Karakteristike, upotreba

409

10.2. Jednostavni planetarni prijenosnici

409

10.3. Sile, momenti i snage planetarnih prijenosnika s čelnicima 10.3.1. Kada gubici nisu uzimani u obzir

416 416

10.3.2. Kada se gubici uzimaju u obzir

418

10.4. Pregled prijenosnih omjera i mogućnosti planetarnih prijenosnika 1AI i 2AI

418

10.5. Planetarni prijenosnici sa stožnicima

419

ll.Tarni prijenosnici 11.1. Općenito

421

11.2. Tarni prijenosnici s konstantnim prijenosnim omjerom

422

11.3. Tarni prijenosnici s mogućnostima kontinuirane promjene prijenosnog omjera 424 11.4. Osnove proračuna 11.4.1. Elastično i diferencijalno puzanje, brzine klizanja, sile

425 427

11.5. Proračun larnih prijenosnika 11.5.1. Proračun kontaktnih naprezanja 11.5.2. Proračun trošenja 11.5.3. Proračun zagrijavanja 1 1.5.4. Iskoristivost

433 433 434 437 438

11.6. Materijali za izradu tarenica

439

12. Kočnice 12.1. Općenito 12.2. Konstruktivne izvedbe kočnica 12.2.1. Tame kočnice 12.2.10. Čeljusne kočnice s vanjskim čeljustima (čeljusna kočnica) 12.2.11. Jednostavne čeljusne kočnice 12.2.11. Dvostruke čeljusne kočnice 12.2.20. Unutarnje čeljusne kočnice 12.2.30. Pojasne kočnice 12.2.40. Stožaste kočnice 12.2.2. Vrtložna vodena kočnica 12.2.3. Vrtložna zračna kočnica 12.2.4. Indukcione električne kočnice

442 .

443 443 444 444 446 450 452 454 454 455 455

Sadržaj

12 13. Brtve 13.1. Uvod

456

13.2. Statičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji miruju 13.2.1. Nerastavljivo odnosno uvjetno rastavljivo brtvenje 13.2.2. Brtvenje pomoću masa za brtvenje 13.2.3. Rastavljivo brtvenje dijelova koji miruju (statičko brtvenje)

457 459 460 461

13.3. Dinamičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji se okreću ili se kreću tamo-amo 13.3.1. Brtvenje brtvilom 13.3.2. Brtvenje kliznim prstenom

466 468 473

13.4. Bezdodirne brtve : 13.4.1. Bezdodirne brtve sa zračnošću 13.4.2. Labirintne brtve 13.4.3. Labirintne brtve sa zračnošću 13.4.4. Brtvenje pomoću tekućine 13.4.5. Membranske brtve

473 475 476 477 477 478

14. Cijevni vodovi i zaporni organi 14.1. Cijevni vodovi 14.1.1. Osnovni pojmovi 14.1.2. Materijal cijevi 14.1.3. Proračun cijevi 14.1.4. Proračun debljine stijenki cijevi 14.1.5. Fazonski cijevni dijelovi 14.1.6. Cijevni spojevi

480 480 481 484 488 490 491

14.2. Izravnanje deformacija pri zagrijavanju cijevnih vodova

501

14.3. Cijevne podupore

502

14.4. Zaporni, sigurnosni i regulacioni organi (armatura) 14.4.1. Zadaci, vrste, zahtjevi 14.4.2. Ventili 14.4.3. Zasuni 14.4.4. Pipci (slavine) 14.4.5. Zaklopke 14.4.6. Principi izgradnje cijevnih sustava

504 504 505 509 511 512 514

15.1. Evolventne funkcije

•

15.2. Proračun razmaka osi čelnika upotrebom evolventnih funkcija 15. Evolventne funkcije Literatura dodatka

523

Kazalo pojmova

525

&

1.1. Zavareni spojevi

1.

[3

NERASTAVLJIVI SPOJEVI

1.1. Zavareni spojevi 1.1.1. Postupci, materijali, oblici šavova, kvaliteta Zavarivanje je postalo j e d n o od najvažnijih p o s t u p a k a spajanja, jer uz uštedu troškova za modele ili alate, prednost mu je i manji u t r o š a k materijala nasuprot lijevanim i kovanim dijelovima. Uz spretno oblikovanje može zavareni dio, bez gubitka čvrstoće i krutosti, biti 50% lakši. Zavarene su konstrukcije zbog jednostavnog oblikovanja najčešće bolje od zakovanih. P r e m a D I N 1910 ( J U S C.T3.001) pod zavarenim spojem razumije se spajanje dijelova p o m o ć u zavara. Više pojedinačnih dijelova m e đ u s o b n o povezanih za varivanjem tvore zavaren dio, a više t a k o zavarenih dijelova zavaren sklop. Za veće strojne dijelove dolazi prvenstveno u obzir zavarivanje taljenjem s lokalno ograničenim t o k o m taljenja, sa d o d a t n i m materijalom ili bez njega. Načini zavarivanja taljenjem za metale jesu: plinsko zavarivanje, otporno zavari vanje, elektrolučno zavarivanje, zavarivanje plazmom, zavarivanje elektronskim snopom, zavarivanje svjetlosnim snopom (zavarivanje laserskim zrakama). U nastavku se opisuju zavareni spojevi kod kojih se dijelovi sjedinjuju zavarom dobivenim od nataljena ili utaljena materijala. Najvažniji

zavarivi

metali:

1. Čelici do približno 0,3% ugljika; više od toga p o s t o t k a s a m o uz stanovite uvjete (tablica 1). Elementi legiranja: silicij, m a n g a n , s u m p o r i fosfor pri zavarivanju djeluju nepovoljno, dok bakar, nikalj, k r o m , molibden ili vanadij ne škode. 2. Neželjezni metali k a o što su bakar, mjed, bronza, cink, aluminij. Pregled različitih vrsta i oblika šavova p r e m a D I N 1912 (JUS C.T3.011) daje tablica 2, a oblike spojeva tablica 3. Primjeri za prikazivanje čeonih i kutnih šavova i d o d a t n i znakovi prikazani su u D I N 1912 ( J U S C.T3.011), a smjernice za oblike žljebova, za razne debljine lima, mogu se naći u D I N 8551 do 8553 (JUS C.T3.030). P r e m a tablici 4, zavareni spojevi dijele se u tri razreda kvalitete. I dijelovi od termoplastičnih umjetnih masa mogu se međusobno zavarivati. Tu naročito dolaze u obzir tvrdi i mekani polivinil kloridi, PVC. Suprotno zavarivanju metala, kod umjetnih masa dobiva se spoj u tjestastu stanju (vidi DIN 16930 i 16931). Pri tome se mogu potezati šavovi kao kod metala. Postupci zavarivanja su slijedeći: zavarivanje vrućim plinom, zavarivanje grijaćim tijelima, zavarivanje toplinskim impulsom, frikciono zavarivanje, dielektrično visokofrekventno zava rivanje. Polivinilkloridi se mogu dobiti pod raznim trgovačkim imenima kao Dynal, Igelit, Vinidur, Vestolit, Vinnol, Astralon, Trovidur, Mipolam.

14

/. Nerastavljivi spojevi

Tablica I. Zavarivost najvažnijih čelika Vcsl čelika

Zavarivost Opći konslrukcioni čelici

St 37-1 -Č. 0360,

St 42-2, -Č. 0461,

34-1, 0260, 42-3, 0462,

St -Č. St -Č.

37-2, 0361, 46-3, 0482,

St 37-3, -Č. 0362

-Č. 0363

St 52-3, - Č . 0562.

-Č. 0563

St 33-1, St 42-1, 0460,

St 50-1, - Č . 0545

St 33-2,

34-2, 0261, 46-2, 0481,

~e.

St 60-1, St 60-2, - Č . 0645, ~ Č . 0645, C22, -Č. 1330,

(JUS C.BO.50O)

Zavarivost postoji uvijek. Za čelične konstrukcije i dijelove > 2 5 do 35 mm debljine grupa kvalitete 2, > 3 5 m m debljine grupa kvalitete 3.

Zavarivost se mora posebno tražiti. Predgrijavati, po potrebi žarili, a za otklanjanje preostalih napetosti normalizirali. Debljine slijenki po mogućnosti < 2 0 m m .

St 50-2, - Č . 0545,

DIN 17100

Zbog visokog sadržaja P i N prikladni su samo za podređene svrhe kod malih debljina stijenke i mirnog opterećenja, prvenstveno kod neumirenog tomasovog čelika. Za čelične konstrukcije od dijelova > 1 6 do 25 mm debljine potreban je umiren čelik.

St 70-2,

Potrebna je vrlo pažljiva priprema i naknadna obrada.

-Č. 0745,

Ck 22, -Č. 1331,

Čelici 25 C r M o 4 -t.

za

poboljšanje

DIN 17200

(JUS C.89.021)

Prikladni su normalizirani ili mekano žareni. Potrebno je predgrijavanje.

4730,

28 Mn 6, - Č . 3135. Čelici

za

cementiranje DIN 17210

C 10,

C 15, Ck 10, - Č . 1121, - Č . 1120, - Č. 1220, 15 Cr 3, 16 M n C r 5 , Ck 15, - Č . 4320, - Č . 1221, - •Č. 4120, 20 MnCr 5. 20 MoCr 4, 25 M o C r 4 , -Č.4321, Č. 7420, ~ Č . 7431, 17 C r N i M o 6, 15 CrNi 6,

(JUS C.B9.020)

U necementiranom stanju dobro su upotrebljivi. Kod legiranih čelika potrebno je predgrijavanje.

~Č. 5420, Bešavne St 35, ~ Č . 1212, St 45.4,

St 35-4,

St 55, ~ Č . 1402,

~ Č . 1212, St 52, ~ Č . 3100, St 55.4, ~ Č . 1402,

St 35.8, ~ Č . 1214,

St 45.8, ~ Č . 1215,

~ Č . 1213,

čelične

St 45 - Č . 1213, St 52.4

cijevi cijevi od

vatrootpornili

15 M o 3,

17 M n 4. - Č . 3133, 19Mn5,

i

023)

čelika

DIN

17175, (JUS C.B5.022)

> 2 0 mm debljine Dobro upotrebljiv > 1 0 m m debljine > 15 mm debljine

~ Č . 7100,

Popustiti žarenjem Kotlovski

H III, ~ Č . 1206, H IV,

(JUSC.B5.Q20

Kao St 50 (Č. 0545) i St 60 ( ~ C . 0645).

1 3 C r M o 4 4 , 1 0 C r M o 9 10 ~ Č . 7400, ~ Č. 7401, H 11, ~ Č. 1204,

DIN 1629

Dobra zavarivost.

~ Č . 3100,

Bešavne

H 1, ~ Č . 1202,

cijevi

limovi

DIN 17155

> 10 mm debliine > 6 mm debljine

preporučuje se oslobađanje preostalih naprezanja žarenjem. potrebno

predgrijavanje.

(JUS C.B4.014)

D o b r o upotrebljiv 15 M o 3, Č. 7100,

> 1 0 m m debljine potrebno je predgrijavanje. Potrebno je predgrijavaje i odžarivanje napona zbog otklanjanja preostalih napetosti. Potrebno predgrijavanje i popuštanje žarenjem.

~ Č . 3105 13 CrMo 44, -Č. 7400, Tanki St 10 . . . St 14

I

limovi DIN 1623 (JUSC.B4.016) Dobro upotrebljiv sa kvalitetom površine 03 .

Čelični lijev DIN GS-38 . . -Č 1.0345

GS-70

| I

. 05.

1681, (JUS C.J3.011)

K a o čelik iste čvrstoće prema D I N 17100 ( J U S C.B0.500). Mjesto zavarivanja pažljivo pripremiti.

1.1.2. Osnovi oblikovanja Pri oblikovanju zavarenih konstrukcija treba voditi r a č u n a o određenim načelima. Svaki k o n s t r u k t o r trebao bi stoga svoje projekte savjesno i kritički ispitati da li su zavarivački pravilno oblikovani. N a r a v n o da je kvaliteta

15


zavarenog spoja ovisna i o kvalifikaciji i spretnosti zavarivača. Važna pravila oblikovanja su slijedeća: 1. Izbjegavati zarezno cljeIovanje\ Loš spoj o s n o v n o g i d o d a t n o g materijala prouzročuje velika zarezna djelovanja (vršna naprezanja) u korijenu, što pri d i n a m i č k o m opterećenju može dovesti do l o m a zbog u m o r n o s t i materijala. K o d dinamički opterećenih šavova zavaruje se p o s e b n o korijen, ili se to izvodi 7

2

7

2

7 2 • 7 2 Slika 1. Podjela naprezanja u tupom spoju (rjk zarezno naprezanje) a) V-zavar s lošim provarom korijena; b) V-zavar s dobrim provarom korijena; c) V-zavar s pročišćenim i zavarenim korijenom; d) X-zavar

Tablica 2. Vrste i oblici šavova prema D I N 1912 (JUS C.T3.011 i 030) (zavarivanje taljenjem) Sim bol

Naziv

Priprema

Naziv

Izvedba

Sim bol

Priprema

Tupi šavovi Zarubljeni

šav

JI

ZZ5

I

Dvostruki U-šav

I-šav '/, V-šav V-šav

v

LZ^ZZTJ

Strmi bočni šav X-šav

Y-šav

U-šuv

Rubni

Y

Y

Plitki K-šav

i.

J-šav

Dvostruki J-šav

Rubni šav

K

y 2 Y-šav

Rubni šavovi

plosnati

V

X

X V •a

Dvostruki X-šav

K-šav

V-šav Kutni šavovi

Izvedba

i—\/—\

•a •a •a

a

16

1. Nerastavljivi spojevi

Tablica 3. Vrste spojeva prema D I N 1912 ( J U S C.T3.011 i 030)

Preklopiti spoj Dijelovi se preklapaju

Čeoni (tupi) spoj Dijelovi leže u jednoj ravnini

Paralelan

Kosi

spoj

spoj

Dijelovi leže po široj strani jedan uz drugog

Jedan dio naslonjen je koso na drugi

T-spoj

Ugaon

i

D v a se dijela spajaju tako da je jedan dio svojim krajem okomito postavljen na površinu drugoga

Križni spoj D v a dijela koji leže u jednoj rav nini naslanjaju se okomito na treći između njih

, <0L

spoj

Krajevi dijelova položeni su jedan prema drugome pod bilo kojim kutom

Višestruk spoj Tri ili više dijelova spajaju se kra jevima pod bilo kojim kutom

Tablica 4. Razvrstavanje kvalitete zavara za spojeve zavarene taljenjem prema D I N 1912 ( J U S C . T 3 . 0 1 1 i 030) Tekući broj

Pretpostavka

1

Materijal:

2

Priprema :

3

4

Način

Materijal

zavarivanja:

I

Kv alitetni razred II III

Zavarivost zajamčena

•

•

•

stručna

•

•

•

pod nadzorom

•

•

bira se prema svojstvima materijala te debljini i naprezanju dijelova zavarenog spoja

•

•

•

dodatni materijal prilagođen osnovnom

•

•

•

ispitan, odn. odobren za upotrebu

•

• •

zavara:

5

Osoblje:

atestirani zavarivači za vrijeme rada su pod nadzorom

•

6

Ispitivanje:

dokaz da je zavar izveden bez greške (npr. rentgensko ispitivanje)

•

u obliku X-zavara. Nejednolično ili valovito vučeni zavari djeluju t a k o đ e r kao zarezi. O b r a d a nadvišenja ili raskivanje smanjuju vršna naprezanja. Na početku i kraju zavara stvaraju se krateri, koji također izazivaju vršna naprezanja. Glodanjem tih krajeva zavara m o g u se ublažiti vršna naprezanja. 2. Izbjegavati skretanje toka sile u zoni zavarivanja1. Za čvrstoću zavara od presudnog je značenja tok sila. Skretanja u zoni zavarivanja izazivaju vršna naprezanja (si. 2). K o d mirnog opterećenja zarezna djelovanja doduše ne umanjuju čvrstoću, ali snizuju sposobnost plastičnog deformiranja i time stvaraju opasnost od krtog loma. Pri promjenljivom opterećenju materijal biva brže razoren, tj. njegova se dinamička izdržljivost snizuje. Slika 3 prikazuje k a k o se u zavarenim šavovima m o g u izbjeći skretanja t o k a sila. T u p i zavar dinamički je izdržljiviji nego kutni, budući da u njemu nema skretanja t o k a sila. Od kutnih zavara (si. 4), udubljeni kutni zavar je najveće dinamičke izdržljivosti, jer u njemu dolazi do najblažeg skretanja t o k a sila. O p ć e n i t o se, međutim, daje prednost jeftinijem ravnom k u t n o m zavaru.

U.

Zavareni

17

spojevi

a)

vlak F \

Slika 2. Podjela naprezanja u zavaru pri skretanju toka sile (a je tok sile) a) u tupom spoju; b) u kutnom spoju

a)

b)

Slika 3. Oblikovanje zavarenih dijelova pri dinamičkom opterećenju a) nepravilno; b) pravilno

i!

2

Slika 4. Tok sila u kutnim zavarima a) izbočen kutni zavar; b) plosnat kutni zavar; c) udubljen kutni zavar

a)

ft

r D)

Slika 5. Zavareni šavovi opterećeni na savijanje a) nepovoljno zbog vlačnog napre zanja u korijenu zavara; b) povoljno zbog tlačnog naprezanja u korijenu zavara

Izbjegavati vlačno naprezanje u korijenu zavara! Korijen zavara osobito je osjet ljiv na vlačno naprezanje i treba ga po mogućnosti staviti u tlačnu zonu (si. 5). Izbjegavati gomilanje zavaral L o k a l n o zagrijavanje kod zavarivanja i hlađenje n a k o n toga, dovode do naprezanja zbog stezanja, koja izazivaju deformacije zavarena dijela. Što se više zavara sastaje u jednoj točki i što su deblji zavari, to jače je izvitoperenje. Stezanje zavara primjećuje se narpč^pû., u z d u ž n o m smjeru, a posljedica su promjene oblika na manje krutim zavarena dijela. P r e m a iskustvu, nastale deformacije rastu ovim re e l e k t r o o t p o r n o zavarivanje, elektrolučno zavarivanje, plinsko za1 2 Elementi strojeva

18


K a k o se nagomilavanje više zavara može izbjeći, predočuje si. 6. Poprečna rebra treba priključiti zavarima 3 do 4 mm debljine. Zavareni šavovi ne smiju biti ni deblji ni dulji nego što je p o t r e b n o . Izvitoperene zavarene dijelove treba izravnati zagrijavanjem i kovanjem.

5. Dati prednost poluproizvodima! Zavareni dio postaje jeftiniji a k o se upotrijebe poluproizvodi. Daje se prednost plosnatim i profilnim čelicima, cijevima, skošenim ili savijenim ili autogeno rezanim limovima. Ako bi spomenuti dijelovi postali prekomplicirani, uvaruju se i lijevani, kovani, štancani ili vučeni dijelovi. 6. Izbjegavati skupe pripremne radovel Radovi o k o krojenja i o b r a d a rezanjem poskupljuju konstrukciju. Z b o g toga treba po mogućnosti izbjegavati t o k a r e n a smanjenja promjera, kose ili okrugle rubove limova, profila i si. (si. 7). Savijanjem i pregibanjem r u b o v a sastavnih dijelova m o g u se često uštedjeti zavareni šavovi (si. 8). 7. Paziti na pristupačnost šavoval M o r a postojati odgovarajuća pristupačnost zavarivačkih alata do šavova koji se zavaruju.

Slika 8. Zavareno podnožje a) nepravilno zbog mnogih pojedinačnih dijelova i mnogih zavarenih šavova; b) pravilno

Zavareni

spojevi

19

1.1.3. Zavareni spojevi pri gradnji kotlova i tlačnih posuda Zavareni šavovi na kotlovima i tlačnim p o s u d a m a moraju biti apsolutno nepropusni i vrlo čvrsti, pa stoga iziskuju pažljivu izradu. Zavarivanja na stabilnim i brodskim kotlovima dopuštena su s a m o a k o se dokaže da se upotrebljavaju d o b r o zavarivi materijali i da zavari računski zadovoljavaju propisima. Kotlovi i posude pretežno su izrađeni od limova i cijevi. Dimenzije pojedinih plašteva ovise o širini limova koji se m o g u isporučiti, i postojećim mogućnostima proizvodnje. Da bi se spriječilo gomilanje šavova, treba uzdužne šavove pojedinih plašteva zaokrenuti jedan p r e m a d r u g o m e (si. 9). Veći otvori

Slika 10. Pojačanja kotlovskog lima na izrezima za ulazne otvore i nastavke

za nastavke, ulazni otvori i slično pojačavaju se (si. 10). S a m o k o d malih izreza ili k o d predimenzionirane debljine lima, ne moraju se pojačavati izrezi. Slika 11 pokazuje primjere gdje su na stijene kotlova i p o s u d a privareni grebeni, nazuvice, prirubnice i nastavci te prirubni spojevi p r e m a D I N 8558 (Smjernice za zavarene spojeve na p a r n i m kotlovima, p o s u d a m a i cjevovodima) (JUS C.T3.071). U tablici 5 navedeni su propisani čelici za stijene i cijevi. Na slici 12 p o k a z a n je parni kotao na dimne plinove, s pojedinostima. K o t a o se sastoji od tri plašta i dva ravna dna, ima sustav cijevi i snabdjeven je jednim ulaznim o t v o r o m i r e d o m nastavaka za cijevne priključke. K a o zava rene posude standardizirane su: jednostjene grijalice za toplu vodu D I N 4801 2*

20

/.

Nerastavljivi spojevi

Slika 11. Zavareni grebeni, nazuvice, blok-prirubnice, nastavci i prirubni spojevi prema D I N 8558

(JUS M.E0.020), tlačne posude uređaja za opskrbu v o d o m D I N 4810, tlačne posude za komprimirani zrak do 3 M P a pretlaka D I N 6275, ležeće posude postrojenja p r e m a D I N 23281. K a k o proizlazi sa slika 9 i 12, debljina t u p o g zavara j e d n a k a je debljini s zavarenih limova. P o t r e b n a debljina limova plašta r a č u n a se uzimajući u obzir obično najslabiji zavareni šav. Unutarnji pretlak p, kojem sli izloženi cilindrična p o s u d a ili kotao, rasteže stijene, pa su uzdužni i poprečni zavari napregnuti

/./. Zavareni spojevi

21

Slika 12. Zavaren parni kotao na dimni plin s odobrenim tlakom (pretlak) 7 bara = 0,7MPa

na vlak. Za p r o r a č u n vrijede u Jugoslaviji: „Tehnički propisi za izradu i upotrebu p a r n i h i vrelovodnih kotlova, p a r n i h sudova, pregrijača pare i zagrijača v o d e " (Službeni list S F R J 1957/7 i 1972/56), a u S. R. Njemačkoj: propisi Radne zajednice za tlačne posude (Arbeitsgemeinschaft Druckbehdlter, AD-listovi) i tehnički propisi Njemačkog odbora za parne kotlove (tehnička pravila za p a r n e kotlove T R D ) (Deutscher Dampfkesselausschuss).

22


Tablica 5. Dopušteni čelici za stijenke i cijevi (izvod iz A D - i TRD-listova) Materijal')

Tlačne posude

Parni kotlovi

Limovi od konstrukcionih čelika DIN 17100 ( J U S C.B0.500) USt34-l, ~ Č . 0270, RSt 34-1, ~ Č . 0260, USt 34-2,

USt 37-1

s6-i

120-Dup700

nije dopušteno

~ Č . 0370 s 1 2 - / I 2 0 - D „ p 700

RSt 37-1

nije dopušteno

-C. 0360 USt 37-2,

~ Č . 0271,

~ Č . 0371 '

RSt 34-2. ~ Č . 0261, RSt 42-2, ~Č.0461,

RSt 37-2. St 37-3 ~ Č . 0361. ~ Č . 0362. St 42-3, RSt 46-2, ~Č.0462, ~ Č . 0481,

_

" ' ~ Č . 0363 St 52-3 ~ Č . 0562 ~ Č . 0563

s 12 —r I 2 0 - D u p 2 0 0 0

.? 1 6 - / 1 3 0 - p 0,15

( 300-Dup2000

s40—t

130-/70.15

Valjani i kovani čelici od konstrukcionih čelika D I N 17100 ( J U S C.B0.500) RSt 34. - C. 0260,

s 12,5 — f 120-£>„/; 5000

RSt 37 - Č. 0360

nije dopušteno

-p 1 ili .i 1 2 , 5 l 2 0 0 - £>„ 2 5 0 - / ; 2,5

St 34-2, St 34-3, St 37-2. St 37-3, ~ Č . 0261, ~ Č . 0262, ~ Č . 0361 ~ C . 0362. ~ C . 0363 RSt 42-2, St 42-3, St 52-3 ~ Č . 0461, ~ Č . 0462, ~C. 0562 ~ Č . 0563 Kotlovski limovi D I N 17155, ( J U S C.B4.0I4)

/ 1 3 0 - p 0 , 1 5 - 0 ^ 2000

/300

bez ograničenja

bez ograničenja

Bešavne čelične cijevi DIN 1629, ( J U S C.B5.020 i 023) St 35, ~ Č . 1212

St 45, ~ Č . 1213

St 55, ~ Č . 1402

St 52, ~ Č . 310

St 35.4,

St 45.4,

St 55.4,

St 52.4

/ 3 0 0 - p 6,4-//) 1720 / 130 p 0,15

~ Č . 1212,

~ Č . 1213,

~ Č . 1402,

/ 300

~ Č . 3100 Bešavne cijevi D I N 17175, ( J U S C.B5.022)

St 35.8, -Č.1214,

St 45.8 ~C. 1215

/400

/ 400, p 0,32

k v a l l t e t a l

isti

kvaliteta II

/450

/ 450, p 0,80

isti

kvaliteta III

bez ograničenja

bez ograničenja

Zavarene čelične cijevi D I N 1626, ( J U S C.B5.025) St 34-2,

St 37-2,

St 42-2,

St 52-3

~ Č . 0261,

~ Č . 0361,

~ Č . 0461,

~ Č . 0562

Čelični lijev DIN 1681, odn. ~ J U S C.J3.0I1 Vatrootporni čelični lijev D I N 17245

/ 300

/ I30-p0,15

' 300

/300

bez ograničenja

bez ograničenja

Značenje oznaka: s debljina stijenke,

Ograničenja ,s6:

(primjeri): jgćmm,

D u unutarnji promjer, p pogonski pretlak, / proračunska temperatura 2 )

£>u 250: p 0,15: / 130: Du • p 2000:

£ > u ž 2 5 0 mm, p<0,15MPa, /Š130°C D„ • p g 2000 min • M Pa.

tpM20: Preračunavanje dogovorenih jedinica

//jgl720°C-MPa

tlaka:

1 a t = I kp/cm 2 %l b a r = l daN/cm 2 = 0,l M P a = 0,l N/mm 2 ') Dolazi u obzir i sivi lijev D I N 1691, (JUS C.J2.020) i lijevano željezo s kuglastim grafitom, što ovdje nije navedeno. ) Kod parnih kotlova najmanje 250 °C.

2

*i

/./. Zavareni spojevi

23

Za plinove, p a r u i tekućine uvedena je internacionalna jedinica tlaka 2 2 6 Pa (Pascal). 1 P a = 1 N / m i 1 M P a = 1 N / m m (1 M P a = 1 megapaskal = IO Pa), 2 5 1 bar = 0,1 N / m m = IO Pa. Potrebna najmanja debljina stijenke s za cilindrične plašteve tlačnih posuda sa D v /D u fS 1,2 p o d unutarnjim p r e t l a k o m i za cijevi sa D v f S 2 0 0 m m i DJDU^ 1,7 p o d unutarnjim ili vanjskim p r e t l a k o m : S =

^

P

2—

+

C

I

+

c

2 +

c

3 =

v-p

^

P

+ C

1

+ C

2

+ C3

(1)

2 - v + p

s u mm najmanja debljina stijenke Du u mm unutarnji promjer plašta Z)v u mm vanjski promjer plašta 2 2 p u N/mm najviši dopušteni pogonski tlak (1 N/mm = 1 MPa) 2 K u N/mm karakteristična vrijednost čvrstoće materijala (tablica 6). Ona je manja od vrijednosti između granice tečenja, odn. 0,2% — granice razvlačenja i vremenske čvrstoće kod 100000 sati, na proračunskoj temperaturi t. Kod materijala bez granice tečenja, odn. 0,2% — granice razvlačenja, vrijedi vlačna čvrstoća kao faktor čvrstoće materijala, S

koeficijent sigurnosti (tablica 7).

v

koeficijent oslabljenja kao odnos čvrstoće zavarenog spoja prema čvrs toći lima. Koeficijent oslabljenja iznosi, već prema kvaliteti zavara i vrsti šava, 0,8 do 1 (obično 0,8). Ako se na plastu nalaze neojačani provrti, onda je v odnos između presjeka oslabljenog i neoslabljenog lima.

Cj u mm

dodatak s kojim se uzimaju u obzir podmjere debljine stijenke. Kod feritnih čelika odstupanje u minus prema standardu, odnosno smanjenje debljine stijene, uvjetovano je načinom izrade, npr. duboko izvlačene Inače je c { = 0 ,

c 2 u mm

dodatak za istrošenje (dodatak za koroziju) =1 mm. Taj dodatak otpada kod s ^ 3 0 mm, ili kada se čelici dovoljno zaštite (ali ne galvanskim prevlakama) poolovljavanjem, platiranjem, gumiranjem, prevlakama umjetnih materijala i si. Ako se posude ne mogu iznutra pregledati, treba ugovoriti veći dodatak,

c3 u mm

dodatak na obzidavanje, koji kod ozidanih tlačnih posuda treba predvidjeti za dodatna naprezanja zbog težine zida. Inače je c3 = 0.

Potrebna minimalna debljina stijenke s cilindričnih bubnjeva, plašteva ili sabirnika parnih kotlova p o d unutarnjim p r e t l a k o m (si. 9 i 12) sa X)v/Du 5^1,6: s=— 2 — v-p

+c = —

+

c

(2)

2 — v+p

s, Du, D v , p, K, S, v, vidi legendu uz jednadžbu (1), c u mm dodatak za koroziju = 1 mm. Kod s ^ 3 0 mm ili nerđajućih materijala, može otpasti.

K o d parnih kotlova iznosi najmanja d o p u š t e n a debljina stijenke 3 mm, kod nerđajućih čelika 2 m m . J e d n a d ž b a (2) vrijedi i za kotlovske cijevi kod unu tarnjeg pretlaka, a kod vanjskog pretlaka samo do vanjskog promjera 100 mm.

24

/.


Tablica 6. Faktor čvrstoće K. (granica tečenja zagrijanog materijala, odn. vremenska čvrstoća) materijala tlačnih posuda i parnih kotlova

Materijali

o

— "i

•si S u

65

O <2 ca

? £

r\

rt

8

—

n3 —

O

- (U -3 7 u

g
°

5

'>

Q

D

w

•*

i SS Iz" O

i

"O > —' CQ m « ^7 M

Q &o D

(L)

6-

5 « , .

_

Q D

| 6 2 § S Q

U

8. 2 ;§ Z

| S 5

•a .a 3 T3 3 <

USt 34-1, (Č. 0270), USt 37-1, (Č. 0370) USt 34-2, (Č. 0271), St 37-3 St 52-3

RSt 34-1 (Č. 0260) RSt 37-1 (Č.0360) RSt 34-2 (Č. 0261) (Č. 0363) (Č. 0563)

St 34 St 37 St 34-2, (Č. 0261), St 37-2, (Č. 0361), St 42-2, (Č. 0461), St 52-3

(Č.0260) (Č.0360) St 34-3 (Č.0262) St 37-3 (Č.0362) St 42-3 (Č.0462) (Č. 0562)

120

180

170

210

190

180

170

140

130

110

210 320

190 260

160 230

150 210

120 190

180 210 180

170 190 170

140 160 140

130

110

210

190

160

150

120

230

210

180

170

140

320

300

250

230

200

220 250 270 280 280 320 270 300

180 210 230 240 250 270 250 280

170 190 210 220 230 250 230 260

140 160 180 190 210 230 200 240

(Č. 0363)

{(:. 0563)

Faktor čvrstoće materijala K 1 ) u N/mm 2 kod "C 200 250 300 350 400 450 500 520

20

H1 H II H III H IV 17 Mn 4, 19 Mn 5, 15 M o 3, 13 C r M o 4 4 ,

(Č. 1202) (Č. 1204) (Č.1206)

St 35, (Č. 1212) St 45, (Č. 1213), St 55, (Č. 1402), St 52, (Č. 3100),

St 35.4 (Č.1212) St 45.4 (Č. 1213) St 55.4 (Č. 1402) St 52.4 (Č. 3100)

240

190

170

140

260

210

190

160

St 35.8, (C. 1214) St 45.8 (Č. 1215) 15Mo3, (Č. 7100) 13 CrMo 44, (Č. 7400) 1 0 C r M o 9 1 0 , (Č. 7401)

240 260 290 300 270

190 210 260 280 250

170 190 240 260 240

140 160 210 240 230

G S 38.5, G S 45.5, G S 52.5,

(CL. 0346) (ČL. 0446) (ČL. 0546)

180 220 250

160 180 200

140 160 180

120 140 160

GS-C25, (CL. 1330) G S - 2 2 M o 4 , (ČL. 7130) G S - 1 7 C r M o 55, G S - 1 7 C r M o V 5 11, G-XC M o V 12 1, G-X 22 CrMoWV 12 1,

250 250 320 450 600 600

X10CrNiTil8 9 (Č. 4572) X 5 C r N i M o l 8 10 (Č. 4573) X 10 C r N i M o N b 18 10 (Č. 4583) X lOCrNiMoTi 18 12 X 5 C r N i M o 17 13 X 5 C r N i M o C u N n 18 18

270 220 270 270 230 230

(Č. (Č. (Č. (Č.

3133) 3105) 7100) 7400)

550

120 140 160 170 180 210 180 220

100 120 135 135 160 180 170 210

70 70 70 70 105 105 160 200

30 30 30 30 40 40 95 140

31 31 60 96

50

120 140 190 220 220

110 130 180 210 210

70 70 170 200 200

95 140 145

60 96 110

50 67

170 195 240 365 495 495

155 185 225 350 455 455

130 175 210 335 420 420

65 165 195 315 315 315

33 90 130 195 210 210

160 120 180 180 120 140

155

150

175 175

170 170

135

130

300 360

175 210 230

195 210 265 395 540 540 190 160 215 215 160 180

170 140 190 190 140 155

165 130 185 185 130 150

25 50 95 120 120

') Meduvrijednosti se mogu linearno interpolirati. 2

) Kod kotlovskih limova H 1 . . . H IV granica tečenja kod 20 "C i debljina do 16 mm pri 10 N/mm 2 leži više, za debljine iznad ^ 40 . . . 60 mm pn 10 N/mm leži niže, kod 17 Mn 4 . . . 13 CrMo 44 i debljina do 16 mm pri 10 N/mm 2 leži više ) Za debljine do 16 mm pri 20 X granica tečenja leži za 10 N/mm 2 više, za debljine iznad 40 mm leži za 10 N/mm 2 niže. Kod cijevi sa Z ) v ž 3 0 mm i sg3 mm pri 20 . . . 120 °C granica tečenja leži za 10 N/mm 2 niže }

35

Č ? . d K w i'P; 1 2 , ^ S t 4 5 - 8 ' Č - 1 2 1 5 ' 1 5 M ° 3 ' Č - 7 1 0 0 1 1 3 C r M o - 7 4 0 0 u z v i š e temperature za deblj.ne iznad 40 mm i 10 N/mm faktor čvrstoće materijala može ležati niže. Kod Z ) v ž 3 0 m m i ^3 mm za 10 N/mm 2 faktor čvrstoće materijala J lezi nize. K

*

Zavareni spojevi

25

Tablica 7. Koeficijent sigurnosti S za tlačne posude i parne kotlove (izvod iz A D - i TRD-listova) Tlačne posude')

Faktor čvrstoće materijala K prema tablici 6

Čelični materijali prema tablici 6 (izuzev čelični lijev) Čelični lijev Lijevano željezo s kuglastim grafitom 2 )

Faktor čvrstoće

Bešavne i zavarene posude

K=čvrstoća

Čist aluminij, bakar i bakarne legure uključtv valjane i lijevane bronce Sivi lijev

na

vlak

A

B

C

1,5 2 3 ... 6

1,8 2,5

1,1 1,5 1,5 . . . 2,5

3,5

4

Parni kotlovi Faktor čvrstoće materijala K prema tablici 6

Čelični materijali prema tablici 6 (izuzev konstrukcione čelike D I N 17100, odn. J U S C.B0.500 i čelični lijev), stabilni kotlovi i brodski kotlovi za unutrašnju plovidbu Pomorski brodski kotlovi Konstrukcioni čelici D I N 17100, odn. J U S C.B0.500, samo stabilni kotlovi i brodski kotlovi unutrašnje plovidbe Čelični lijev

A B

s atestom preuzimanja materijala prema D I N 50049, odsječak 3 s tvorničkom potvrdom za kvalitetu materijala prema D I N 50049, odsječak 1 i 2

C

ispitivano tlakom vode pri 20 °C uz propisani tlak 1,3 p.

2,5 3,5 A

1,5 1,7 1,8 2

') Za tlačne posude gorivih plinova i plinskih smjesa sa cijanom ili cijanovodikom treba uzeti 2 0 % veći koeficijent sigurnosti. ) Točnu vrijednost koeficijenta sigurnosti prema kvaliteti materijala (vidi AD-Merkblatt B0).

2

Potrebna najmanja debljina stijenke s bombiranih dna (si. 13) sa R ^ D V , r ^ 0 , l Z>v i 5 ^ 2 mm p o d unutarnjim ili vanjskim p r e t l a k o m za tlačne posude i parne kotlove: s=

D v • p • j8

4

— + c1 + c2 + c3 + Ct + c5

r

(3)

s, D v , p, K, S

vidi legendu uz jednadžbu (1),

v

koeficijent oslabljenja; za bombirana dna zavarena od više dijelova (si. 13e) je u = 0,8 do 1, već prema kvaliteti zavara, inače je v=l, koeficijent proračuna (vidi tablicu 8 i dolje navedene podatke),

P C j , c 2 , c3

dodaci na debljinu stijene, vidi legendu uz jednadžbu (1). Kod parnih kotlova otpadaju c { i c 3 ,

c4

dodatak vanjskog tlaka. Kod tlačnih posuda c 4 = 2 mm — 100 mm 2 /D v , kod parnih kotlova c 4 = 2 mm. Dodatak uzima u obzir odstupanja od teoretskog oblika (splošnjavanje, utisnuta mjesta). Kod D v _ 5 0 mm i kod unutarnjeg pretlaka c4 = 0.

c5 u mm

Konstrukcioni dodatak. Ako je kod tlačnih posuda (s — c1 — c2)/Dv< 0,005, iznosi c 5 = l mm, inače je c 5 = 0 . Kod parnih kotlova je c 5 = 0,2 (6 mm —s 0 ), gdje je s 0 debljina stijene bez dodataka. Kod s0>6 mm je c5 = 0 mm, kod morskih brodskih kotlova uvijek je c5 = 1 mm.

Cilindrična visina r u b a bombiranih d n a m o r a iznositi pri H / D v ^ 0 , 2 naj manje h = 3,5 s. Za H/Dv>0,2 smiju se visine h linearno toliko sniziti da pri H / D v = 0,5 d o đ u na vrijednost nula. s/D v m o r a biti ^ 0 , 0 0 3 , uz iznimku kod poluokruglih dna. K o d d n a s izrezima u n u t a r kugline kalote sa dA^4 s i k a d a

26

/.


Slika 13. Bombirana dna a) puno dno; b) dno s izrezima; c) dno s vratom; cl) dno s nastavkom; e) zavareno dno

Tablica 8, Proračunski koeficijenti fi za zaobljena dna (prema AD-Merkblatter i T R D ) p" za puno dno Oblik dna

[i za dno s nepojačanim izrezima pri

HID,

( s — c , —c

0

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Zakrivljenost dna R = Dy

0,20

2,9

2,9

2,9

3,7

4,6

5,5

6,5

7,5

8,5

2,4

D u b o k o zaobljeno dno K = 0,8 £>v

0,25

2,0

2,0

2,3

3,2

4,1

5,0

5,9

6,8

7,7

1,8

Polukuglasto dno

0,5

1,1

1,2

1,6

2,2

3,0

3,7

4,3

4,9

5,4

1,1

r a z m a k a nije manji od zbroja oba polumjera izreza, treba uvrstiti /? za p u n a dna. U t o m slučaju i k o d punih d n a smije debljina stijenke kugline kalote biti nešto manja od debljine stijenke r u b a i m o r a se umjesto sa izračunati sa jS'. To vrijedi i za dovoljno ojačane veće izreze. Plašteve i dna izložena vanjskom pritisku treba p r o r a č u n a v a t i p r e m a jednadž b a m a (1) do (3) sa v = 1. M e đ u t i m , plaštevi se moraju još i računski kontrolirati s obzirom na mogućnost elastičnog, odn. plastičnog udubljavanja (vidi AD — list B3 i B6, T R D 302 i 303).

i<


27

Potrebna najmanja debljina stijene s neusidrenih i centralno usidrenih okruglih ravnih dna i ploča (si. 14):

s^CiD.-d,)

p^ + c2

(4)

s, p, S, K vidi legendu uz jednadžbu (1), C proračunski koeficijent prema izvedbama prikazanim na si. 14 U l : C = 0,3 pri r ^ 0 , 0 3 5 D v , ali r = 30mm, r ^ l , 3 s , J; = 3,5s, U 2 : C = 0 , 3 5 p r i s / 3 ^ r = 8 m m , /z = s, U 3 : C = 0,4 pri p {DJ2-r) 1,3 S/K ^ s R = 5 mm, s ^ O J T S j pri Ds>\,2Dlt 0 , 2 s ^ r = 5 mm, U4: C = 0,35 pri s = 3 s p C = 0,45 pri s > 3 s , , U5: C = 0,4 pri s ^ s ^ C = 0,45 pri s > 3 s 1 , U6: C = 0,45 pri s = 3 s , , C=--0,5 pri s > 3 s , , VI: C = 0,4 pri s ^ 3 s l 5 C = 0,45 pri s>3sy V2: C = 0,3 pri s _ 3 s 1 ; C = 0,35 pri s > 3 s t V3, V 4 : C = 0,25 pri r«0,035 D v , ali r ^ 3 0 m m , r = l , 3 s , /z = 3,5s, D t u mm proračunski promjer prema si. 14, dl u mm računski promjer usidrenja. Kod neusidrenih dna ili ploča je dy = 0 , c2 u mm dodatak na istrošenje, koji treba posebno utanačiti kod posuda s opasnim, jako korodirajućim sadržajem ili posuda koje se ne mogu pregledati u unutrašnjosti. Inače je c, = 0.

a

— 1

Vi

Slika 14. Ravna dna i ploče U neusidrena; V usidrena; Ul ravno zarubljeno dno, U2 kovano ili prešano ravno dno; U3 ravna ploča sa žlijebom za rasterećenje; U4 dvostrano uvarena ploča; n U5 dvostrano privarena ploča; U6 sjedne strane uvarena 0, u ploča; VI s jedne strane uvarena ploča sa provučenim sidrom; V2 dvostrano uvarena ploča sa sidrenom cijevi; V3 ravno zarubljeno dno provučeno sa sidrenom cijevi; V4 zarubljeno ravno dno sa vratom rmiui/îii/iiii.

1H

\

28


Ako se radi o usidrenim pločama ili o cijevnim stijenama (vidi k tome si. 12 i 15), o n d a vrijede, zavisno od rasporeda (oblikovanja), jednadžbe koje odstupaju od j e d n a d ž b e (4) (vidi AD-list B5 i T R D 305 i 306).

Slika 15. Uvarene cijevi (a je cijevna stijena)

K o d uvarenih cijevi p r e m a si. 15 moraju zavareni šavovi biti u stanju da p r e u z m u cijelu silu prenesenu na cijev. U smičnom presjeku zavara m o r a širina šava iznositi najmanje: 0=

0,4^4

(5)

g u mm F u N

širina zavara, sila koja otpada na cijev = fAR, gdje je AR udio cijevnog polja (okomito šrafirana površina na si. 15). Kod djelomično izbušenih cijevnih polja treba rubni dio polja uključiti, tj. do nastavka obruba dna, dv u mm vanjski promjer cijevi, S, K vidi legendu uz jednadžbu (1).

K o d uvarenih uzdužnih zatega, sidrenih cijevi ili sprežnjaka, presjek k u t n o g šava opterećenog na smik, treba da bude najmanje 1,25 p u t a veći od potrebnog presjeka svornjaka ili sidrene cijevi: dv-n-g^l,25AA AA u mm 2

(6)

presjek sidra = (c/2 -c/ 2 ) • n/4 (u smislu si. 15)

J e d n a d ž b a (6) može se primijeniti i na uvarene cijevne nastavke (vidi si. 11).


29

1.1.4. Zavareni spojevi čeličnih konstrukcija U visokogradnji, gradnji dizala i gradnji mostova profilni čelici, plosnate šipke, cijevi i limovi spajaju se u nosive konstrukcije, rešetkaste konstrukcije ili limene nosače, npr. krovne nosače, čelične konstrukcije tvorničkih hala, nosače voznih n a p r a v a dizalice i si. Slika 16a pokazuje nosač rešetkaste konstrukcije. Njegovi vanjski štapovi zovu se pojasevi (gornji i donji pojas). O n i se ukrućuju vertikalnim i dijagonalnim štapovima. U Čvoru se uvijek sastaju više štapova. Puni nosači izvode se k a o limeni nosači (si. 16b), ili k a o sandučasti nosači (si. 16c). Da se ne bi izbočili, na određenim razmacima uvaruju se ukrućenja, koja se k o d sandučastih nosača zovu poprečne pregrade. Slika 16. Zavarene čelične nosive konstrukcije a) nosač rešetkaste konstrukcije; b) limeni nosač; c) sandučast nosač a je gornji pojas; b donji pojas; c vertikalan štap; d dijagonalan štap; e vertikalan lim nosača; / s p o j vertikalnog lima nosača; g spoj pojaseva; h ukrućenje; i stijena; k spoj stijene; / poprečna pregrada

a)

b)

c)

30

].

Nerastavljivi spoja i

Za zavarivanje taljenjem smiju se upotrijebiti s a m o čelici sa zajamčenom sposobnošću za takva zavarivanja. To su St 37-1 (Č. 0361), St 37-2 (Č. 0361), St 37-3 (Č.0362 i Č. 0363), St 52-3 (Č.0562). Za nosive dijelove ne smiju se upotrebljavati neumireni čelici kvalitetne grupe 1. Za zavarene čelične kon strukcije s pretežno mirnim opterećenjem vrijede propisi p r e m a D I N 4100 (JUS. C.T3.081). Za dizalice je, osim toga, mjerodavan D I N 120 (JUS M.D1.050). Taj standard bit će međutim, zamijenjen sa D I N 15018 (sada još nacrt) (JUS M.Dl.020 do 050). Navedeni standardi sadrže, uz ostalo, slijedeće: 1. M i n i m a l n a debljina nosivih dijelova od čelika iznosi kod male opasnosti od korozije 4 m m , kod dizalica 3 m m , kod čvornih limova 4 mm, kod cijevi 2 mm. Za srednje ili veće opasnosti od korozije propisane su veće minimalne debljine. 2. Zavareni sastavni dijelovi moraju biti tako oblikovani da se koliko je moguće postigne nesmetan tok sila. T r e b a izbjegavati nepovoljne prijelaze s jednog presjeka na drugi i veće proreze ili provrte u blizini zavarenih ili navarenih limova. Gomilanje zavarenih šavova na pojedina mjesta treba izbjegavati. 3. Težišnice štapova trebaju se po mogućnosti p o d u d a r a t i s linijama sustava. Stoga je p o t r e b n o težišnicu zavarena priključka dovesti do pokrivanja s težišnicom štapa. P r e m a si. 17 m o r a l o bi se t a d a k o d iste debljine šava izvesti. e,=/2

Slika 17. Zavaren priključak čija se težišnica poklapa s težišnicom štapa

4. Pojasne ploče koje se spajaju izravno s vertikalnim limovima ne trebaju, zbog opasnosti od k r t o g loma, da b u d u deblje od 30 m m , a d o d a t n e pojasne ploče ne deblje od 50 mm. Spojevi pojasnih ploča moraju biti okomiti na smjer sile.

1 Slika 18. Zavaren kutni šav

5. K o d konstrukcija na o t v o r e n o m prostoru ili gdje su naročite opasnosti od korozije, treba prekidane zavare izvesti samo k a o zatvorene kutne zavare, zavarujući ih n a o k o l o , prema si. 18.


6. Općenito treba bočne kutne zavare izvesti j e d n a k o debele, ne deblje nego što to traži p r o r a č u n , ukoliko tehnološki razlozi ne govore protiv. K o d čelnih kutnih zavara preporučuje se zbog povoljnijeg skretanja t o k a sila izvedba s nejednakim kracima. P r i t o m e je h/b^l. 7. Ako su zavari smješteni jedni n a s u p r o t drugima, o n d a m o r a debljina lima između njih biti najmanje 6 mm (si. 20).

2 \

1

/ S E v^lDuuninimniiHiimimmiiiimiiii

i š6 Slika 20. Zavareni šavovi koji leže nasuprot

îniniUIMUlHIIMIMlIlIlHHIIMIIMI

Slika 19. Prijelaz tupog kutnog zavara s nejednakim krakovima na bočni kutni zavar s jednakim krakovima

8. Ne smiju se prihvatiti izvedbe k o d kojih zavareni šavovi i vijci zajednički prenose silu, D I N 7990 ( J U S M.B1.068). 9. Z b o g opasnosti nastajanja zona segregacije (zone nejednolične strukture) k o d neumirenih čelika i zbog nepovoljnih o d n o s a preostalih napetosti nastalih na prijelaznim polumjerima valjanih profila pri p o s t u p k u valjanja i ohlađivanja, nije d o p u š t e n o zavarivanje tih prijelaznih polumjera (vidi si. 23). Od toga su izuzete tjemene i p o d n o ž n e ploče. U području hladnog obliko vanja (npr. savijanja konstrucionih dijelova smije se zavarivati samo a k o o d n o s između polumjera savijanja i debljine lima nije ispod dopuštenog. Taj o d n o s ovisi i o materijalu. 10. Računska debljina a čeonih zavara j e d n a k a j e debljini dijelova koji se zavaruju, pri čemu je u sastavu dijelova različite debljine mjerodavna manja debljina (si. 21 a). K o d k u t n o g zavara j e d n a k a je visini ucrtanog istokračnog t r o k u t a (si. 21b). Debljina kutnih zavara m o r a biti najmanje a = 3 m m ; općenito njihova debljina ne treba da bude veća od a = 0,7 t, pri čemu je t debljina najtanjeg priključnog dijela.

a)

i\

r1

Slika 21. Debljina zavara a: a) tupih zavara; b) kutnih zavara

11. Računska duljina zavara / j e d n a k a je ukupnoj duljini / zavara. K o d čeonih zavara j e d n a k a je širini dijela koji se zavaruje, a k o se pri izvođenju zavara vodi računa o t o m e da zavar b u d e po čitavoj duljini j e d n a k e kvalitete.

32


Na priključcima s vezicama i profilima p r e m a si. 22 ne smije računska duljina / pojedinih kutnih zavara biti veća od /= 100a. Nadalje, u priključcima p r e m a si. 22a ne smije računska duljina biti manja od l=\5a, a prema si. 22b i c ne manja od J = 10a.

Slika 22. Priključci štapova i vezica a) s bočnim kutnim zavarima; b) s tupim i bočnim kutnim zavarima; c) s kutnim zavarom naokolo; d) s tupim i kutnim zavarima; e) s tupim kružnim zavarom;/') s kut nim kružnim zavarom

12. Računska površina zavara općenito j e o d r e đ e n a sa Z (a • /). K o d kutnih zavara zamišlja se debljina zavara a z a o k r e n u t a u priključnu ravninu. Svi zavari spoja m o g u biti obuhvaćeni k o d prijenosa uzdužne sile F izrazom S (a • [),' uz pretpostavku jednolične krutosti priključne ravnine. K o d poprečnih sila F q , kakve se pojavljuju u savojno opterećenim dijelovima, obuhvaćeni su s a m o priključni zavari, koji su na temelju svog položaja u stanju prenositi poprečne sile. Na primjer, kod I, U i sličnih presjeka obično su to s a m o zavari poprečnih limova duljine / na si. 23. K o d zajedničkog djelovanja tupih i kutnih zavara (vidi si. 22d) treba zbrojiti površine zavara. N a primjer:

33


E {a - l) = 2a -1 = a(b + 2l) = a (/i + l2 + 2b) = 4a-l + s-h = a(d — a)n = a ( d + a) 7i

uz uz uz uz uz uz

si. si, si. si. si. si.

22a 22b 22c 22d 22e 22 f

-\ mi— p m

Slika 23. Priključak nosača s kutnim zavarima opterećen na savijanje a) valjanog nosača; b) limenog nosača

Proračun na čvrstoću p r o v o d i se k a o da su sami zavareni šavovi posebni dijelovi. Površina presjeka zavarenih šavova uzima se k a o o n a koja preuzima opterećenje. Ako se žele izbjeći moguće zamjene s drugim naprezanjima, treba u simbolu za naprezanja zavarena šava d o d a t i indeks zav, k a o npr. ^zav

ili ^ z a v • Ako sila F djeluje o k o m i t o na površinu zavarena šava, r a č u n a se sa: normalnim (vlačnim

ili

tlačnim) F

naprezanjem

E(a-l)

(V)

Ako sila F djeluje u samoj površini zavarena šava (tangencijalno), r a č u n a se sa: smicnim

naprezanjem

t-

Z{a-l)

T u N/mm 2 smično naprezanje u zavarenom šavu, F u N sila koja djeluje u površini zavarena šava. 3 Elementi strojeva

(8)

34


U površini zavarena spoja opterećena samo jednim savojnim m o m e n t o m M (si. 23) bit će u spoju na udaljenosti y normalno naprezanje

M o"f=7—y

(9)

••zav

a f u N/mm

2

normalno naprezanje (savojno naprezanje) u zavarenu šavu na razmaku y od težišnice zavarena priključka (savojno vlačno ili savojno tlačno naprezanje), M u Nmm savojni moment, koji opterećuje površinu zavarena šava, 4 / z a v u mm moment inercije površina zavarenih šavova. Kod kutnih zavara treba težišnice pojedinačnih ploha zavara izračunavati u odnosu na teoretske točke korijena zavara. Zbog malog utjecaja, smiju se, osim toga, zane mariti i momenti inercije onih ploha zavara koje leže paralelno s težišnicom zavarena priključka. To vrijedi i za ostale male dijelove zavara. Za primjer na si. 23b bilo bi, dakle: 3 2 /zav = 2a • / /12 + 2a • b • y\ + 4a • c • y\ + 4a • t (y 2 +1/2) , y u mm razmak korijena kutnog zavara od težišnice zavarena priključka. Za pri mjere na si. 23 nastaje najveće normalno naprezanje na razmaku

U presjecima uzdužnih zavara (spojni uzdužni zavari) nosača opterećenog na savijanje (si. 24) pojavljuju se n o r m a l n a naprezanja koja su j e d n a k a savojnom naprezanju dijela konstrukcije:

normalno naprezanje

M = -yJ;

(10)

u N/mm 2 normalno naprezanje u presjeku uzdužnog zavara (naprezanje na vlak ili tlak), M u Nmm savojni moment u presjeku konstrukcionog dijela,
I u mm4

yumm

moment inercije čitavog presjeka konstrukcionog dijela, uključivo i nešrafiranih dijelova sa si. 24. Za primjer prema si. 24c je / = s • h3/\2 + + 2A0-yl. Pri tome su zanemareni neznatni momenti inercije povr šina A0, razmak korijena kutnog zavara od težišnice presjeka.

35

Zavareni spojevi

Ako su nosači ili štapovi p r e m a si. 24 opterećeni samo u z d u ž n o m silom F (bez savojnog momenta), o n d a je n o r m a l n o naprezanje u presjeku zavarena šava j e d n a k o n o r m a l n o m naprezanju u presjeku konstruktivnog dijela: Normalno naprezanje o " ffivit

u N/mm 2

F u N A u mm 2

l v l t

=-

F

(11)

vlačna, odn. tlačna naprezanja u presjeku zavara u uzdužnom smjeru, uzdužna sila koja opterećuje konstruktivni dio, ukupna površina presjeka konstruktivnog dijela. Za primjer prema 24cje A = s- h + 2A0.

N o r m a l n a naprezanja p r e m a j e d n a d ž b a m a (10) i (11) u pravilu ne treba proračunavati, izuzev k o d dizalica za p r o r a č u n ekvivalentnog (reduciranog) naprezanja p r e m a jednadžbi (14). U u z d u ž n o m smjeru zavarena šava (spojni uzdužni šavovi na si. 24) nosača opterećena na savijanje nastaje u priključnoj ravnini zavarenih šavova smično naprezanje zbog toga, što se pojasni limovi žele p o m a k n u t i u u z d u ž n o m smjeru: Smično naprezanje

T . =

FQ• S

(12)

I • Za

ti u N/mm 2 smično naprezanje nosača u smjeru uzdužnih zavara, Fq u N poprečna sila u presjeku konstrukcionog dijela, S u mm 2 statički moment površina presjeka pojasnih limova priključenih na poprečni lim. Na slici 24 su to šrafirane plohe. Za te je primjere S = A0-y0, gdje A0 predstavlja priključene površine presjeka, a y0 udaljenost njihovih težišta od težišnice ukupnog presjeka, I u mm moment inercije čitavog presjeka konstrukcionog dijela. Za presjek prema si. 24c je I = s • h3/l2 + 2A0 • v2, (vidi i legendu uz jednadžbu (10)), Za u mm suma debljina svih zavarenih šavova pojasnog lima koje treba uzeti u obzir. Za primjer prema si. 24a je Za —a, za primjere prema slikama 24b do d uvijek je Za = 2a.

priključna ravnina

Slika 25. Moguća normalna i smična naprezanja u kutnom zavaru

Na kutni zavar u priključnoj ravnini m o g u istodobno djelovati n o r m a l n a i smična naprezanja, koja stoje uvijek o k o m i t o j e d n o p r e m a d r u g o m (si. 25). 3*

36


U t o m se slučaju r a č u n a s rezultirajućim naprezanjem, koje se označuje k a o : ekvivalentno (reducirano) naprezanje ared = V o 2 + T 2 + xf (13) 2

CTred u N/mm ekvivalentno (reducirano) naprezanje u zavarenu šavu, 2 a u N/mm normalno naprezanje u zavarenu šavu. Ako a v , i a f djeluju istodobno treba ih, ovisno o smjeru koji imaju prema o, obuhvatiti kao zbroj ili razliku, 2 i q u N/mm smično naprezanje u poprečnom presjeku zavarena šava, općenito prema jednadžbi (8), 2 Tj u N/mm smično naprezanje u uzdužnom presjeku zavarena šava, već prema položaju šava prema jednadžbi (8) ili (12), kao njihova suma ili kao razlika.

Ekvivalentno (reducirano) naprezanje a r e d ne treba izračunavati u slijedećim slučajevima: 1. K o d kutnih zavara a k o o s t a n u bez p o p r e č n o g naprezanja a i t q ili ako su to bočni kutni šavovi između pojasnih limova. 2. Ako se savojno opterećen priključak (si. 23) optereti istodobno savojnim m o m e n t o m M, p o p r e č n o m silom F q i u z d u ž n o m silom F. Nadalje, ako preuzimanje najvećeg savojnog m o m e n t a n a s t a n e p r i r u b n i m zavarima (jed n a d ž b a (9) sa / z a v = 2 a - b - y \ + 4a - c-y\ p r e m a si. 23b), preuzimanje najveće p o p r e č n e sile šavovima p o p r e č n o g lima (jednadžba (8) sa Z (a- l)=2a-1), a preuzimanje uzdužne sile svim šavovima (jednadžba (7) sa I{a-l)= = a(2l + 2b + 4c+4t) p r e m a si. 23 b. 3. K o d čeonih zavara, 1/z V-šavova s k u t n i m zavarom, K-šavova poprečnog lima s dvostrukim k u t n i m z a v a r o m i K-šavova s dvostrukim k u t n i m zavarom. 4. Ako ni n o r m a l n o naprezanje

a s a m o za sebe, ni rezultirajuće smično

naprezanje \Jx\+x\ s a m o za sebe, ne prekoračuje 95 N / m m 2 k o d dijelova od St 37 (Č. 0360) i 120 N / m m 2 k o d dijelova od St 52 (« Č. 0561). Zatim, k a d a je cJ+Jx{+xf<: 135 N / m m 2 k o d čelika St 37 (Č. 0360) ili k a d a je ^ 170 N / m m 2 k o d čelika St 52 (Č. 0561). P r e m a prijedlogu D I N 15018 (JUS M.D1.020 do 050) treba nosač dizalica r a č u n a t i s ekvivalentnim (reduciranim) naprezanjem, uzimajući pri t o m e odgo varajući predznak za a i o x (vlak pozitivno, tlak negativno). Ekvivalentno naprezanje

ared =\fa2 + of — a - ax + 2 T 2

(14)

Sva naprezanja n a v e d e n a u j e d n a d ž b a m a od (7) do (14) [izuzev n o r m a l n a naprezanja cr, u j e d n a d ž b a m a (10) i (11)] moraju se usporediti s dopuštenim naprezanjima, tablica 9. To vrijedi i za naprezanja koja nastaju u presjecima pojedinih konstrukcionih dijelova. Njihove vrijednosti treba računati s poznatim j e d n a d ž b a m a n a u k e o čvrstoći. P o t r e b n e vrijednosti d o p u š t e n i h naprezanja vidi

37


u tablici 10. Pri zajedničkom djelovanju čeonih i kutnih zavara u j e d n o m priključku mjerodavne su dopuštene vrijednosti za ekvivalentno (reducirano) naprezanje iz tablice 9. Naprezanja dobivaju t a d a u jednadžbi znak a. Tablica 9. Dopuštena naprezanja u N/mm 2 za zavarene šavove u gradnji čeličnih konstrukcija

Celični

nosači DIN 4100 Naprezanje

Kvaliteta

Zavar 1. Čeoni zavar 2. K-zavar dvostruki kutni (provaren korijen) 3. Plitki K-zavar dvostruki kutni 1 ) 4. Polu V kutni zavar sa zava renim korijenom na suprot noj strani

0351) |

svaka

tlak i savojni tlak

160

180

240

270

D o k a z a n o da nema pukotina i grešaka u korijenu Nije dokazano

Tlak i savojni tlak okomito na smjer šava

160

180

240

270

135

150

170

190

135

150

170

190

135

150

170

190

5. Polu V zavar sa zavarenim korijenom 6. Kutni zavar

svaka

7. Svi zavari

svaka

Tlak i savojni tlak, vlak i savojni vlak, ekvivalentno napre zanje jednadžba (13) Smik

St 37 (Č. 0361) H HZ

Kranski nosači D I N 15018 ( J U S M.D1.050)

8. Čeoni zavar 9. K-zavar 10. K-zavar 1 1. Kutni zavar

H

Dijelov i od St 52 (( 0560) Optere ćenje H HZ HZ

St 37 ((

!

Vlak i savojni vlak okomito na smjer šava

Naročita kvaliteta Normalna Svaka

St 46 (Č. 0480) HZ H

St 52 (Č. 0561) H 1 HZ

160

180

195

220

240

270

140 113

160 127

170 138

195 156

210 170

240 191

160

180

195

220

240

270

130

145

160

180

195

220

12. Čeoni zavar 13. K-zavar j 14. Kutni zavar

Svaka

15. Svi zavari

Svaka

Smik

113

127

138

156

170

191

16. Svi zavari

Svaka

Ekvivalentno napre zanje jednadžba (14)

160

180

195

220

240

270

7., 8., 12.

Tlak i savojni tlak okomito na smjer šava

6.

77.

n.

6.

77.

n

2.

9.

70. 73.

V 3. 9. 10.

9

73.

') Uvrstiti vrijednost samo za nedokazanu kvalitetu

Čelične visokogradnje p r e m a D I N 1050 (JUS C.B0.500), a dizalice i kranske staze p r e m a D I N 120, odn. 15018 (JUS MD1.020 do 050) računaju se za slijedeća dva moguća opterećenja: Opterećenje H k a o zbroj svih glavnih tereta. G l a v n i m teretima pripadaju: stalni tereti, k a o zbroj nepromjenljivih tereta (vlastita težina, ispuna obloga p o d o v a i si.), zatim pokretni teret, k a o promjenljivo p o m i č n o opterećenje konstrukcije (osobe, uređaji, skladišteni materijal, opterećenja od snijega) i slobodne sile inercije.

38


Opterećenje HZ r a č u n a se k a o zbroj glavnih i dodatnih tereta. D o d a t n i m opterećenjima p r i p a d a j u : opterećenja od vjetra, sile kočenja, vodoravne sile (npr. k o d dizalica) i toplinski utjecaji (pogonski i atmosferski). Za dimenzioniranje dijelova i zavarenih šavova mjerodavan je onaj način opterećenja kojim se proračunavaju veći presjeci. Ako je dio, osim vlastitom težinom, opterećen s a m o dodatnim opterećenjima, o n d a najveći teret vrijedi k a o glavni teret. K a k o iz tablice 9 i 10 proizlazi, dopuštena naprezanja za opterećenje HZ leže više nego za opterećenje H, budući da je malo vjerojatno i s t o d o b n o djelovanje svih uopće mogućih tereta. Osim provjere naprezanja, m o r a se za čelične konstrukcije izvršiti provjera sigurnosti u odnosu na stabil nost i statičku trajnost. Tablica 10. Dopuštena naprezanja u N/mm 2 za elemente čeličnih konstrukcija prema D I N 1050 (visokogradnja) J U S C.B0.500 i D I N 15018 (nosači dizalice), odn. J U S M.D1.020 do 050 Materijal 1 ) St 37 1 St 46 (Č. 0360) | (Č. 0380)

St 33 (Č. 0000) Naprezanje

St 52 (C.0560)

Opter :ćenje

1

H

HZ

H

HZ

H

HZ

H

Tlak i savojni tlak, ako je potreban dokaz na izvijanje i nakretanje prema D I N 4114

110

125

140

160

170

190

210

240

Vlak i savojni vlak ili tlak, ako nije moguće izbjeći tlačenje pojasa

125

140

160

180

195

220

240

270

70

80

90

105

112

127

135

155

Smik

HZ

•) St 33, (~Č. 000) nije za zavarene nosače niti za nosače dizalica. St 46 (Č. 0380) naveden je samo kod dizaličnih nosača D I N 15018, ( ~ J U S M.D1.020 d o 050)

Nosači dizala stalno se opterećuju i rasterećuju, t a k o da njihovo naprezanje ne m o ž e m o uzeti k a o pretežno m i r n o . Z b o g toga treba, osim opisanih općih p r o r a č u n a naprezanja, izvršiti još i p r o r a č u n a dinamičke izdržljivosti (titrajna čvrstoća). D o p u š t e n a naprezanja ravnaju se o n d a p r e m a pogonskim g r u p a m a dizala (razred opterećenja, učestalost najvećeg opterećenja, vrijeme upotrebe), p r e m a odnosu graničnih naprezanja x = cr m i n /cr m a x odn. T i n / T , t. p r e m a o d n o s u postojećeg najmanjeg naprezanja p r e m a najvećem u n e k o m od zavarenih priključaka (odnos donje naprezanje/gornje naprezanje), te p r e m a opasnosti koju znače zarezi u zavarenim priključcima (zarezi: W bez zareznog djelovanja, 0 k o d neznatnog, 1 k o d umjerenog, 2 k o d srednjeg, 3 k o d jakog, 4 kod naročito j a k o g zareznog djelovanja). D I N 15018 (JUS M.D1.020 do 050) daje t o m e slijedeće objašnjenje: m

max

„Dok se prvobitno pri novoj obradi postojećeg standarda D I N 120 (JUS M.D1.050) mislilo da će se na temelju mjerenja vibracija nosači dizalica moći izrađivati lakši nego dosada, radi se od 1960. god. na tome da se pretpostavljana opterećenja približe i prilagode stvarnosti, da bi se na taj način sjedne strane osigurala ekonomičnost, a s druge strane u svakom slučaju i potrebna sigurnost. To ne vodi ni do kakve bitne promjene u pogledu težina dizalica, ali se te težine mogu unutar nosača, bolje nego do sada, prilagoditi opterećenjima koja nastaju".


39

Čelične cijevne konstrukcije (laka gradnja) značajne su zbog svoje male težine. Da bi se izbjegla visoka lokalna naprezanja, mora se sila uvoditi na što većoj širini oboda cijevi. Kod cijevnih priključaka stvarale proširenjem kraja cijevi, prema slici 26c, bolji prijelaz nego što je prikazan na slici 26a i 26b. Ovakav priključak može se izvesti samo na cijevima male debljine stijenke. Bolji su priključci prema slici 26d, ali su skuplji. Jeftiniji su sedlasti limovi savijeni u obliku slova U, (si. 26e), koji široko obuhvataju cijevi. Nepovoljan je zakovanom spoju sličan spoj prema slici 26f koji, uz ostalo, iziskuje i porubljivanje i zarezivanje kraja cijevi. Za podređene svrhe koristan je priključak prema slici 26 g. Cijev se na kraju stisne, plosnati rub ravno odreže i privari. Slika 27 pokazuje uobičajena cijevna čvorišta, slika 28 cijevne kutne spojeve,

a slika 29 primjer izvedbe glave nosača okretne dizalice. D I N 4115 (Čelične lake konstrukcije i čelične cijevne konstrukcije), navodi: Konstrukcije se bez daljnjega mogu izvesti kao čelične lake konstrukcije samo ako su izložene pretežno mirnom opterećenju. Cijevni nosači mogu se upotrije biti za dizalice i kranske staze dizalica koje odgovaraju grupi I i II prema DIN 120 (JUS MD1.050). Za ostale izvedbe pomoću čeličnih lakih konstrukcija i čeličnih cijevnih konstrukcija potrebno je odobrenje.

Slika 26. Zavareni cijevni priključci a) bez ukrućenja; b) s kutnim rebrima; c) s proširenim krajevima cijevi; d) s prorezanim krajevima cijevi i uloženim limovima; e) sa sedlastim limovima; j) sa zarubljenim i prorezanim krajevima cijevi; g) s plosnato stisnutim krajevima cijevi

Dijelove čeličnih lakih konstrukcija treba pažljivije zaštititi protiv korozije nego obične čelične konstrukcije. Najmanja debljina nosivih konstrukcionih

40


elemenata je 1,5 mm na otvorenom prostoru i u zgradama koje nisu zatvorene, a kod naročite opasnosti od korozije debljina je najmanje 3 mm. Da bi se postigla besprijekorna izvedba zavarenih šavova pri izravnom spajanju cijevi, ne smije njihov međusobni nagib biti manji od 30°. Kod izravno zavarenih cijevi promjer manje cijevi ne smije biti manji od 1/4 promjera veće cijevi.

Slika 27. Čvorovi cijevne konstrukcije a) jednostavan čvor; b) sa čvornim limom; c) sa čvornim limom ovijenim oko cijevi; d) s plosnato stisnutim krajevima cijevi

LfJ

UJ

LP

Slika 28. Cijevni ugaoni spojevi: a) bez ukrućenja; b) ukrućeni limom; c) s koljenom

Za dopuštena naprezanja cijevnih dijelova mjerodavan je D I N 1050 (JUS C.B0.500) (tablica 10). Elektrolučno zavarivanje dopušteno je samo ako je najmanja debljina dijelova koji se spajaju 2 mm. Najmanja debljina a nosivih šavova mora biti 2 mm, za ostalo vrijedi D I N 4100 (JUS C.T3.081) [jednadžbe (7) do (13)], koji je ujedno mjerodavan i za dopuštena naprezanja zavarenih šavova (tablica 9).

Ako se cijevi ne spajaju čvornim limovima ili drugim sastavnim dijelovima, nego se neposredno zavaruju jedna s drugom, onda površina zavarena šava, uzeta kao osnova proračuna, ne smije biti veća od najmanje površine presjeka cijevi. Tome pripadajuće dopušteno naprezanje zavarena šava ne smije ni u kojem slučaju prekoračiti 0,65 cydop {crdop prema tablici 10).

41


Slika 29. Nosač okretne dizalice: a) glava nosača; b) priključak nosača na međunosač

1.1.5. Zavareni spojevi u strojogradnji U strojogradnji se izrađuju u zavarenoj izvedbi dijelovi k a o što su npr. remenice, zupčanici, kućišta prijenosnika, ležajni stalci, nogari i konzole, obočja i ormari, vlačne i zglobne motke, poluge, naprave i si. U zavarenim šavovima naprezanja se u pravilu računaju k a o i k o d čeličnih konstrukcija, a da bi se izbjegla opasnost zamjene, tim naprezanjima pridaje se indeks z a v . P r o r a č u n se najčešće odnosi na slijedeće slučajeve:

Vlačno ili tlačno naprezanje

(7vt=^,^

F

(15)

c v , u N/mm 2 vlačno c v ili tlačno a l u zavarenu šavu, F u N vlačna ili tlačna sila okomita na površinu zavarena šava, I (a • /) u mm 2 površina zavarena šava. Na slici 30 a je I {a • l) = a • l, na si. 30b je Z{a-l) = a(d + a)-n a u mm debljina zavarena šava / u mm duljina jednog zavarenog šava.

Slika 30. Vlačno opterećeni zavareni priključci: a) s tupim zavarom; b) s kutnim zavarom

42


Smično i u N/mm jPuN

naprezanje

F

(16)

I{a-l)

2

smično naprezanje u zavarenu šavu, smična sila u površini zavarena šava (tangencijalno na površinu). Na slici 31b je F—T/r sa T z a torzioni okretni moment, koji otpada na jedan zavar, 2 E (a • l) u mm površina zavarenog šava. Na si. 31a je L (a • l)=a (2/[ +/ 2 ), na si. 31 b je E (a • l) = a (d+a) n. I u savojno opterećenom zavarenom priključku, si. 32 b, u zavarima poprečnog rebra djeluju smična naprezanja, koja se izračunavaju sa I (a • l) = 2a2 • l2.

1 Slika 31. Smično opterećeni zavareni priključci a) s bočnim i tupim kutnim zavarom; b) s kružnim kutnim zavarima opterećenim okretnim i savojnim momentom

Savojno naprezanje crf u N/mm 2 M u Nmm

y u mm

M

(17)

a{— — - y

vlačno ili tlačno naprezanje od savijanja u zavarenu šavu, savojni moment na površini zavarena šava = F • L, moment tromosti površine zavarena šava. Za njegov proračun treba kod kutnih šavova uzeti liniju korijena šava pojedinih površina zavara, kao njihove težišnice (vidi pri tome legend u uz jednadžbu (9)), udaljenost savojnog naprezanja od težišnice površine zavarena šava

J

— I k—-

Hak

Slika 32. Savojno opterećeni zavareni šavovi (So je težište površine zavara) a) s tupim zavarom; b) s kutnim zavarom

Djeluju li na n e k o m o p a s n o m presjeku zavara (visoko opterećena točka zavara) istodobno vlačna ili tlačna naprezanja i savojno naprezanje (vlačno ili tlačno naprezanje od savijanja), treba ih zavisno od njihova smjera sastaviti u rezultirajuće n o r m a l n o naprezanje. Ako u n e k o m o p a s n o m presjeku osim


43

n o r m a l n o g naprezanja ili rezultirajućeg n o r m a l n o g naprezanja, djeluje još i okomito smično naprezanje, treba računati sa 2

ekvivalentnim (reduciranim) naprezanjem

2

(18)

2

N/mm reducirano normalno naprezanje u zavarenu šavu, 2 ci u N/mm normalno naprezanje u zavarenu šavu okomito na smjer šava prema jednadžbi (15) ili (17), odnosno njihova suma ili razlika, 2 i u N/mm smično naprezanje u za varu okomito ili uzdužno na smjer zavara.

a

red

u

Na slici 31b prikazani kutni zavari su, osim na smik, opterećeni još i savojnim m o m e n t o m M koji opterećuje vratilo na savijanje. Savojno naprezanje u zavarenu šavu j e d n a k o je savojnom naprezanju u priključnom presjeku A 3 vratila, dakle < r f « M/0,1 d . P r e m a tome treba izračunati ekvivalentno napre zanje prema jednadžbi (18). Slika 33 pokazuje priključak k u t n o g zavara opterećenog silom F, koja ne prolazi težištem površine zavara. Sila F želi plosnati štap okrenuti o k o težišta površine zavara So t a k o da uz smično naprezanje t q p r e m a jednadžbi (16) (slika 33d) dolaze još i smična naprezanja t t (torziona naprezanja). Ta torziona naprezanja ne raspoređuju se ravnomjerno po površini zavara. Pretpostavlja se da su ta naprezanja upravo proporcionalna dužini puteva koje bi prevalile poje dine točke štapa na zavarenom šavu pri rotacionom gibanju. Smjer tako dobivenih naprezanja odgovarao bi smjeru puteva pojedinih točaka pri rotaciji (si. 33 b). M o ž e m o zamisliti da smo dobiveno naprezanje rastavili u m e đ u s o b n o okomite k o m p o n e n t e T x i r y uzdužno i poprečno na zavar (si. 33c). a) F

nm

r J

Slika 33. Torziono opterećen spoj zavaren kutnim zavarima (So je težište površine zavarenog šava)

K o m p o n e n t e r y raspoređuju se po presjeku k a o savojna naprezanja, a kom ponente T x imaju na svim mjestima jednake vrijednosti. Iz geometrijskih odnosa ovog specijalnog slučaja prema slici 33 slijedi: Torziono naprezanje t

t

= Q

FL \ 3 °OS

(19a) a +

^ sin oc

44


Rezultirajuće naprezanje iz ( T Y + T Q ) i T x je t a d a najveće smično naprezanje ry u N/mm 2 rq u N/mm 2 T x u N/mm 2 L,l,a,bumm

2

x =\l{xy + x q ) + x\

(19b)

torziona komponenta okomito na zavar = rt • cos a, smično naprezanje izazvano poprečnom silom F prema jedna džbi (16), torziona komponenta duž zavara = T, • sin a, dimenzije priključka zavarena šava.

Tablica 11. Orijentacioni podaci dopuštenih naprezanja ( N / m m 2 ) u zavarenim šavovima u priključnim presjecima A sastavnih elemenata strojogradnje Zavareni šavovi Opterećenje jednosmjerno promjenljivo

mirujuće Zavar

Kvaliteta Tab. 4

Naprezanje

Vlak, tlak, savijanje, ekvivalentno naprezanje

naizmjenično promjenljivo

Mat«.rijal spo nih dijel ova St 50 St 37 St 50 St 37 St 37 St 50 (Č. 0361) Č. 056IH Č. 0361) Č.0561) (Č. 0361) ( Č. 0561)

1 11 III

160 130 110

220 175 155

110 85 75

130 105 90

55 45 40

65 50 45

I II III

100 80 70

140 110 100

70 55 50

80 65 55

35 30 25

40 32 28

I II III

140 110 100

180 145 125

95 75 65

100 80 70

45 35 32

50 40 35

Smik

I II III

90 70 60

110 85 75

60 50 40

70 55 50

30 25 20

35 30 25

Plosnati kutni zavar

svako

I II III

90 70 60

110 85 75

60 50 40

70 55 50

30 25 20

35 30 25

Udubljeni kutni zavar

svako

I II III

120 95 85

150 120 100

75 60 50

90 70 60

40 30 25

45 35 30

Dvostruki plosnati kutni zavar

svako

I II III

140 110 100

190 150 130

90 70 60

120 95 85

50 40 35

55 45 40

Tupi zavar sa zavarenim korijenom s druge strane Smik

Vlak, tlak, savijanje, ekvivalentno naprezanje Tupi zavar bez korijena zavarenog s druge strane

Priključni presjek A

Na kutnom zavaru

Vlak, tlak

I II III

180 145 125

220 175 155

120 95 85

140 110 100

60 50 40

75 60 50

Savijanje ekvivalentno naprezanje

I II III

240 190 170

280 220 190

155 125 110

180 145 125

75 60 50

95 75 65

Torzija

I II III

125 100 85

155 125 110

85 70 60

100 80 70

50 40 35

65 50 45

1.2.

Zavarivanje

pritiskom

45

K o d priključaka zavarenih k u t n i m zavarima treba priključni presjek zava rena dijela A (vidi si. 30 do 33) kontrolirati na čvrstoću. U tablici 11 navedeni su orijentacioni podaci o dopuštenim naprezanjima u zavarenim šavovima i priključnim presjecima zavarenih dijelova pri m i r n o m i titrajnom opterećenju. N e k e opće važeće vrijednosti ne m o g u se dati, budući da je čvrstoća zavara i dijelova u spoju naročito ovisna o oblikovanju i o kvaliteti izvedbe zavarivanja. U serijskoj proizvodnji n e o p h o d n a su ispitivanja dinamičke izdržljivosti. Slika 34 a prikazuje k a o primjer nepovoljan način oblikovanja male uznice. O n a iziskuje velike troškove za materijal, i debele zavarene šavove, a osim toga se prije samog zavarivanja moraju dijelovi spojiti pričvrsnim zavarima. Ovi nedostaci izbjegnuti su l a k o m konstrukcijom p r e m a si. 34b.

Slika 34. Zavarena uznica a) nepravilno (nije svrsishodno); b) pravil no (svrsishodno)

1.2. Zavarivanje pritiskom 1.2.1. Postupci, vrste šavova, materijali P r e m a D I N 1910 (JUS C.T3.001) zavarivanje pritiskom je zavarivanje pri kojem se dijelovi koji se zavaruju m e đ u s o b n o tlače i lokalno zagrijavaju. L o k a l n o ograničeno zagrijavanje, po potrebi do taljenja, omogućuje p o s t u p a k zavarivanja. Najvažniji su slijedeći p o s t u p c i : ultrazvučno zavarivanje k o d kojeg se dijelovi zavaruju m e h a n i č k i m titrajima u području ultrazvuka. Plinsko zavarivanje pritiskom (tablica 12, br. 1 i 2), k o d kojega se dijelovi spajaju pritiskom n a k o n zagrijavanja p l a m e n i k o m na tekući plin i kisik. Elektrootporno zavarivanje pritiskom, k o d kojeg toplina nastaje električnom strujom i prijelaznim o t p o r o m na dodirnim mjestima, te omskim o t p o r o m dijelova koji se spajaju. Struja se dovodi e l e k t r o d a m a ili se induktivno prenosi. Dijeli se n a : Točkasto zavarivanje (tablica 12, br 4 i 5), k o d kojeg se struja i sila prenose elektrodama. Površine pritisnute j e d n a na drugu zavaruju se u obliku točke. Bradavičasto zavarivanje (tablica 12, br. 6), k o d kojeg se struja i sila prenose elektrodama. Dijelovi tlačeni j e d a n na drugog dodiruju se na bradavicama ili bridovima. Izbočine bradavice se p o t p u n o ili djelomično po ravnavaju. Šavno zavarivanje (tablica 12, br. 7) je zavarivanje k o d kojeg se struja i sila prenose elektrodama valjkastog oblika. Površine m e đ u s o b n o stlačenih dijelova zavaruju se p o d pritiskom n a k o n dovoljnog zagrijavanja nizom točaka, koje prelaze j e d n a u drugu i stvaraju šav. Tupo elektrootporno zavarivanje iskrenjem (tablica 12, br. 1 i 2), kod kojeg struju i silu prenose stezne čeljusti. Dijelovi kroz koje teče struja zagrijavaju se kod laganog

46

/.


d o d i r a i pri t o m e se izbacuje dio rastaljena materijala (iskrenje). N a k o n toga se dijelovi zavaruju uz u d a r n o sabijanje. Elektrolučno zavarivanje pritiskom, k o d kojeg se toplina stvara električkim lukom koji kratkotrajno gori i rastali čeone površine. Dijelovi se nakon toga zavaruju p o d pritiskom. Tablica 12. Vrste i oblici spojeva zavarenih pritiskom prema D I N 1911, ( ~ J U S C.T3.011) Redni broj

Naziv

Simbol

Priprema

Izvedba

Redni broj

Naziv

Simbol

Priprema

Izvedba

Tupi šavovi

1

2

mm mm

I

Zavar s odebljanjem

Zavar sa srhom

X

3

i

1

Gnječen zavar

r/Mm

1 w i

Prijeklopni šavovi

4

•

Jednoredan točkast zavar

6

Bradavičast zavar

•

5

Dvoredan točkast zavar

|

A

w

7

Šavni zavar

e

y////////x

Vrsta zavara određuje se položajem dijelova u spoju, njihovom p r i p r e m o m i p o s t u p k o m zavarivanja (tablica 12). Za zavarivanje pritiskom pretežno su prikladni čelici St 34-1 (Č. 0261), St 34-2 (Č. 0262), St 34-7, St 37-1 (Č. 0361), St 37-2 (Č. 0362), St 37-3 (Č. 0363), St 38-7, St 42-2 (Č. 0462), St 43-7, St 46-2 (Č. 0482), St 46-3 (Č. 0485), St 47-7, St 52-3 (Č. 0563), St 53-7, k a o i čelici u kvaliteti čelika za izvlačenje St 2 do St 4, te m e k a n i čelici St 10 (Č. 0145) do St 14. Kvaliteta površine m o r a iznositi najmanje 0,2 po JUS-u (bez ogorina, a pore i male brazde od valjanja još su dopustive). Vidi uz ovo D I N 17100 (opći konstrukcioni čelici) (JUS C.B0.500), D I N 1623 (tanki limovi) (JUS C.B4.016), D I N 1624 (hladno valjane trake) (JUS C.B3.521 i 522), D I N 2391 i 2393 (precizne čelične cijevi) (JUS C.B5.030 i 051), D I N 17172 (čelične cijevi) (JUS C.B5.023). Osim toga prikladni su još i čelici za cementiranje, D I N 17210 (JUS C.B9.020), za čeono zavarivanje iskrenjem.

1.2.2. Spojevi točkasto zavareni Točkasto zavarivanje tankih limova ili dijelova sličnih limu vrlo je eko n o m i č a n p o s t u p a k u tzv. lakoj gradnji i gradnji strojeva i postrojenja. Razmješ tajem točkastih zavara m o g u se dobiti zavari koji se p r e m a položaju točaka zovu redni, lančani i cikcak zavari (si. 35). Smjernice za njihove dimenzije vidi u tablici 13. Za lake čelične konstrukcije propisuje D I N 4115: T o č k a s t o zavarivanje, d o p u š t e n o je za prijenos sile i za m e đ u s o b n o spajanje, k a d a t o č k a m a zavara

47

1.2. Zavarivanje pritiskom

nisu povezana više od tri dijela. Ukupna debljina spojenih dijelova ne smije biti veća od 15 m m , a k o d spoja dvaju pojedinačnih dijelova ne smije debljina jednog dijela biti veća od 5 m m . K o d tri pojedinačna dijela ne smije ni jedan od vanjskih dijelova biti deblji od 5 m m . U smjeru sile ne smije biti jedna iza druge manje od 2, ni više od 5 t o č a k a zavara (si. 36).

a)

t)

d

e3

— e3

Slika 35. Točkasto zavareni spojevi: a) jednoredni zavar; b) lančani zavar; c) cikcak zavar

Slika 36. Opterećeni, točkasto zavareni spoj lake čelične konstrukcije Tablica 13. Smjernice za točkasto zavarene šavove Pojedinačna debljina lima s u mm

0,5 . . . 1

1 . . . 1,5

1,5 . . . 2

2 ... 3

3 ... 5

Promjer točkastog zavara d u mm

4 ... 8

6 . . . 10

8 . . . 10

10 . . . 12

10 . . . 14

Razmak točaka ej =3 . . . 6d

Razmak od ruba e 2 = 2,5 . . : 4,5d u

Razmak od ruba e 3 = 2 . . . 4d okomito

smjeru sile

na smjer sile

K o d proračuna čvrstoće točku zavara zamišljamo k a o svornjak, koji je opte rećen na smik (si. 37 a i b). Svaki t a k o zamišljeni svornjak m o r a tada preuzeti odgovarajući dio sile u njenom smjeru. Razlikujemo j e d n o r e z n e i dvorezne spojeve.

Slika 37. Naprezanje na odrez i naprezanje bokova kod točkasto zavarenih spojeva a) odrez jednoreznog spoja; b) odrez dvoreznog spoja; c) naprezanje bokova jednoreznog spoja; d) naprezanje bokova dvoreznog spoja

48

1.

Smično naprezanje T = i a u N/mm F u N n m 2 A u mm

2


(20)

n-m - A

smično naprezanje u točki zavara, smična sila odreza, broj točaka zavara, broj rezova, 2 površina presjeka = d n/4.

Zbog toga što se točka zavara može zamisliti k a o svornjak, propisuje D I N 4115 još i p r o r a č u n na specifični pritisak u provrtu. P o d specifičnim pritiskom u p r o v r t u podrazumijeva se srednja vrijednost pritiska u provrtu, odn. svornjak (si. 37c i d), koji se označuje sa CT,. Naprezanje

izazvano

specifičnim

'i =—

£

pritiskom

u

provrtu (21)

-

n-d-s

cr, u N/mm 2 specifični pritisak u točki zavara, d u mm promjer točke zavara, s u mm debljina lima (vidi si. 37). Ako je zbroj debljina vanjskih limova manji od debljine srednjeg lima, treba za s uvrstiti vrijednost toga zbroja.

Točke zavara ne smiju se u proračun uzeti veće od d = V 2 5 mm • smin

(22)

a k o je s m i n debljina najtanjeg dijela. Dopuštena naprezanja za lake konstrukcije uzimaju se p r e m a tablici 14 (opterećenja H i H Z , vidi 1.1.4.). Ta se d o p u š t e n a naprezanja mogu uzeti k a o osnova za spojeve u gradnji strojeva i postrojenja, i to kod mirnog opterećenja u p u n i m vrijednostima, kod jednosmjerno promjenljivog napreza nja »0,6-strukim vrijednostima a k o d naizmjeničnog opterećenja »0,3-strukim vrijednostima načina opterećenja H. Ako je p a k smična l o m n a čvrstoća t M z a v t o č a k a zavara p o z n a t a iz pokusa, o n d a je za gradnju strojeva i postrojeTablica 14. Dopuštena naprezanja ( N / m m 2 ) za točkasto zavarene spojeve od lakih čeličnih konstrukcija prema D I N 4115

St 37 (Č. 0360) Naprezanje

Materijal St 46 (Č. 0480) Optere ćenje H HZ

H

HZ

ax

90 250 350

100 290 400

110 305 425

ax ax

100 290 400

115 325 450

125 350 485

St 52 (Č. 0560) H

HZ

120 340 475

135 380 525

155 430 600

140 395 550

155 430 600

175 485 675

A k o je potreban dokaz o izvijanju i naginjanju prema D I N 4114 jednorezno dvorezno

tr,

A k o izvijanje, naginjanje ili ugibanje nije moguće jednorezno dvorezno

1.2.

Zavarivanje

n

T

a :

49

pritiskom s a

J adop M2av/^M sigurnošću protiv loma S M « 2 d o 6. K o n t r o l a a1 nije tada p o t r e b n a . Često se spojevi točkastim zavarom izvode i t a k o da je njihova sila loma FM2Ay najmanje toliko velika k a o i sila loma F M o p a s n o g presjeka dijelova u spoju, dakle FMzAv^.FM. = = T

1.2.3. Bradavičasto zavareni spojevi Bradavičasto zavarivanje, n a s u p r o t točkastom, ima tu prednost da su struja zavarivanja i pritisak elektroda na početku zavarivanja koncentrirani na brada vice točkastim ili linijskim d o d i r o m . Z b o g toga je čvrstoća zavarenih mjesta k o d bradavičastog zavarivanja veća nego k o d točkastog. Uobičajenu izvedbu bradavica prikazuje si. 38, a njihove dimenzije tablica 15.

Slika 38. Bradavice za zavarivanje: a) okrugla bradavica; b) prstenasta bradavica; c) uzdužna bradavica

1

1

V/3////A

Slika 39. Bradavice na dijelovima koji stoje okomito jedan na drugom

Bradavice se već za vrijeme izrade dijelova ili utisnu ili izrađuju kovanjem ili odliju. Ako su to dijelovi s velikom razlikom volumena, bradavice se predviđaju na dijelu sa većim volumenom, inače na debljem dijelu. Prstenaste Tablica 15. Dimenzije bradavica u mm (prema Siemens AG, Erlangen) Debljina lima s

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Promjer bradavice d

2

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

Visina bradavice h

0,5

0,75

0,85

1,0

1,1

1,25

1,4

1,5

1,6

1,75

Razmak bradavica c,

22

22

24

25

27

28

29

30

32

33

4 Elementi strojeva

50


bradavice, p r e m a si. 38 b, pogodne su za tanke limove, jer ih one i ukrućuju. M o g u ć n o s t spajanja dijelova koji stoje o k o m i t o j e d a n na d r u g o m prikazuje slika 39, a spajanje limova s fazoniranim dijelovima slika 40.

Slika 40. Bradavice na fazonskim dijelovima za privarivanje na cijevi

0 proračunu čvrstoće gotovo i n e m a p o d a t a k a , pa se zato preporučuje isti p r o r a č u n k a o za točkasto zavarene spojeve [jednadžbe (20) i (21)] i to sa m = l i A = d2n/4 kod okruglih bradavica, odn. A^d(l—0,5 d) kod uzdužnih bradavica. D o p u š t e n a smična naprezanja treba uzeti kao k o d točkastog zavari vanje (vidi 1.2.2.).

1.2.4. Spojevi zavareni čeono elektrootpornim iskrenjem N a r o č i t a prednost čeonog elektrootpornog zavarivanja iskrenjem je čvrsto ća zavarenog spoja, koja iznosi od 90 do 100% čvrstoće materijala dijelova u spoju. Upotrebljava se o n d a k a d a taj p o s t u p a k omogućuju velike uštede materijala, ili omogućuje jednostavnije i jeftinije oblikovanje, nego dijelova u j e d n o m k o m a d u . Primjere pokazuju slike 41 i 42.

Slika 41. Tupim elektrootpornim zavarivanjem spojena

Slika 42. Tupim elektrootpornim zavarivanjem spojeno koljenčasto vratilo

1.3. Lemljeni spojevi

51

1.3. Lemljeni spojevi 1.3.1. Postupci, lemovi Lemljenje se nekada obavljalo zanatski ručno, a d a n a s dobiva sve više na značenju. D a n a s se leme čelični okviri, hladnjaci m o t o r n i h vozila, karoserije, manji rezervoari, lagane čelične konstrukcije, dijelovi strojeva i sprava i si. Lemljenje je spajanje metalnih materijala (osnovnih materijala) p o m o ć u rastaljena d o d a t n a materijala (lemovi), čija je točka taljenja niža od točke taljenja osnovnog materijala dijelova koji se spajaju. Razlikujemo meko i tvrdo lemljenje. K o d mekog lemljenja tali se lem ispod 450 °C, a k o d tvrdog nešto iznad 450 °C. P r e m a D I N 8505 (Lemljenje metalnih materijala) p o d područjem taljenja nekog lema podrazumijeva se područje temperature od početka taljenja (tem peratura solidusa), do p o t p u n o rastaljena stanja (temperatura liquidusa). P o d radnom temperaturom podrazumijeva se najniža t e m p e r a t u r a površine izratka na mjestu lemljenja, na kojoj temperaturi se lem može omrežavati, proširivati i vezati na osnovni materijal izratka. R a d n a t e m p e r a t u r a m o r a uvijek biti viša od t e m p e r a t u r e solidusa, no ipak smije biti ispod ili iznad t e m p e r a t u r e liquidusa. R a d n a t e m p e r a t u r a izaziva ubrzanje a t o m a . P r e k o granične plohe lem/osnovni materijal odvija se izmjena mjesta a t o m a , a time i difuzija (legiranje). Z b o g toga površine lemljenja moraju biti po mogućnosti glatke (dubina hrapavosti ne preko 20 pm) i d o b r o očišćene. Da bi se odstranili još postojeći površinski tanki slojevi i da bi lem m o g a o d o b r o omrežiti površinu lemljenja, upotrebljavaju se otopine soli (vidi D I N 8511). Upotrebljavaju se i zaštitni plinovi, koji sprečavaju ili reduciraju mogućnost oksidacije površine lemljenja prije nego što se dostigne r a d n a temperatura. Najvažniji postupci lemljenja (vidi D I N 8505): 1. Plameno lemljenje. Mjesta spajanja ugriju se p l a m e n i k o m ili plinskim napra vama. Prije ili poslije zagrijavanja prisloni se lem na mjesto spoja ili ulaže u sastav. Ovaj p o s t u p a k prikladan je za m e k o i tvrdo lemljenje. 2. Lemljenje pomoću lemila. Vruće, r u k o m ili strojem vođeno lemilo (električki ili plinom grijano) ugrije mjesto lemljenja. Lem se prisloni ili se površine lem ljenja prije toga pokositre. Lem se pri t o m e o t a p a i spaja o b a dijela. Taj p o s t u p a k dolazi u obzir s a m o za m e k o lemljenje. 3. Lemljenje uronjavanjem. Prije lemljenja moraju se odgovarajućim p a s t a m a ili r a s t o p i n a m a obraditi mjesta koja moraju ostati nezalemljena. Dijelovi koji se spajaju urone se tada, u položaju u kojem moraju biti spojeni lemljenjem, u rastaljeni lem i na taj način se ugriju. Lem t a d a prodire u mjesta spoja i spaja oba dijela. Taj p o s t u p a k je prikladan za m e k o i tvrdo lemljenje. 4. Lemljenje u peći. Lem se dodaje mjestu spajanja, a dijelovi se ugriju u plinskoj ili električnoj prolaznoj ili mufolnoj peći, u kojoj se obavi lemljenje. P o s t u p a k je prikladan za m e k o i tvrdo lemljenje.

52

1.


5. Otporno lemljenje. Mjesto koje se spaja ugrije se, slično k a o k o d elektrootpornog zavarivanja, sabijanjem u kliještima ili na strojevima za elektrootporno lemljenje. P r e t h o d n o se ulaže lem. P o s t u p a k je p r i k l a d a n za m e k o i tvrdo lemljenje. P r e m a obliku lemljena mjesta razlikuje se: 1. Lemljenje sa zračnošću ( r a s p o r o m ) , kod kojeg površine spajanja imaju malu, po mogućnosti j e d n a k o široku zračnost (raspor za lem), koja općenito ne prekoračuje h — 0,25 m m . Lem se kapilarnim djelovanjem usisava u ostav ljenu zračnost između dijelova koji se spajaju (si. 43).

\ Slika 43. Kapilarno djelovanje u spoju pri lemljenju

i

2. Lemljenje sa šavom, k o d kojeg površine što se spajaju imaju razmak veći od h = 0 , 5 m m ili šav oblika V ili X. U posljednjem slučaju nastaju šavovi k a o k o d zavarivanja, t a k o da se p o n e k a d govori o zavarivačkom lemljenju. Za meko lemljenje teških kovina (npr. željezni, b a k a r n i , nikaljni materijali) dolaze u obzir olovo-kositreni lemovi (PbSn-lemovi) ili kositar-olovni lemovi (SnPb-lemovi) D I N 1707 (JUS C E I . 0 4 1 ) , a lemovi za lake kovine (aluminij i aluminijske slitine) p r e m a D I N 8512, sastoje se uglavnom od kositra (Sn), cinka (Zn) i kadmija (Cd). Za tvrdo lemljenje teških kovina dolaze pretežno u obzir srebrni lemovi (Ag-lemovi), bakarni lemovi (Cu-lemovi) i mjedeni lemovi (Ms-lemovi) D I N 8513 (JUS C.D2.306), a za lake metale (aluminij i aluminijske legure) aluminij-silicijski lemovi (AlSi i AlSiSn-lemovi) D I N 8512. Najvažniji lemovi i njihovo područje taljenja navedeni su u tablici 16.

1.3.2. Osnove oblikovanja Proširenja zračnosti r a s p o r a na pojedinim mjestima između dijelova koji se spajaju smanjuju k a p i l a r n o djelovanje, a suženja škode p r o t o k u oksidima obogaćene taline. N a r o č i t o su kritična suženja koja se nadovezuju na proširenja zračnosti raspora. Primjere za pogrešnu i pravilnu izradu p o t r e b n e zračnosti prikazuje slika 44. Brazde od obrade, koje teku o k o m i t o na t o k lemljenja, sprečavaju tečenje a k o su dublje od 0,05 do 0,1 h (si. 45 a). Brazde u smjeru tečenja djeluju k a o kanali i p o t p o m a ž u tečenje, t a k o da se češće i p o s e b n o izrađuju (si. 45 b), a k o se npr. traži t o č a n centričan položaj dijelova koji se spajaju. Slike 46 do 50 pokazuju uobičajene lemljene spojeve: 1. Limovi. Čeoni spojevi nisu prikladni zbog svoje male površine lemljenja. Najbolji su prijeklopni spojevi i spojevi s p o d m e t a č i m a (si. 46). Zakošenjem preklopljenih sastavnih dijelova u spoju ili p o d m e t a č a na mjestu spajanja lemljenjem blaže se skreće tok sila, a time se povećava čvrstoća. Svrsishodna je duljina prijeklopa / = 3 do 4 s .

53

1.3. Lemljeni spojevi

Tablica 16. Standardni lemovi i područja njihovih taljenja ( 5 = temperatura solidusa, L = temperatura likvidusa)

Kratica

Područje taljenja 5 ° C | L °C

Područje

Područje taljenja S"C 1 L °C

Kratica

Kratica

taljenja S°C 1

L°C

183 183 178 178 178 220 230 305 145 270

190 190 210 180 178 235 240 315 145 280

180

220

680 1083 1083 910 825 890 870 835 880

830 1083

890 710

920 710

Mekani lemovi za teške kovine DIN 1707'), ( J U S C E 1 . 0 4 1 ) L-PbSn L-PbSn L-PbSn L-PbSn L-PbSn L-PbSn

8 Sb 12 Sb 20 Sb 20 Sb 3 25 Sb 30 Sb

L-PbSn 35 Sb L-PbSn 40 Sb L-Sn 50 PbSb L-PbSn 30 (Sb)

280 250 186 186 186 186 186 186 186 183

305 295 270 270 260 250 235 225 205 255

L-PbSn 35 (Sb) L-PbSn 40 (Sb) L-Sn 50 Pb (Sb) L-Sn 60 Pb (Sb) L-PbSn 2 L-Sn 50 Pb L-Sn 60 Pb L-Sn 63 Pb L-Sn 70 Pb L-Sn 50 PbCu

183 183 183 183 320 183 183 183 183 183

245 235 215 190 325 215

L-Sn 60 L-Sn 60 L-Sn 50 L-Sn 60 L-Sn 63 L-SnAg

PbCu PbCu 2 PbAg PbAg PbAg 5

190 183 192 215

L-SnSb 5 L-PbAg 3 L-SnPbCd 18 L-CdZnAg 2

Mekani lemovi za teške kovine DIN 1707'), ( J U S C E I . 0 4 1 ) L-SnZn 10 L-SnZn 40

200 200

210 310

265 265

L-ZnCd 40 L-CdZn 20

330 270

L-SnPbZn

Tvrdi lemovi za teške kovine DIN 8513, ( J U S C.D2.306) L-Ag 12 Cd L-Ag 12

620 800

825 830

L-Ag 83 L-Ag 75

780 740

830 775

L-Ag 27 L-Cu

L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag

820 650 650 650 635 620 620 595 600 605

870 800 810 810 720 640 635

L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag L-Ag

700 690 695 620 675 700 690

730 720 730 685 735 800 810

L-SCu L-SnBz6 L-SnBz 12 L-Ms 60 L-SoMs L-Ms 42 L-Ms 54

960 779

970 779 705

L-Ms L-CuP 8

5 15 P 5 P 2 P 67 Cd 50 Cd 45 Cd

L-Ag 40 Cd L-Ag 30 Cd L-Ag 20 Cd

630 690 765

67 64 60 60 Sn 44 25 20 85 72

L-Ag 49

625

Tvrdi lemovi za aluminijske materijal e D I N 8512 L-AlSi 12

575

590

L-AlSiSn

|

520

580

') Lemovi sa Sb sadrže antimon. Lemovi sa (Sb) sadrže samo malo antimona.

Slika 44. Oblikovanje raspora za lemljenje (a je žica za lemljenje) a) pogrešno; b) pravilno

1083 1040 990 900 890 845 890

54 car

a)

Slika 45. Raspori za lemljenje u obliku kanala: a) dijelovi spojeni steznim spojem u tri točke; b) dijelovi spojeni narovašenim površinama

Slika 46. Lemljeni spojevi lima a) prijeklop; b) kos prijeklop; c) zakošen prijeklopni spoj; d) spoj s vezicom; e) spoj sa zašiljenom vezicom; f) spoj sa dvije vezice

U

0

to.v.vs/w. Slika 47. Lemljeni cijevni spojevi a) stožast čeoni spoj; b) spoj kolčakom; c) prijeklopni spoj

2. Cijevi. Čeone spojeve (si. 47 a) najbolje je tvrdo lemiti. Stožasta izrada krajeva povećava površinu lemljenja. Cijevi debljine stijenke ispod 2 mm i cijevi koje treba m e k o lemiti, spajaju se kolčakom (si. 47 b), ili se na jednom kraju prošire (si. 47 c). 3. Okrugle šipke. Č e o n o lemljenje krajeva okruglih sipki (si. 48 a) ne preporučuju se. Bolje je da se krajevi šipke ulože u provrt, koji ostavlja zračnost za ulaz

Slika 48. Prilemljene i ulemljene šipke a) nalemljeno čelo šipke; b) lemljen obod šipke; c) lemljen obod rukavca; d) ulemljeno u krutu glavinu; e) i j) ulemljeno u elastične glavine

1.3.

55

Lemljeni spojevi

lema (si. 48 b i c). Slike 48 e i f prikazuju k a k o se odgovarajućim obliko vanjem glavine tok sila može blago skretati. Slika 49 prikazuje šipke spojene lemljenjem s dijelovima od lima; spojevi sa po dva uporišta (mjesta lemljenja) su naročito kruti i čvrsti. 4. Spremnici. Za lemljenje p o s u d a vrijedi sve što je rečeno za limove. Spajanje d n a posude lemljenjem prikazuje slika 50.

Slika 49. Dvostruko uležištenje okruglih sipki a) u polugu savijenu nalik na slovo U; b) u stožast tuljac

vzzzz.

7777771

TA

Slika 50. Lemljenjem spojena dna posuda

1.3.3. Čvrstoća Za p r o r a č u n e čvrstoće ima samo malo polaznih točaka. Općenito se mjestu spajanja (lemljeno mjesto) daje j e d n a k a računska vrijednost čvrstoće kakvu imaju i dijelovi koji se spajaju, t a k o da bi djelovanjem j e d n a k e sile lom teoretski m o r a o nastati na o b a mjesta. Lemljeni se spojevi svrsishodno oblikuju, t a k o da su opterećeni smično. Za spojeve p r e m a si. 46 m o r a biti: S-rj

M

= A-T

M L

(23)

S u mm 2 presjek sastavnih dijelova u spoju izložen vlačnom naprezanju, 2 crM u N/mm vlačna čvrstoća materijala dijelova u spoju, A u mm 2 površine spojene lemom izložene smičnom naprezanju, T m , u N/mm 2 smična čvrstoća samog lemljenog spoja.

Čvrstoća (er M L = vlačna čvrstoća, T m l = smična čvrstoća) samog lemljenog spoja (lem u zračnosti između dijelova u spoju) iznosi za mekane lemove o k o erML = 20 do 30 N / m m 2 i T m l = 1 5 do 20 N / m m 2 , za tvrde srebrne lemove rj = 300 do 400 N / m m 2 i T m l = 1 5 0 do 280 N / m m 2 , a za tvrde bakrene i mjedene lemove erML = 250 do 350 N / m m 2 i T m l = 1 5 0 do 250 N / m m 2 . K o d aluminijskih tvrdih lemova čvrstoća lemljenog spoja postiže čvrstoću dijelova u spoju. Manje vrijednosti vrijede k o d zračnosti h ^ 0,25 m m , a veće k o d h = 0,1 mm (međuvrijednosti treba ocijeniti). M L

56


Dinamička izdržljivost lemljenih spojeva dostiže o k o 80% dinamičke izdržljivosti dijelova u spoju, a kod zračnosti p r e k o 0,2 mm samo o k o 60%. K o d meko lemljenih spojeva dinamička izdržljivost vrlo brzo p a d a i stoga ih 2 ne treba izlagati d i n a m i č k o m naprezanju većem od x = F/A = 2 do 3 N / m m . Lemljene posude treba računati istim j e d n a d ž b a m a k a o i zavarene (vidi 1.1.3.). Propisi Zajednice proizvođača tlačnih p o s u d a (AD-propisi) određuju: Sigurnost na vlak S = 4 uz atest za materijal, 5 = 4,5 uz tvornički atest. Koejicijent slabljenja mehaničkih svojstava lemljenog spoja u odnosu na osnovni materijal iznosi v= do 0,7 kao normalna vrijednost tvrdo lemljenih prijeklopnih šavova. Najveća dopuštena debljina stijenke pri tome je s = 5mm. Nadalje v- do 0,9 kod prijeklopnih tvrdo lemljenih šavova, ako širina prijeklopa iznosi najmanje šesterostruku debljinu stijenke. Najviša dopuštena debljina stijenke pri tome je s = 8mm. Zatim v= do 0,8 kod meko lemljenih spojeva s bakarnim podmetačem, ako širina podmetača na obje strane sastava iznosi najmanje dvanajstorostruku debljinu stijenke. Najveća dopuštena debljina stijenke je pri tome s = 4 m m , najveći dopušteni pogonski pretlak p = 2 bar = 0,2 MPa. Prijeklopno meko lemljeni okrugli šavovi mogu se izvesti na bakrenom limu uz najmanje desetorostruku širinu prijeklopa do debljine stijenke s = 6 mm i do umnoška Dt • p=250 N/mm. Prijeklopno meko lemljeni uzdužni šavovi nisu dopušteni. Debljina stijenke tvrdo lemljenih tlačnih posuda, uz iznimku onih od čistog aluminija ili sličnih mekanih aluminijskih legura, ne smije biti manja od s = 2mm. Najmanja debljina stijenke tlačnih posuda od spomenutih aluminijskih materijala je s = 3 mm.

1.4.

Lijepljeni spojevi

1.4.1. Ljepila, svojstva, postupci P o d lijepljenjem podrazumijeva se m e đ u s o b n o spajanje dijelova prianjanjem p o m o ć u ljepila (vidi, D I N 16921, Ljepila, p r e r a d a ljepila). T r e b a upozoriti da ljepilima za plastične mase s m a t r a m o o n a koja lijepe umjetne materijale, a p o d ljepilima od plastičnih masa takva koja su izrađena od umjetnih materijala, pa m o g u da lijepe npr. i metale. To su o n d a ljepila za metale. Lijepljeni spojevi imaju, između ostalog, p r e d n o s t da im je p o t r e b n o malo p r o s t o r a i laki su, da se naprezanja na spoju jednolično raspoređuju, da su spojevi nepropusni, o t p o r n i na koroziju i ne mijenjaju svojstva materijala koji se lijepe. K a o n e d o s t a t a k treba navesti manju čvrstoću n a s u p r o t drugim načinima spajanja (zavarivanje, lemljenje, zakivanje). Lijepe se npr. ojačanja na limenim stijenama, spone avionskih krila i krila ventilatora, okviri m o p e d a , limene p o s u d e i si. Razlikuju se: 1. Lijepljenje obloga. To su lijepljenja obloga od pusta, kože, tkiva, folija i si. na druge dijelove, ploče ili nosače. 2. Lijepljenje u slojevima. To su m e đ u s o b n a lijepljenja sastavnih dijelova (spajanih dijelova). Ljepila vežu dijelove u spoju ljepilom koje se nalazi između površina nalijeganja. O n a se obično dijele u tri g r u p e : 1. Prionljiva ljepila koja imaju malu koheziju i visoku adheziju, a spojeni dijelovi se bez oštećenja m o g u opet odvojiti, k a o npr, naljepna folija Tesajilm (proizvod tvornice Beiersdorf AG, H a m b u r g ) .

1.4. Lijepljeni spojevi

57

2. Kontaktna ljepila sa srednje visokom kohezijom i visokom adhezijom, a spojeni dijelovi se uglavnom ne m o g u odvojiti bez oštećenja, primjerice Pattex k a o viskozna otopina, (proizvod tvornice Henkel u. Cie, Diisseldorf). 3. Čvrsta ljepila s visokom kohezijom i vrlo visokom adhezijom, koja se n a k o n vezivanja pretvaraju u čvrstu tvar i stvaraju nerastavljiv spoj. Za gradnju strojeva i uređaja pretežno je važno lijepljenje čvrstim ljepilom, t a k o da će u nastavku biti riječi samo o njima. Čvrsta ljepila izrađena su od umjetnih smola na bazi fenola, mokračevine, melamina, epoksida, poliestera. Upotrebljavaju se u tekućem stanju, u obliku paste, ili u čvrstom stanju (ove posljednje k a o folije). Otvrdnjavaju u h l a d n o m stanju, na sobnoj temperaturi (hladni otvrdivači ili hladna ljepila) ili na 80 do 200 °C (topli otvrdivači ili topla ljepila). M n o g a su ljepila ujedno h l a d n a i topla, pa se m o g u po izboru h l a d n o ili toplo otvrdnjavati. U d a n o m slučaju m o r a se, p r e m a vrsti ljepila, vezivanje (otvrdnjavanje) vršiti p o m o ć u pritiska na mjesto spoja. Nadalje t r e b a razlikovati jednokomponentna i dvokomponentna ljepila. K o d d v o k o m p o n e n t n o g ljepila m o r a se prvoj k o m p o n e n t i prije prerade d o d a t i otvrđivač (druga k o m p o n e n t a ) , koji dovodi do otvrdnjavanja i određuje vrijeme otvrdnjavanja. J e d n o k o m p o n e n t n o ljepilo otvrdnjava bez dodavanja otvrđivača. Za otvrdnjavanje toplih ljepila, n a s u p r o t hladnim ljepilima, p o t r e b n o je m n o g o veće investiciono ulaganje (sušionici, ploče s grijačima, naprave). Nije doduše još moguće odreći se toplih ljepila, jer o n a postizavaju z n a t n o veću čvrstoću spoja nego h l a d n a ljepila. S u p r o t n o čvrstim ljepilima, koja su o t o p i n e m a k r o m o l e k u l a r n i h tvari (kao što su ljepila pod komercijalnim nazivima Uhu-AIleskleber, Uhu-coll i Uhu-hart, proizvodi tvornice U h u — VVerk H. u. M. Fischer, Biihl/Baden) ostala čvrsta ljepila otvrdnjavaju jednim ireverzibilnim (nepovratnim) procesom omrežavanja. To znači da se u t o k u reakcije stvaraju mnogočlane m a k r o m o l e k u l e i određuje njihov prostorni m e đ u s o b n i razmještaj. Čvrsta ljepila s procesom omrežavanja nalaze se na tržištu p o d različitim trgovačkim i m e n i m a : Bostik (Boston Blackin, Oberursel/Taunus), Redux, Araldit (Ciba A G , Wehr/Baden), Agomet (Atlas-Ago, Wolfgang bei H a n a u ) , Uhu-plus U h u - W e r k H. u. M. Fischer, Biihl/Baden), Metallon (Henkel u. Cie, Dusseldorf), Lipatol (Sichel-Werke, Hannover-Linden), Desmodur, Desmocoll (Bayer AG, Leverkusen). Od izvanrednog značenja za izdržljivost lijepljenog spoja je stanje površine koja se lijepi. Adhezione sile s a m o su o n d a djelotvorne a k o je površina prianjanja čista, ohrapavljena i o d m a š t e n a . Hrapavljenje povećava površinu prianjanja stvaranjem udubljenja i uzvišenja. Površine metala ohrapavljuju se finim četkanjem, brušenjem šmirkom ili pjeskarenjem, a čiste se i odmašćuju trikloretilenom, perkloretilenom ili ugljičnim t e t r a k l o r i d o m (izložene djelovanju pare ili uronjene u p a r u ) , te a c e t o n o m ili lužinama (uronjeno). Površine obrađivane silikonskim p a s t a m a ili sredstvima više se ne m o g u lijepiti! Sloj ljepila treba da bude što tanji, teoretski t r e b a o bi biti j e d n a k debljini molekula, jer su adhezione sile u većini slučajeva veće od kohezionih sila. Čvrstoća spoja o p a d a stoga s p o r a s t o m debljine sloja ljepila. K o d čvrstih

58

1.


ljepila s omrežavanjem mijenja se s t r u k t u r a ljepila za vrijeme otvrdnjavanja, i zbog skupljanja koje pri t o m nastaje i kreće se od 0,5 do 10% volumena ljepila. U debljim slojevima ljepila javljaju se unutarnje napetosti koje još i dalje snizuju čvrstoću. Čvrsta lijepljenja s omrežavanjem o t p o r n a su, općenito uzevši, p r e m a vodi, o t o p i n a m a i lužinama, benzinu, benzolu, alkoholu, eteru i si.

1.4.2. Osnove oblikovanja O p ć e n i t o uzevši i ovdje vrijede iste smjernice oblikovanja k a o i za lemljene spojeve p r e m a slikama 46 do 48. Budući da su vlačna i smična čvrstoća lijepljenog sloja b i t n o ispod o n e k o d metala, p o t r e b n a je razmjerno velika površina lijepljenja. Najpovoljnijom duljinom lijepljenja p o k a z a l a se duljina l=20 do 25 s (si. 51). Primjer na slici 52a pokazuje uobičajenu izvedbu kućišta zračnog k o m p r e s o r a livenu u kokili, a slika 52 b pokazuje jeftiniju izvedbu u t l a č n o m livu s ulijepljenim d n o m . Na slici 53 p r i k a z a n o je nastajanje lijepljenog n o s a č a avionskog krila. F

A

±

Slika 51. Lijepljeni prijeklopni spoj limova {A je površina raspora, / duljina raspora)

Slika 52. Kućište koljenčastog vratila a) od kokilnog lijeva; b) od tlačnog lijeva s ulijepljenim dnom

Slika 53. Lijepljenje avionskih nosača a) prije lijepljenja (a je ukrućenje vertikalnih nosača, b pojasne ploče, c vertikalni nosač, d lijepljene površine); b) nakon lijepljenja (a je lijepljeno s ljepilom Redux, b nakon lijepljenja savinuti pojasi)

59

1.4. Lijepljeni spojevi

1.4.3. Čvrstoća Spojevi sastavljeni od aluminijskih dijelova daju najveće čvrstoće. Slijede po redu spojevi čeličnih, bakrenih i mjedenih dijelova. Najviša čvrstoća postizava se slojem ljepila debljine 0,1 do 0,3 mm, a pri debljini sloja ljepila do 1 mm p a d a čvrstoća na o k o 60%. Čvrstoća se smanjuje t o k o m vremena i zbog starenja ljepila, a zaustavlja se negdje k o d 70 do 80% početne čvrstoće. Lijepljene spojeve treba oblikovati t a k o da su po mogućnosti izloženi smičnom naprezanju. Za primjer p r e m a si. 51 je smično naprezanje t u N/mm 2 F u N A u mm 2

F

z=

~^

(24)

smično naprezanje u sloju ljepila, smična sila, površina lijepljena sloja.

K a o dopušteno naprezanje uzima se oko 0,3 do 0,5-terostruka l o m n a čvrstoća lijepljenog spoja. U tablici 17 navedeni su orijentacioni podaci o smičnim i vlačnim čvrstoćama lijepljena spoja, na pogonskim t e m p e r a t u r a m a 0 do 60 °C. Na višim pogonskim t e m p e r a t u r a m a p a d a čvrstoća spoja, i to k o d hladnih ljepila u većoj mjeri nego k o d toplih. Na temperaturi od najviše 300 °C iscrpljena je čvrstoća ljepila prikladnih za metale. Slika 54 pokazuje ovisnost smične čvrstoće nekih ljepila o pogonskoj temperaturi. P r o r a č u n e lijepljenih spojeva treba ocijeniti samo k a o čisto približavanje, budući da se vrijednosti čvrstoća j a k o rasipaju. Preporučljivo je da se za k o n k r e t n e slučajeve obave odgovarajući pokusi. N/mm2

-100 -80 -60 -Ul) -20

0

20 U0 60 80 100 120 W 160 180 200 220 2W temperatura *~

Slika 54. Čvrstoća na smik raznih ljepila s procesom omrežavanja u zavisnosti od pogonske temperature a je Araldit I, b Redux 775, c Araldit 123 B, d Agomet E, e Agomet R

60


Tablica 17. Orijentacioni podaci o čvrstoći lijepljenog sloja u N/mm 2 (sastavio Institut za nauku o materijalima TU Hannover) Čvrstoća

Čvrstoća na smik T k (mirno opterećenje)

Čvrstoća na smik T k (naizmjenično opte rećenje)

Vrijednosna grupa

Hladno ljepilo

Toplo ljepilo

a

3 . . . 20

8...5

b

4

15

c

8

25

a

0,5 . . . 4

2...8

b

1

3

c

2

6

a

30 . . . 50

50 . . . 90

d

40

70

Čvrstoća na vlak
o približno područje,

/; gruba procjena za jednorezne spojeve,

c gruba procjena za dvorezne spojeve,

d gruba procjena.

Lijepljeni spojevi n a r o č i t o su osjetljivi na Ijuštenje, pa se takva naprezanja (si. 55) moraju izbjegavati.

Slika 55. Ljuštenje lijepljenog spoja

1.5. Zakovični spoj 1.5.1. Zakovice, izrada, broj rezova, prijenos sile Zakovične spojeve istiskuju sve više zavareni spojevi. Bušenje rupa i zakivanje iziskuje, općenito uzevši, veći utrošak rada. Zavareni dijelovi jedno stavnijeg su oblika, laganiji su i nisu oslabljeni r u p a m a . S a m o se još p o n e k a d uzima zakovični spoj, koji inače vrijedi k a o bezuvjetno siguran naročito u gradnji s lakim metalima. Sirova zakovica (si. 56) sastoji se od struka i sabijanjem oblikovane osnovne glave. P r e d n o s t se daje poluokrugloj glavi, d o k ostali oblici glava dolaze u obzir samo za posebne slučajeve. U gradnji čeličnih konstrukcija se k a o materijal za zakovice upotrebljava U St 36-1 (Č. 0245) k o d zakivanih dijelova visoke

a)

b)

c)

d)

Slika 56. Uobičajeni oblici čeličnih zakovica a) poluokrugla zakovica D I N 123 (standard povučen iz upotrebe) i D I N 124 (JUS M.B3.021 i 023) za gradnju kotlova i čeličnih konstrukcija; b) upuštena zakovica D I N 302 (JUS M.B3.012 i 022) za gradnju kotlova i čelič nih konstrukcija; c) poluokrugla zakovica D I N 660 (JUS M.B3.011 i 021) za strojogradnju; d) upuštena zakovica D I N 661 (JUSM.B3.012 i 022) za strojogradnju

61

1.5. Zakovični spojevi

čvrstoće i R S t 4 4 - 2 (Č. 0445). Zakovice i dijelovi koji se zakivaju moraju biti od istog osnovnog materijala, jer pri razlici u materijalu postoji opasnost labavljenja i korozije. Za zakovice od obojenih metala dolaze u obzir Cu, M s , Al, A l C u M g i A l M g 5 . Čelične zakovice do d — S mm i sve neželjezne zakovice zakivaju se hladno, a čelične deblje od 10 mm toplo. To znači da se zakivaju n a k o n ugrijavanja na svjetlocrven žar od okruglo 1000 °C. O s n o v n a glava zakovice p o d u p i r e se pridržačem, a završna glava zakiva se oblikačem bilo pritiskom na stroju za zakivanje, bilo udarcima zračnog čekića (si. 57). Pri strojnom zakivanju utiskivanje je neprekidno te o n o sabija zakovicu po čitavoj duljini i ispunjava provrt bolje nego pri zakivanju čekićem.

Slika 58. Izvedba provrta za zakovice

Slika 57. Zakivanje poluokrugle zakovice a) prije zakivanja; b) nakon zakivanja

Toplo zakovane zakovice stežu (skupljaju) se, smanjuju u promjeru i duljini i tlače sastavljene dijelove čvrsto jedan na drugi, t a k o da stvaraju čvrst spoj. Stezanje zakovica izaziva u struku vlačna naprezanja. Budući da je naprezanje zbog skupljanja p r o p o r c i o n a l n o duljini zakovice, stezna duljina treba da b u d e 27s <. 4d (si. 58). Za stvaranje besprijekorne završne glave duljina sirove zakovice l m o r a za određenu vrijednost biti veća od stezne duljine 27s. O t o m e daju p o d a t k e odgovarajući standardi o zakovicama. Provrti za zakovice buše se ili se probijaju. Probijani se d o d a t n o buše ili razvrtavaju, budući da stvaranje vrlo finih p r s k o t i n a kod probijanja može dovesti do loma. U gradnji čeličnih konstrukcija zabranjeno je probijanje rupa. Rubovi rupe moraju se upustiti (si. 58) da bi se dobio d o b a r prijelaz između struka i glave. Razorimo li nasilno zakovični spoj (si. 59) dijelovi spoja razrezat će svornjak zakovice, ukoliko prije ne d o đ e do loma u dijelovima spoja. P r e m a broju dobivenih rezova govorimo o j e d n o r e z n o m i višereznom, općenito m-reznom, zakovičnom spoju.

Slika 59. Nasilno razoreni zakovični spoj: a) jednorezni; b) dvorezni

62

/.


U p r o r a č u n i m a čvrstoće pretpostavlja se da sve zakovice sudjeluju j e d n a k o na prijenosu sile. Sudjelovanje zakovice u prenošenju sile m o ž e m o zamisliti k a o da je o k o svake zakovice ovijena traka, pa na svaku zakovicu djeluje otpadajući dio sile f—F/2n (« = broj zakovica). Sa slike 60 proizlazi da presjek spoja 1—1 m o r a preuzeti p u n u vlačnu silu F=%f, presjek 2—2 s a m o 6f, a presjek 3 — 3 samo 2f. Dijelovi spoja, prvog reda zakovica izloženi su, p r e m a tome, najjačem rastezanju. Djelovanje trenja na naležnim površinama spoja, koje nastaje skupljanjem toplih zakovica, iskoristit će se za prijenos, ali svakako najmanje u posljednjim redovima. Z a t o se najčešće ne stavlja više od tri do četiri reda zakovica (dopušteno je pet do šest).

Slika 60. Odnosi sila u višerednom zakovičnom spoju

1.5.2. Zakovični spojevi u gradnji čeličnih konstrukcija U gradnji čeličnih konstrukcija (visokogradnja, gradnja dizalica i mostogradnja) zakivaju se valjani profili i limovi u limene i rešetkaste nosače (usporedi zavarene nosače, slika 16). Za njih vrijede-ova pravila oblikovanja, koja su djelomično utvrđena u D I N 1050 ( J U S C.B0.500), odn. 15018 (JUS M.D1.050): 1. Valja upotrebljavati poluokrugle zakovice D I N 124 (JUS M.B3.021), o d n o s n o D I N 660 ( J U S M.B3.011) tablice 18 i 22), zakovice s u p u š t e n o m glavom D I N 302 (JUS M.B3.022), o d n o s n o D I N 661 (JUS M.B3.012) samo u iznimnim slučajevima. 2. T r e b a se pridržavati propisa o razmaku provrta za zakovice od ruba, i njihove m e đ u s o b n e udaljenosti p r e m a D I N 1050 (JUS C.B0.500) i 15018 (JUS M.D1.020 do 050), navedenim u tablici 19. K o d r a z m a k a ovisnih isto d o b n o o p r o v r t u ^ i o debljini profila t, mjerodavan je manji razmak. Ako k o d više od dva reda provrta za zakovice vanjskih redova, s obzirom na razmake provrta, odgovaraju vrijednosti iz tablice 19, o n d a je za unutarnje redove dopušten dvostruk razmak.

63


Tablica 18. Dimenzije poluokruglih zakovica u mm za čelične konstrukcije prema D I N 124, (JUS M.B3.021) (/t, presjek zakovane zakovice u m m 2 )

1S.

T —I d 10 12 14 16 18 20

dx promjer zakovane zakovice

A r

Ai

d

a .

D

k

8

0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1

95 133 177 227 283

22 24 27 30 33 36

23 25 28 31 34 37

36 4043 48 53

14

9,5 11 13 14,5

dt

D

k

11 13 15 17 19 21

16 19 22 25 28 32

6,5 7,5 9 10 11,5 13

16,5

346

59

16 17 19 21 23

r 18,5 20,5 22 24,5 27 30

1

415

1,2 1,2 1,6 1,6 2

491 616 755 908 1075

Tablica 19. Razmaci od ruba i medu zakovicama Razmaci provrta

Razmaci od ruba Najmanji Najmanji razmak od ruba

Najveći razmak od ruba

u smjeru sile

2rf,

o k o m i t o na smjer sile

l,5d,

Idi >1' 6 ' 4rf, ili 8/

u oba smjera 1 )

razmak provrta

Najveći razmak provrta

općenito

Zakovice koje prenose silu također i za opterećene limene obloge; spojne zakovice u tlačnim profilima i limenim ukrućenjima 2 ) Spojne zakovice u vlačnim šipkama 2 )

M

idi ili 15r 6di ili 12/

\2di ili 25/

Kod šipkastih i profiliranih čelika može se na ukrucenom rubu u visokogradnji uzeti 9/ umjesto 6/, a u gradnji dizalica 10/ umjesto 8/

S6t S8t

i9t šlOt

') Gornje vrijednosti za visokogradnju, donje za gradnju dizalica. ) Ovi razmaci provrta mjerodavni su i kod zakovica pojaseva limenih nosača izvan čvorova i kod manje opterećenih zakovica za prijenos sile.

2

3. Svaki profil treba pričvrstiti s najmanje dvije zakovice, izuzev lakših rešet kastih konstrukcija, ograda i dijelove čeličnih konstrukcija (tako je primjerice dio presjeka p r e m a si. 61 priključen sa pet zakovica). Profil smije biti pričvršćen s najviše 6 zakovica u smjeru sile, a za promjenljiva naprezanja sa najviše 5 zakovica nanizanih u j e d n o m redu. 4. Ako je pri velikim silama u štapu u smjeru sile p o t r e b n o više od četiri do pet zakovica jedne iza druge, o n d a se dodaju priključni profili (si. 61). Njih na j e d a n k r a k treba priključiti s pripadajućom silom, a na drugi krak sa 50 % d o d a t k a . 5. Na istom čvoru treba po mogućnosti predvidjeti j e d n a k e promjere zakovica. 6. P r e m a iskustvu čvor ni limovi dobivaju srednju debljinu priključnih krakova profila, ali ne ispod 4 mm. Naprezanja ne smiju nigdje prijeći d o p u š t e n u mjeru.

64 7.


Težišnice štapova treba da se poklapaju sa linijama sila rešetkaste kon strukcije (linije sila rešetkaste konstrukcije vidi na si. 16 a). Da bi se izbjegli d o d a t n i savojni m o m e n t i moraju se pokrivati i središnjice zakovica ili težišnice priključaka zakovica s težišnicama štapova. K o d pojedinih kutnih profila, k a o na si. 62, to nije moguće. P r o r a č u n savojnog naprezanja ne m o r a se obaviti a k o naprezanje u z d u ž n o m silom ne prekoračuje 0,8 a d o p . N a m j e r n o ekscentrično (izvan središta) smještene vlačne profile treba prora čunati na uzdužnu silu F i savojni m o m e n t F • l.

5—6

5—€

w

7priključni profil

Slika 61. Priključak profila (krak a priključen je pripadnom silom, a krak b sa 50% dodatka) a) nepogodno, b) bolje s dodatnim kutnim profilom

Slika 62. Težišnica i središnjica kutnog profila a je težišnica profila, n središnjica zakovica, Š 0 težište presjeka

8. Stezna duljina zakovičnih spojeva (vidi si. 58) m o r a biti Zs^L

2

°- di mm

U tablici 20 navedene su mjere za c i w i najviši dopušteni promjer zakovice d 1 za različite profile. K a o orijentacija za izbor promjera zakovice vrijedi dm-JSO mm • t — 2 m m . Pri t o m e je t najmanja debljina lima, o d n o s n o k r a k a na priključnom profilu. Budući da se kod čeličnih konstrukcija kruti profilni štapovi zakivaju na krute nosače ili na limove, ne može se očekivati da će tople zakovice toliko stegnuti sastavne dijelove, da prijenos sile bude s a m o trenjem. Stoga se pri p r o r a č u n u zanemaruje trenje i r a č u n a odrezno naprezanje svornjaka p r e m a si. 63.

65


Naprezanje T A u N/mm F u N n m 2 Ax u mm

na odrez 2

Ta =

(25)

n - m • Al

naprezanje na odrez presjeka zakovice, vlačna ili tlačna sila štapa, broj zakovica na jednom priključku, broj rezova spoja, presjek zakovane zakovice (tablica 18).

Slika 63. Naprezanje na odrez zakovica u gradnji čeličnih konstrukcija a) zamišljeno djelovanje odreza; b) srednje naprezanje na odrez

Slika 64. Naprezanje bokova zakovice u gradnji čeličnih konstrukcija a) djelovanje pritiska na bokove; b) raspodjela pritiska na bok provrta; c) raspodjela pritiska na struku

Sila F štapa pritiskuje struk zakovice na bokove provrta, stvarajući t a k o pritisak koji se raspoređuje p r o p o r c i o n a l n o deformaciji provrta (si. 64b). Prevelik pritisak z n a t n o proširuje provrt i gnječeći istiskuje rubove p r e m a gore. U istoj mjeri djeluje i pritisak na struk zakovice (si. 64 c). Pritisak na bokove provrta ne smije zbog toga prekoračiti o d r e đ e n u d o p u š t e n u mjeru. Praktički r a č u n a m o sa srednjim naprezanjem bokova provrta a { (površina izlo žena pritisku zamišljena je k a o projekcija d l • t), što i nazivamo pritisak na bokove provrta. Naprezanje bokova provrta o1 u N/mm 2 dy u mm r u mm F, n

er,=

F

(26)

n • dx • t

naprezanja bokova provrta, promjer provrta zakovice, (tablica 18.) mjerodavna debljina lima, krakova, odn. prirubnica, vidi legendu uz jednadžbu (25). i

Dopuštena naprezanja zakovica za čelične konstrukcije p r e m a tablici 21 (opterećenja H i HZ vidi: 1.1.4, str. 37 i 38). Sila u štapu F napreže nadalje presjeke dijelova konstrukcije na vlak ili tlak (si. 65).

Vlačno naprezanje 5 Elementi strojeva

F

°"=7r

\

(27),

tlačno naprezanje

F a—— S

(28)

66

1. Nerastavljivi spojevi a u N/mm

2

F u N Sn u mm 2 S u mm

vlačno ili tlačno naprezanje u presjeku pojedinih sastavnih dijelova konstrukcije, vlačna ili tlačna sila, korisni presjek sastavnog dijela, pun presjek sastavnog dijela.

b)

a)

Slika 65. Vlačni i tlačni profili: a) vlačni profil; b) tlačni profil

Tablica 20. Mjere c, »• i najveći dopušteni promjer provrta rf, u mm prema D I N 997 do 999 za standardne profile L-profil prema D I N 1028 i 1029 (JUSC.B3.101 i 111)

Qprofil prema D I N 1026, (JUSC.B3.141)

J-profil prema D I N 1025, (JUS C.B3.131)

T-profil prema DIN .1024,

\

—— 'f

at c

•c:

ft

H

b 30 40 45 50 60 65 75 80 90 100 120 130 150 160 180 200 250

T

dl

max

8,4 11 13 13 17 21 23 23 25 25 25 25 28 28 28 28 28

ir, H'i

mi

U*-i

U—b w2

17 22 25 30 35 35 40 45 50 55 50 50 60 60 60 65 65

;

80 90 105 115 135 150 200

h

b

30 30 40 40 50 50 60 65 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 350 380 400

15 33 20 35 25 38 30 42 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 100 100 102 110

c 9 14,5 11 14,5 12,5 15 12,5 16 17 18 19 21 22,5 23,5 24,5 26,5 28 30 32 34 37 34 33,5 38

4 ™

4,3 8,4 6,4 8,4 8,4 11 8,4 11 13 13 17 17 21 21 23 23 25 25 25 28 28 28 28 28

IV

10 20 11 20 16 20 18 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 50 50 55 58 58 60 60

h 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 425 450 475 500 550 600

b

c

42 50 58 66 74 82 90 98 106 113 119 125 131 137 143 149 155 163 170 178 185 200 215

10.5 12,5 14 15,5 17,5 19 20,5 22 24 26 27,5 29,5 31 33 35 37 38,5 41 43,5 45,5 48 52,5 57,5

dl

n,ax

6,4 6,4 8,4 11 11 13 13 13 17 17 17 21 21 21 23 23 23 25 25 28 28 28 28

1

ir

b=h

d\ mu«

»'i

»2

22 28 32 34 40 44 48 52 56 60 60 64 70 74 76 82 86 88 94 96 100 110 120

20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 120 140

3,2 3,2 4,3 4,3 6,4 6,4 6,4 8,4 11 11 13 13 17 21

15 17 19 21 24 30 34 38 45 50 60 70 80

14 17 19 22 25 30 35 40 45 50 60 70 75

67

1.5. Zakovični spojevi Tablica 21. Dopuštena naprezanja u N/mm 1 za zakovice čeličnih konstrukcija Mater jal 1 ) St 33 Naprezanje

St 37 (Č. 0360)

(Č. 000)

H

HZ

H

St 52 (Č. 0561)

St 46 (Č. 0480)

Opterećenje HZ H

HZ

H

1

1

Materijal zakovice

HZ

Visokogradnja DIN 1050 ( J U S C.B0.500) Odrez

140

Naprezanje bokova provrta

220

Vlak 1 )

48

160

250

54

140

280

48

160 210

240

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

420

480

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

72

81

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

320

54

Gradnja dizalica DIN 15018 ( J U S M. D1.020 do 050) 98

Jednorezan odrez

112

Višerezan odrez

252

Jednorezno naprezanje bokova provrta Višerezno naprezanje bokova provrta Vlak 1 )

280

112 168

147

168

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

168

192

168

192

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

378

432

378

432

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

420

480

420

480

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, C. 0445

45

45

45

45

USt 36-1, Č. 0245 RSt 44-2, Č. 0445

128

288

320

"\ 30

147

30

') Ako se računsko vlačno naprezanje ne može konstruktivno izbjeći. 2

) St 33, (Č. 0000) uzet je za St 33-1 i St 33-2, St 37 (Č. 0361) za St 37-1 (C. 0361) do St 37-3, (C. 0362), St 46 (C. 0480) za St 46-2 (Č. 0481) i St 46-3 (Č. 0482), St 52 (Č. 0561) za St 52-3 (Č. 0562).

Dopuštena vlačna i tlačna naprezanja za dijelove u spoju vidi u tablici 10, str. 38. Tlačni štapovi računaju se, osim toga, prerna D I N 4114 (JUS M.D1.050) omega p o s t u p k o m na izvijanje. Slika 66 pokazuje sastav presjeka zakovanog limenog nosača, a slika 67 izvedbu j e d n o g čvorišta. R a z m a k e r u p a e vidi u tablici 19, str. 63.

5'

/.

68


Slika 67. Čvorište kranskog nosača u kojem se težišnice štapova pokrivaju sa središnjicama rešetkaste konstrukcije

Sile zakovice u priključku (si. 68) opterećenom savojnim momentom raspo djeljuje se približno k a o što se raspodjeljuje savojno naprezanje po presjeku. Stoga }QM^F1 • e1+F2 • e2+ . . . FMAX- e m a x . O d a t l e slijedi d a j e najveća sila koja opterećuje uvijek krajnji red zakovica: (29)

le2 Fmax u N

najveća sila koja opterećuje krajnji red zakovica momenta M, M u N mm moment savijanja u težištu S0 grupe zakovica, e u mm simetrična udaljenost grupa zakovica od težišta, u m m max najveći razmak zakovica u grupi.

zbog savojnog

e

Slika 68. Zakovani priključak profila opterećenog momentom savijanja

69


Na j e d n u zakovicu krajnjeg reda o t p a d a p r e m a t o m e dio F { = FmaJna, a k o je n a broj zakovica u t o m e redu. Ako je, m e đ u t i m F 3 > FmaJ2 = FmaJna k a o na si. 68, o n d a treba računati sa F{—F3. Svaka grupa zakovica m o r a , osim toga, preuzeti i djelovanje poprečne sile, t a k o da je svaka zakovica n a p r e g n u t a udjelom: Fq = F/n Fq u N F u N n

(30)

sila po zakovici zbog poprečne sile F, odgovarajuća poprečna sila, broj zakovica u grupi,

Sile F { i F daju rezultirajuću silu zakovice F n . O n a je za priključak 1:

Fn = F{ + Fq

(31)

priključak 2:

Fn=^/Ff + F2q

(32)

Sa Fn treba računati na odrez i naprezanje bokova provrta [jednadžbe (25) i (26) ispuštajući ri]. O p a s n i presjeci u sastavnim dijelovima konstrukcije i č v o r n o m limu (uvijek presjeci prvog reda zakovica gledano iz M) moraju se, osim toga, još n a k n a d n o p r o r a č u n a t i na savojno naprezanje (oslabljenje zbog provrta za zakovice uvažiti!). D o p u š t e n a naprezanja za to vidi u tablici 10, str. 38.

1.5.3. Zakovični spojevi u konstrukcijama od lakih metala Zakivanje konsrukcija od lakih metala pokazalo se povoljnije od zavari vanja, jer hladno zakovane zakovice p o t p u n o ispunjavaju rupe (nema zračnosti zbog skupljanja!). Zavarivanje utječe nepovoljno na svojstva lakih metala, t a k o da su zakovani spojevi u n a t o č visokim zareznim djelovanjima trajniji od zavarenih spojeva. Z a k o v a n e konstrukcije lakih metala upotrebljavaju se pretežno u gradnji vozila, brodova, aviona, dizalica, mostova i u visokogradnji-. Prednosti zakovanih konstrukcija od lakih metala pred čeličnim konstruk cijama su m a l a težina, približno j e d n a k a čvrstoća i postojanost protiv korozije, 2 a nedostaci su visoka cijena i niži m o d u l elastičnosti ( £ « 70 000 N / m m ) . E k o n o m i č n a izrada ekstruzijom omogućuje u p o t r e b u posebnih, polušupljih i šupljih profila (si. 69). Vidi k t o m e D I N 1748 (JUS C.C3.220) (Ekstrudirani profili od aluminija) i D I N 9711 (Ekstrudirani profili od magnezija).

HCDtf|=rr[_ Slika 69. Primjeri ekstruzijom dobivenih profila od lakih metala

Budući da se hladne zakovice ne skupljaju k a o tople, moraju glave zakovica onemogućavati samo aksijalno pomicanje struka. Dovoljne su stoga male završne glave (si. 70). Prednost imaju poluokrugle zakovice D I N 660

70

L Nerastavljivi spojevi

( J U S M.B3.011) zatim upuštene zakovice D I N 661 ( J U S M.B3.012) (tablica 24, str. 74), te lećaste zakovice D I N 662 ( J U S M.B3.013) i plosnato-okrugle zakovice D I N 674(JUSM.B3.014).

strana gotove glave Slika 70. Razni oblici završne glave pri zakivanju zakovica od lakih metala (gotova glava prikazana je kao lećasta glava zakovice) a) trapezna glava; b) stožasta glava; c) plosnata glava; cl) poluokrugla glava

Slika 71. Provlačna zakovica

i-H

a)

w

b)

a) plosnato-okrugla zakovica; b) upuštena zakovica; c) zakovica pripremljena za prov lačenje; ci) provlačenje trna; e) zakovica zatvo rena zatikom

Slika 72. Šuplja zakovica koja se zakiva iznutra pomoću trna (Gebr. Titgemeyer, Osnabrlick) a) s okruglom glavom; b) s upuštenom glavom; c) s plosnato-okruglom glavom; đ) s plosnatom glavom; e) umetnuta zakovica;f) uvlačenje trna; g) zatvorena zakovica

Slijepe zakovice omogućuju zakivanje dijelova u spoju, koji su pristu pačni samo s jedne strane, k a o npr. na polušupljim i šupljim profilima (si. 71 do 73). Zakovice s eksplozivom oblikuju se paljenjem eksploziva umetnutog u struk zakovice, koji se pali d o d i r o m glave zakovice posebnim alatom za paljenje. Tlak eksplozije proširuje struk zakovice i stvara šuplju završnu glavu.


71

Za dimenzioniranje zakovanih spojeva od lakih m e t a l a (si. 74) poslužit će ove orijentacione vrijednosti: d—l,5 do 2s (s = najmanja debljina lima na priključku). R a z m a k p r o v r t a u smjeru sile e , ^ 2 , 5 dx, razmak od ruba

Slika 73. Slijepa zakovica {Kerb-Konus-Gesellschaft, Schnaittenbach/Oberpfalz) a{ poluokrugla, b) upuštena, c) plosnato-okrugla, d) zatvaranje (širenje zakovice)

Slika 74. Čvor nosača od lakog metala

Tablica 22. Aluminijske legure za zakovice prema D I N 4113 (JUS C.C4.160) Materijal zakovice

Stanje isporuke

Zakovice se mogu hladno zakivati

Materijal dijelova koje se spaja

D I N AlCuMg 1 F 40 (JUS AlCu 5 MgSi)

hladno vano

D I N AlCuMg 0,5 F 28 (JUS AlCu 2 Mg)

hladno otvrdnjavano

u stanju dobave

D I N AlMgSi 1 F 23 (JUS AlSi 1 Mg)

hladno otvrdnjavano

u stanju dobave ili kod velikog promjera zakovice nakon_ ponov ljenog izlučnog žarenja do 540 °C i gašenjem

D I N AlMgSi sa AlMgSi i D I N AlMgSi sa AlMg 3 odn. A l M g M n

DIN A l M g 3 F 2 3 (JUS A l M g 3)

polutvrdo vučeno

u stanju isporuke

D I N A l M g 3 sa AlMg 3 odn. D I N A l M g M n

otvrdnja-

do 4 sata nakon ponovljenog izlučnog žarenja na 500 °C + 5 "C i tre nutačnog gašenja

D I N AlCuMg sa D I N AlCuMg

• D I N AlCuMg sa D I N AlCuMg


72 Tablica 23. Dopuštena naprezanja u N/mm 2 prema D I N 4113 za zakivanja lakih metala

Naprezanje

DIN AlCuMg 1

DIN AlCuMg2

JUSAlCu4MgSi

(osim profila F44)

Materi, al sastavnih cicinenata DIN DIN DIN AlCuMg 2 AlMgSi 1 AlMgSi 1 F44 profil

F32

F28

D I N i JUS AlMg 3

D I N i JUS AlMg 3

F 18 F23 D I N AlMgMn D I N A l M g M n 1 23 I- 18

H

HZ

H

HZ

H

HZ

Opter ećenje H HZ

H

HZ

H

HZ

H

HZ

Vlak, tlak

a

150

170

160

180

190

215

100

115

150

170

47

53

82

94

Smik

x

90

102

96

108

114

128

60

68

90

102

28

32

50

56

Naprezanje bokova
264

300

264

300

264

300

180

203

215

240

84

95

145

160

D I N AlCuMg 1 F40 J U S AlCu 4 MgSi

Naprezanje

Odrez Naprezanje

bokova

Materijal zakovice DIN AlCuMg0,5 D I N AlMgSi 1 F28 F23 J U S AlCuMg J U S AlSi 1 Mg

DIN i JUS AlMg 3 I- 23

H

HZ

H

Opter ećenje H HZ

HZ

H

HZ

T„

105

120

84

95

64

73

64

73

provrta ff,

264

300

208

236

160

182

160

182

Za p r o r a č u n i izvedbu zakovanih aluminijskih dijelova u visokogradnji i gradnji dizalica mjerodavan je D I N 4113 (JUS C.C4.160). 1. Za zakovice od aluminija valja upotrijebiti materijale navedene u tablici 22, primjerene dijelovima koji se spajaju. T r e b a nastojati da se m e đ u s o b n o spajaju s a m o dijelovi od j e d n a k a materijala. 2. Ako je konstruktivno ili proizvodno-tehnički o p r a v d a n o , smiju se ugraditi h l a d n o ili t o p l o zakovane čelične zakovice (ali treba uzeti u obzir nužnu zaštitu od korozije!). Preporučuje se podlaganje kadminiziranih čeličnih ploča p o d glave zakovica zbog povećanja tlačne površine u dijelovima od la kog metala. 3. Naprezanja koja se javljaju treba p r o r a č u n a t i p r e m a D I N 1050 (JUS C.B0.500) i D I N 15018 (JUS M.D1.020 do 050) [jednadžbe (25) do (32)]. D o p u š t e n a naprezanja p r e m a tablici 23. Od dva označena naprezanja b o k o v a provrta mjerodavna je uvijek manja vrijednost.

1.5.4. Zakovični spojevi u gradnji strojeva i strojnih postrojenja U gradnji strojeva i strojnih postrojenja prevladavaju spojevi s hladnim zakovicama ispod d=\0 mm [zakovice s poluokruglim glavama D I N . 660 (JUS M.B3.011), zakovice s upuštenim glavama D I N 661 (JUS M.B3.012), p r e m a tablici 24, str. 74]. K a o primjer si. 75 pokazuje prstene polova elektro-

73


magnetske spojke, spojene sa zakovicama s upuštenim glavama. Često se dijelovi, poluge ili osovine zakivaju s čeone strane (si. 76). Dijelovi od elastičnih ili j a k o k r h k i h materijala ne m o g u se spajati sa zakovicama s poluokriaglim ili upuštenim glavama zbog potrebe velikih sila pri oblikovanju završne glave. Za njih su prikladne zakovice u oblicima prema D I N 7338 (JUS M.B3.040) (si. 77 a) i cjevaste zakovice D I N 7340, (si. 77 b). Za zakivanje dijelova od vrlo osjetljivih materijala k a o što su m e k a n a guma, prešani plastični materijali, tvrdi papir i si. moraju se ispod glava zakovica p o d m e t n u t i metalne pločice zbog povećanja površinskog pritiska (si. 78). Šuplje zakovice D I N 7339 (kao oblik C, si. 77) imaju deblje stijenke nego cijevne zakovice. O n e služe prvenstveno za učvršćenje obloge na kočnicama i spojkama.

Slika 76. Čelna zakivanja na okruglim šipkama Slika 75. Zakovani prsteni elektromagnetske spojke: a) gotova glava; b) završna glava

a)

Fft? i gffi

Slika 77. Puna, polušuplja i cijevna zakovica za manje sile pri oblikovanju završne glave a) prema DIN 7338; b) prema D I N 7340

Slika 78. Cijevnim zakovicama pričvršćeni dio od plastičnog materijala {a je metalna ploča)

74

/. Nerastavljivi spo/eri

Daljnji spojni elementi su tzv. zatici za zakivanje D I N 7341 (JUS M.C2.201), koji omogućuju zakivanje dviju plosnatih ili upuštenih glava (si. 79). U strojo gradnji upotrebljuju se i slijepe zakovice (vidi si. 71 do 73) od čelika ili drugih metala. Proračun zakovičnih spojeva vrši se k a o k o d čeličnih konstrukcija na odrez i naprezanje b o k o v a provrta [jednadžbe (25) i (26)], a poprečni presjeci spojeva dijelova u spoju na vlak, tlak i savijanje. Orijentacione vrijednosti za dopuštena naprezanja vidi u tablici 25. oblik A

oblik B

Slika 79. Zatici za zakivanje D I N 7341 (oblik A za veće sile pri oblikovanju završne glave; oblik B za manje sile pri oblikovanju završne glave) a) prije zakivanja; b) nakon zakivanja

Tablica 24. Izmjere poluokruglih zakovica u mm D I N 660 (JUS M.B3.011 i 021) i zakovica s upuštenom glavom D I N 661 (JUS M.B3.012 i 022) (/4, je presjek zakovane zakovice)

TI

l

%

k *.

-A—

Poluokrugla zakovica

Zakovica s upuštenom glavom D I N 661. (JUS M.B3.012)

D I N 660, (JUS M.B3.011) 7 4

*~ (3,5)

4

5

5,2

6,2

7

8,8

1,5

1,5

2

2

1,2 1

1,6 1,3

1,8 1,5

2,1 1,8

1,9

2,4

2,8

Promjer sirove zakovice

d1)

2

2,6

3

Promjer glave

D

3,5

4,5

1

Udaljenost na kojoj se mjeri promjer

e

Visina glave k D I N 660 D I N 661 Polumjer glave

/T3

rs

R

6

(7)

8

(9)

10,5

12,2

14

15,8

3

3

3

4

4

2,4 2

3 2,5

3,6 3

4,2 3,5

4,8 4

5,4 4,5

3,4

3,8

4,6

5,7

6,6

7,5

8,5

Promjer provrta

dx

2,2

2,8

3,2

3,7

4,3

5,3

6,4

7,4

8,4

9,5

Presjek u mm 2

A\

3,8

6,1

8,0

10,7

14,5

22,1

32,2

43,0

55,4

70,9

') Veličine u zagradama po mogućnosti izbjegavati

75

1.6. Stezni spojevi Tablica 25. Orijentacione vrijednosti za dopuštena naprezanja (u N/mm 2 ) zakovanih spojeva u strojarstvu Sastavni elementi

Naprezanje

Vlak, tlak

Savijanje

Opterećenje 34

37

it ili G S 1 ) Č ili ČL 42 i

G< SI 50

60

10

20

30

40

a

mirno jednosmjerno promjenljivo naizmjenično promjenljivo

120 85 70

140 100 85

160 120 95

180 140 1.10

220 170 130

35 25 20

65 40 35

100 75 50

135 100 70


170 95 75

195 110 95

225 130 100

250 155 120

310 185 145

50 28 20

90 45 40

140 80 55

190 110 80


240 170 140

280 200 170

320 240 190

360 280 220

410 340 260

65 45 35

130 85 65

200 130 100

270 170 130

Naprezanje
Zakovice Naprezanje Materijal zakovice

Opterećenje

Naprezanje bokova provrta ax

Odrez T A St 34 Č.0260 mirno jednosmjerno promjenljivo naizmjenično promjenljivo

140 100 85

St 44

180 140 110

St 52 Č.3100 225 170 130

St 34 Č. 0260 280 200 170

St 44 .

360 280 220

Vlak

az

St 52 Č.3100

St 34 Č.0260

St 44

St 52 Č.3100

440 340 260

70 50 40

90 70 55

110 85 65

') Kod tlaka i savojnog tlaka a<2,5 puta veće vrijednosti!

1.6. Stezni spojevi 1.6.1. Navučeni i prešani stezni spojevi, postupci steznog spajanja Stezno spajanje dijelova daje izdržljive i protiv vibracija sigurne spojeve, koji m o g u prenijeti velika u d a r n a i promjenljiva opterećenja. Stezno se najčešće spajaju dijelovi koji rotiraju k a o što su točkovi, turbinski rotori, rotori ventilatora i si, sa vratilima i osovinama. Unutarnji dijelovi (vratila) imaju u o d n o s u na vanjske dijelove (glavine), sa kojima se spajaju, prijeklop P (si. 80).

Slika 80. Navučeni stezni spoj (P je prijeklop, S1 zračnost neophodna pri navlačenju) a) hladan vanjski dio; b) ugrijan vanjski dio; c) unutarnji dio; d) vanjski i unutarnji dio sastavljeni

Navučeni stezni spojevi povezuju se stezno t a k o da se vanjski dio skuplja (stezni spoj skupljanjem) ili nutarnji dio rasteže (stezni spoj rastezanjem). U prvom slučaju rastegne se vanjski dio grijanjem toliko, da se može lako navući na unutarnji dio. Pri ohlađivanju skuplja se i naležući pritiskuje

76

/.


snažno na unutarnji dio. U uljnoj kupki mogu se postići temperature do + 3 5 0 ° C . U d r u g o m slučaju pothlađuje se unutarnji dio toliko, da se može ugurati u vanjski. P r i zagrijavanju na sobnu t e m p e r a t u r u rastegne se, nalegne i pritiskuje vanjski dio. Sa suhim ledom (snijeg ugljične kiseline) može se postići —72 °C, s tekućim z r a k o m —190 °C. O b i č n o se manji dio podvrgava termičkom postupku. Ako se jednim jedinim p o s t u p k o m ne može kompenzirati cjelokupan prijeklop, primjenjuje se paralelno p o s t u p a k stezanja i rastezanja, pri čemu se vanjski dio zagrijava, a unutarnji pothlađuje.

Slika 81. Prešan stezni spoj

Pri steznom spajanju prešanjem dijelovi se u h l a d n o m stanju spajaju meha ničkom aksijalnom silom (uzdužna sila) (si. 81). Unutarnji dio m o r a se skositi na kraju u dužini 2 do 5 m m , pod k u t o m 5°, zato, da pri utiskivanju ne bi došlo do struganja površine, već samo da se izglade hrapavosti. Da bi se pri utiskivanju čeličnih dijelova spriječilo eventualno zaribavanje, površina se podmazuje uljem ili mašću. Dijelovi od različitih materijala mogu se naprešavati nasuho.

1.6.2. Proračun cilindričnih steznih spojeva Stezni spoj m o r a pružati dovoljno jak o t p o r u z d u ž n o m p o m a k u ili okre tanju stezno spojenih dijelova. Budući da je o t p o r trenja mirovanja veći od o t p o r a trenja klizanja, to će i sila za svladavanje početnog p o m a k a biti veća od kasnije sile klizanja. Pri naizmjeničnom opterećenju sila potrebna za svladavanje trenja mirovanja p a d a na vrijednost sile klizanja. Z b o g sigurnosti uzima se da je sila koja se može prenijeti steznim spojem u svakom slučaju o n a koja proizlazi iz trenja klizanja. U p r o r a č u n u steznih spojeva

1.6. Stezni spojevi

11

prema D I N 7190 nisu uzete u obzir centrifugalne sile, ili temperaturna kole banja koja se javljaju u pogonu. Pogonska sila m o r a ležati uz dovoljnu sigurnost ispod sile trenja klizanja. Ako se u p o g o n u javljaju znatnije d o d a t n e sile, o n d a i njih treba uključiti u proračun. Glavina, k a o vanjski dio, stezno je spojena s osovinom, kao unutarnjim dijelom (si. 8 2 ) . Uprešavanjem se na dodirnim površinama javlja radijalan tlak p, koji izaziva silu trenja p o t r e b n u za prijenos sile. p

Tlak naležnih površina 2

p u N/mm P s l u mm K v , Ku u mm 2 /N DF u mm

P = 7^

1-

n

(^)

tlak naležnih površina, stezni prijeklop, pomoćna vrijednost za vanjski, odnosno unutarnji dio, prema si. 84, promjer naležne površine.

Stezni prijeklop P s t manji je od prijeklopa izmjerenog prije steznog spaja nja. Naime, u toku uprešavanja dolazi do uglačavanja naležnih površina. Vrhovi neravnina utiskuju se pri tome u udubljenja (si. 8 3 ) . Time se gubi dio AP prijeklopa P, pa stezni prijeklop iznosi: stezni

prijeklop

Psl u mm P u mm Gv i Gu u mm

Psl = P-AP = P-2{Gv + Gu)

(34)

stezni prijeklop, prijeklop (izmjeren), uglačavanje naliježućih površina.

P r e m a iskustvu uzima se da uglačavanje iznosi G V ^ 0 , 6 Rlv, sl G U ^ 0 , 6 Rlu, gdje j R i j R označuju hrapavosti naliježućih površina vanjskog i unutarnjeg dijela steznog spoja. H r a p a v o s t u zavisnosti od kvalitete površinske o b r a d e d a n a je u tablici 2 6 . Pomoćne veličine K v i X u mjere su istezanja i skupljanja dijelova u steznom spoju. Na si. 84 d a n e su vrijednosti za čelik i sivi lijev. Vrijednosti su zavisne od omjera promjera: t v

t u

vanjski dio

(35)

Qu

=

DJDF

(36)

Z)v je vanjski promjer vanjskog dijela, Du je unutarnji promjer unutarnjeg dijela, D F je promjer naliježućih površina.

Slika 83. Uglačavanje naležnih površina kod prešanog steznog spoja

78


Za ostale metale, osim čelika i sivog lijeva, preračunavaju se p o m o ć n e vrijednosti na K « £ c e l i k • K&eVJE. Pri t o m e je E m o d u l elastičnosti tog metala, za kojeg se K preračunava (tablica 27). Tablica 26 .Kvalitete površina prema D I N 140 i 3141 (JUS M.A1.020 i 023) Dopuštena najveća dubina hrapovosti u j*m red

Oznaka površine

1

j

2

3

|

Značenje 4

Površina koja jednoličnošću i glatkoćom udovoljava zahtjevima uobičajene tehnologije obrade bez skidanja čestica (valjanje, kovanje, izvlačenje, prešanje, autogeno rezanje, lijevanje itd.).

po volji

- J

Površina jednoličnosti i glatkoće postignute pažljivom tehnologijom obrade bez skidanja čestica (čistim kovanjem, glađenjem u ukovnju. čistim lijevanjem, čistim autogenim rezanjem). Površine treba obraditi samo ako ovi zahtjevi nisu zadovoljeni.

po volji

160')

40

W V 1-

w 1

•• '

16

.—

63

25

Površine jednolike i glatke kao npr. grubo obrađene površine jednokratnim ili višekratnim skidanjem čestica. Brazde (tragovi alata) smiju se osjetiti i biti vidljivi prostim okom.

25

16

10

Površine jednolike i glatke kao npr. površine fino obrađene jedno kratnim ili višekratnim skidanjem čestica. Brazde još mogu biti vidljive prostim okom.

6,3

4

2,5 Površine jednolične i glatke kakve se postižu finom obradom jednokratnim ili višekratnim finim skidanjem čestica (najfinija obrada). Brazde više ne smiju biti vidljive prostim okom.

•

w •

100

-

1

1

0,4

1

!

»

') Dubina hrapavosti može iznositi do 250 /mi, ako je to dopustivo u posebnim prilikama.

Tablica 27. Modul elastičnosti E i koeficijent toplinskog istezanja a raznih materijala (prema D I N 7190) Materijal Čelik i čelični lijev Sivi lijev Kovkasti lijev Tvrdi metali Bakar Crveni lijev Mjed Aluminij i legure Magnezijska legura Umjetna smola D I N 7735

E N/mm 2

Grijanje a v

Hlađenje a u

l/K

l/K

200 000 . . . 210 000 75 000 . . . 105 000 90 000 . . . 100 000 540 000 . . . 620 000

11 • 1 0 " 6 10- 1 0 " 6 10 • 1 0 " 6 5,5 • 1 0 " 6 16- 1 0 " 6 17• 1 0 " 6 18• 1 0 " 6 23 • 1 0 " 6 2 6 - IO"6 40 . . . 70 • I O " 6

125 000 85 000 8Q-QQ0_ . 65 000 . . . 75 000 36 000 . . . 47 000 4 000 . . . 16 000

-8,5 • 10"6 - 8•10"6 - 8• IO" 6

-

- 1 4 - 10"6 - 1 5 • 10"6 - 1 6 • 10"6 - 1 8 • 10"6 -21 • 10"6 —

Otpor trenja klizanja, k o d čijeg bi prekoračenja došlo u steznom spoju opterećenom naizmjeničnim silama do labavljenja veze, iznosi u obodnom smjeru

FTt = A-p-v

(37)

u uzdužnom smjeru

FTl=A-p-v

(38)

FrT = A-p-v

(39)

u rezultirajućem smjeru

1.6. Stezni spojevi F

79 F

F

t f n > ,< 2 , p u N/mm 2 A u mm v

u N

otpori trenja klizanja, pritisak naliježućih površina, površina nalijeganja =DF-n-lF sa /F kao dužina sastava, koef. trenja, prema tablici 28.

Ako je vanjski dio stepenast k a o na slici 85, a k o dakle ima različite vanjske promjere Dv, treba izračunati o t p o r e trenja klizanja za svaki stepen posebno, i zbrojiti. Pogonske sile Ft, F, ili Ft=y/F* + Ff moraju s n e k o m sigurnošću (za određenu vrijednost faktora sigurnosti) ležati niže od o t p o r a trenja klizanja. Sigurnost

steznog

spoja

SH=^ o d n . ^ odn. ^ 1 , 3 Ft u N f i u N Fr u N

pogonska obodna sila na naliježućoj površini spoja, pogonska uzdužna sila na naliježućoj površini spoja' rezultanta pogonskih sila F i F,

i.

o

i

Cl.

0 OJ 0,2 0,3 44 0,5 0,6 0,7 0,8 Q9 1,0 omjer promjera Qy ,QU—— Slika 84. Pomoćne vrijednosti K prema DIN 7190 za čelik sa £ = 200000 N / m m i sivi lijev sa £=--100000 N / m m 2

2

Slika 85. Sile u steznom spoju a) u obodnom smjeru; b) u uzdužnom smjeru; c) u smjeru rezultante

( 4 0 )

80


Tablica 28. Faktor prianjanja u /a prešani sle/.ni spoj s unutarnjim dijelom od Si 50 - C. 0545 prema D I N 7190 (pri naprezanju s plastičnom deformacijom i pri velikom odnosu Q V odn. Q A birali male vrijednosti) St 50 (Č.0545)

Materijal vanjskog dijela Podmazivanje Poprečni stezni dosjed navučen vruće ili pothladen

DIN MgAl

GG-20 (SL-20)

D I N Ms

Materijal za prešanje

suho

suho

suho

uljem

suho

0,055 . . . 0,19

0,065 . . . 0,16

0,07 . . . 0,09

.0,05 . . . 0,06

0,05 . . . 0,14

-

0,05 . . .0,17

-

0,07 . . .0,12

0,02 . . . 0,06

0,03 . . . 0,07

0,22

V

Uzdužan prešani stezni dosjed v

Pri prešanju dolazi do rastezanja vanjskog dijela, a time i do vlačnih naprezanja, dok se unutarnji dio pri t o m e sužava i u njemu nastaju tlačna naprezanja. N a s t a l e deformacije smanjuju se p r e m a vanjskom o b o d u , a napreza nja koja se pri t o m e javljaju proporcionalna su deformacijama p r e m a si. 86. Najveća naprezanja iznose: vlačno naprezanje u vanjskom dijelu

crv = p

—\

1 tlačno

Qv

(41)

naprezanje u šupljem unutarnjem dijelu

cru = 2p

(42)

u punom unutarnjem dijelu

cru = p

(43)

CTv, rju u N/mm 2 najveće vlačno odnosno tlačno naprezanje u dijelovima steznog spoja, p u N/mm 2 pritisak naliježućih površina, Qv, Qu odnosi promjera prema jednadžbama (35) i (36). a)

b)

Slika 86. Naprezanja u unutarnjem i vanjskom dijelu a) stezni spoj sa šupljim vratilom; b) stezni spoj s punim vratilom

Ako materijala T a d a se granicama

bilo koje od navedenih naprezanja prekorači granicu elastičnosti cj E nastaje trajna deformacija, koja snizuje mogućnosti stezne veze. govori o plastičnom naprezanju. Teži se da naprezanja ostanu u elastičnosti. T a d a neće biti bojazni da bi o t p o r trenja klizanja

1.6. Stezni spojevi

81

m o g a o popustiti. D I N 7190 daje slijedeće objašnjenje: U mnogim slučajevima će k o d elastičnog naprezanja tolerancije prisnog dosjeda dijelova u steznom spoju biti dovoljne. Ako nije tako, o n d a se može, k a o što je to za materijal §t 50, Č 0545 bilo p o k u s i m a utvrđeno, ići daleko p r e k o računske granice elastičnosti. Pri njenom prekoračenju smanjuju se k o d čelika povećanjem steznog prijeklopa sile stezne veze, to više, što su tanji vanjski, odn. unutarnji dijelovi, tj. što su veće njihove vrijednosti Q. Na osnovi pokusa utvrđeno je da sve do donje vrijednosti Q v = 0 , 7 5 mogu sile stezne veze pasti samo na oko polovinu svoje vrijednosti. Za manje vrijednosti Q p a d sile stezne veze je manji. Za dijelove od čelika je fj E «0,65 c t t , gdje je ( 7 T granica tečenja. Ako je vanjski dio steznog spoja od siva lijeva, tlačno naprezanje smije doseći vrijednost od o k o 0,7 crM, a k o d unutarnjeg dijela od sivog lijeva tlačno naprezanje smije postići približno vlačnu čvrstoću aM. Pokusi sa steznim spojevima pokazali su, nadalje, da se na površinama nalijeganja steznog spoja pri izmjenično savojnom naprezanju vratila stvara korozija trenja. O n a u početku dovodi do povišenja sile stezne veze, ali n a k o n toga pritisak u spoju postepeno p o p u š t a zbog pojave zamaranja. Sila steznog spajanja povećava se do 10 milijuna promjena i o n d a opet pada. Stezni spojevi s valjanom površinom nalijeganja vratila imali su dvostruko veću silu steznog spajanja nego brušena ili fino t o k a r e n a vratila. Pri izradi smije se prijeklop kretati u n u t a r d o p u š t e n i h granica između najmanjeg prijeklopa P m i n i najvećeg prijeklopa P m a x ( P m a x - P m i n = tolerancija dosjeda Td). Na osnovi t o g a m o g u se i mjere steznog prijeklopa i naprezanja mijenjati između najvećih vrijednosti P s t m a x , p m a x , ( 7 ,
temperatura zagrijavanja vanjskog dijela pothladivanja unutarnjeg dijela

ty=

t

u

P

+S

P

+S

max

—\-t a v • Dp

= - ^ ^

(44)

K

(45)

tv tu u q j C P M X u mm S u mm

temperatura zagrijavanja, odn. pothladivanja, najveći prijeklop, zračnost potrebna pri toplom navlačenju (vidi sliku 80), koja je obično dovoljna s oko 0,03 do 0,5 mm, ali se bira veća (do S~0,5P m a ) c ), ako to omogućuje najveća dopuštena temperatura zagrijavanja ili hlađenja, av au u l/K koeficijenti toplinskog rastezanja prema tablici 27, D F u mm promjer spoja, f u °C temperatura prostorije.

K o d dosjeda steznih spojeva k o d kojih se vrši i stezanje i treba prijeklop P podijeliti na vanjski i unutarnji dio. ft F.lcmenti strojeva

rastezanje,

82


Tablica 29. Izbor steznih dosjeda prema D I N 7154 i 7155 (JUS M.A1.131 i 130). Tablične vrijednosti u ,
u5 više

s5

r5

*x6

7 u 6

Z7

X7

h6 U 7

35 43

H

Tolerancija dosjeda

za 6

z6

U 5

T5

S5

R5

t6

s6

ZA 7

T7

25 31

22 27

19 23

32 39 39

28 34 34

48 48

41 41

59 59 72

50 50 60 62

3 6

23 28

20 24

17 20

12 13

39 50

6 10 14

10 14 18

34 41 41

25 31 31

15 19 19

61

51

18 24 30

24 30 40

50

75 88

61 71

37 44 44

22 22 27 27 32 32

86 101

67 77

54 61

54

50 65 80 100 120 140 160

37 37 45 45 54

51 56

40 50 65 80 100 120 140

29 36 36 44 44 54 54 66 72

29 36 43

128

96 113 141

76 86 106 121

64 70 85 94

146 166 195

113 126 147

160 180 200

180 200 225

225 250 280 315 355 400 450

250 280 315 355 400 ft 450 500

56 66 69

86

\

81 83 86 97 100 104 117 121

H

zb8

za 8

ZC8

ZB 8

ZA 8

3 6

64 87

54 71

10 14

119 157

92 117

18 24 30

177

135

18 24

221 251

169 193

30 40 50 65 80 100 120

40 50 65 80 100 120 140

239 281

140 160 180

160 180 200

200 225 250 280 315 355 400

1,6 3 6 10 14

450

159 171 195

49

159

8 u8

t8

s8

Z8

X8

U8

T8

S8

T*

ZC 9

42 53

36 46

29 37

64 77

28 36

56 67

75 99

45 55

104

44 54

87

133 173

72

131 151

87 97

193

81

55 68 68

54

106 121

187 219 272

66 66

151 175 218

158 185

99 105 125 133 155

78 78 92 92 108 108 126

336 387

256 312 364

99 109 133 148 178 198 333

82 82

320 389

119 136 168 192 232 264 311

240 270

343 373 422

253 273 308

197 209 238

225 250

163 171 194

126 126 144

457 497

280 315

330 356

252 268

202 212

144 144

556 606

396 431

239 251

162 162

679

479 524 587 637

299 321 357

279 297

178 178 194 194

355 400 450 500

h 8

346

74 91

428 478

383 427 457

329 349

16 20 24 29 29 34 34 41 41 49 49 57 57"

73 76 88

65 65 65 75

90 93 106

169 190 202 226 244

109 113 126 130 144 150

272 292

166 172

75 75 84 84 93 93 103 103

H9

x8

do

z8 |

78 93 101 ~ 117 125 133 151

49 55 55 61 61 67 67

133 139 153 159

zc8

DF

više od

37 '37 43 43 43 49

T,

R7

1,6

t-

Tolerancija

S7

3

50 59 65

r6

dosjeda

h6

do

od

6

t5

Tolerancija dosjeda

zc9

479

ZB 9 65 83 106 133 151 188 212 262 304 374 434 532

h9 ZA 9 Z9

150 170 210 242 300 348 422 487 570 635

53 65 78 93 103 125 140 174 198 246 284 345 397 465 515 565 635 690

x9

u 9

X9"

U9

106 116 142 159 196 220 265 297 348 380 410 465 500 540 605 655 730 800 895 975

132 161 176 211 231 270 290 310 351 373 399 445 480 530 575 645 695

Tolerancija dosjeda

83

2.

RASTAVLJIVI SPOJEVI

2.1. Pričvrsni vijci 2.1.1. Navoji Vijci imaju navoj, čiji se profil ovija usponom P o k o cilindrične jezgre promjera d 3 (slika 87). Razvijena p l o h a j e d n o g navoja na srednjem promjeru, tj. promjeru navoja d2, daje trokut s k u t o m u s p o n a a. O d n o s i k l i z a n j a ' i trenja pri u z a j a m n o m djelovanju s m a t i c o m j e d n a k i su k a o kod kosine p o d k u t e m a koja je u okomitoj ravnini n a g n u t a još za bočni kut /?. Uobičajeni navoji pričvrsnih vijaka imaju profil u obliku trokuta, s k u t o m profila 2/?=60° i u o b i č n o m govoru nazivaju se šiljasti navoji. Vanjski promjeri d stupnjevani su k o d metričkog navoja u j e d n o m od redova metričkog mjernog sustava.

d Slika 87. Navoj priteznog vijka a) svornjak vijka i matica; razvijena linija boka jednog navoja; b) metrički profil ISO; c) tolerancijski razredi profila ISO d je vanjski i nazivni promjer, d2 srednji promjer bokova, d3 promjer jezgre, P uspon (korak), H, nosiva dubina navoja, h3 dubina navoja, R polumjer zaobljenja u korijenu navoja, m visina matice, B kut profila 6*

84

2.

Rastavljivi spojevi

S A D i Kanada upotrebljavale su do 1948. tzv. colovski navoj s plosnatim korijenom i kutom profila 2/7 = 60° (USST-navoj), dok su Velika Britanija i skandinavske zemlje dale prednost Whitworthovu navoju sa 2/? = 55° i zaobljenim korijenom navoja, a navoje ispod 1/4" čak sa 2/7 = 47,5° (BA-navoj). SAD, Velika Britanija i Kanada sporazumjele su se 1948. da prijeđu na jednoobrazni profil sa 2/3 = 60° i plosnati, lako zaobljeni korijen navoja {Unifed-navoj). Zemlje s anglosaskim sustavom mjera zaključile su da postepeno prijeđu na ISO-navoj u colima sa 2/? = 60° i zaobljenim korijenom navoja, dok su se zemlje s metričkim mjernim sustavom sporazumjele da prihvate metrički navoj sa ISO-projilom. U budućnosti teži se za jednoobraznim svjetskim navojem. Metrički ISO-navoj, od 1964, postepeno je uveden u Njemačkoj.

Metrički ISO navoj izvodi se p r e m a slici 87 c u slijedećim razredima tolerancija: fino f, za navoje velike točnosti, a k o se traži m a l a zračnost (dosjed 5 H/4h navoj matice/navoj vijka), srednje m, za opću u p o t r e b u (dosjed 6H/6g), grubo g, a k o se ne postavljaju nikakvi zahtjevi na točnost (dosjed 7H/8e). Razred tolerancije m, k a o najčešći, ne m o r a se u n a r u d ž b a m a p o s e b n o naz načiti. Razlikujemo normalni i fini navoj. Fini navoji imaju, n a s u p r o t normalnim, manju d u b i n u navoja h 3 i t o m e odgovarajući manji uspon P. P o g o d n i su za k r a t k e vijke ili za navoje na tankostjenim cijevima, te za navoje za podešavanje. U tablicama 30 i 31 prikazana su p r e m a D I N 13 (JUS M.B0.009 do 045) tri reda predložena za izbor n o r m a l n o g i finog navoja. Prvenstveno treba birati n o r m a l n i navoj. Osim toga treba uvijek dati prednost redu 1 ispred reda 2, a redu 2 prednost ispred reda 3, k a k o bi se broj alata za izradu i broj mjernih i n s t r u m e n a t a sveo na m i n i m u m . Uobičajeni su desni navoji, koji se pritežu okretanjem udesno. Lijevi navoji dolaze u obzir s a m o u iznimnim slučajevima. Spojevi izloženi vremenskim utjecajima, koji se moraju često rastavljati, k a o što su vijci na a r m a t u r a m a , vagonske spojke i si. izrađuju se s robusnim neosjetljivim oblim navojem D I N 405 (JUS M.B0.081) (slika 88). Obli navoj za dijelove od lima do 0,5 mm debljine d a n je s t a n d a r d o m D I N 7273.

Slika 88. Okrugao navoj

Za cijevi sa dimenzijama u colima (npr. plinske i vodovodne cijevi) upotrebljava se još i danas Whitworthov cijevni navoj D I N 259 (JUS M.B0.050 i 051). Profilom sličan je metričkom ISO-navoju. Daljnji Whitworthov cijevni navoj sa stožastim vanjskim i cilindričnim unutarnjim navojem za nepropusne spojeve vidi u D I N 3858 (JUS M.B0.056) i D I N 7273.

2.1.2. Materijali, zaštita od korozije Materijal vijka i matice je uglavnom žilav čelik sa raznim svojstvima čvrstoće i rastezanja. Kvaliteta čelika za vijke označava se sa dva broja (tablica 32). Prvi broj označuje minimalnu čvrstoću, drugi deseterostruki o d n o s minimalne granice tečenja i minimalne lomne čvrstoće. Čelik za matice

2.1. Pričvrsni vijci

85

označuje se samo jednim brojem, koji označuje tzv. naprezanje ispitivanja
d mm

P mm

d2 mm

3 4 5 6 8

0,5 0,7 0,8

2,675 3,545 4,480 5,350 7,188 9,026 10,863 14,701 18,376 22,051 27,727 33,402 39,077 44,752 52,428 60,103

10 12 16 20 24 30 36 42 48 56 64

1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

d/R

mm

mm

2,387 3,141 4,019 4,773 6,466 8,160 9,853 13,546 16,933 20,319 25,706 31,093 36,479 41,866 49,252 56,639

0,072 0,101 0,115 0,144 0,180 0,217 0,253 0,289 0,361 0,433 0,505 0,577 0,650 0,722 0,794 0,866

42 40 43 42 44 46 47 55 55 56 59 62 65 66 71 74

0,144 0,108 0,144 0,180 0,144

56 92 70 56 83 67 55 III 74 139 92 69 110 83 138 104 166 125 83 193 145 97 221 166 111 258 194 97 295 221 111 330 249 125 83

mm 4,48 7,75 12,7 17,9 32,8 52,3 76,3 144 225 324 519 759 1045 1377 1906 2520

Fini navoj reda 1 M 8x 1 M 10x0,75 IVI 10 x I M 10 x 1,25 M 12x1 M 1 2 x 1,25 M 1 2 x 1,5 M 16x 1 M 16x1,5 M 20 x 1 IVI 20 x 1,5 M 20x2 M 2 4 x 1,5 M 24x2 M 30 x 1,5 M 30x2 M 3 6 x 1,5 M 36x2 M 36x3 M 42 x 1,5 M 42x2 M 42x3 M 48 x 1,5 M48x2 M 48x3 M 56 x 1,5 M 56 x 2 M 56x4 M 6 4 x 1,5 M 64x2 M 64x4 M 72 x 1,5 M 72x2 M 72x4 M 72x6

8 10 10 10 12 12 12 16 16 20 20 20 24 24 30 30 36 36 36 42 42 42 48 48 48 56 56 56 64 64 64 72 72 72 72

1,0 0,75 1,0 1,25 1,0 1,25 1,5 1,0 1,5 1,0 1,5 2,0 1,5 2,0 1,5 2,0 1,5 2,0 3,0 1,5 2,0 3,0 1,5 2,0 3,0 1,5 2,0 4,0 1,5 2,0 4,0 1,5 2,0 4,0 6,0

7,350 9,513 9,350 9,188 11,350 11,188 11,026 15,350 15,026 19,350 19,026 18,701 23,026 22,701 29,026 28,701 35,026 34,701 34,051 41,026 40,701 40,051 47,026 46,701 46,051 55,026 54,701 53,402 63.026 62,701 61,402 71,026 70,701 69,402 68,103

6,773 9,080 8,773 8,466 10,773 10,466 10,160 14,773 14,160 18,773 18,160 17,546 22,160 21,546 28,160 27,546 34,160 33,546 32,319 40,160 39,546 38,319 46,160 45,546 44,319 54,160 53,546 51,093 62,160 61,546 59,093 70;i60 69,546 67,093 64,639

.

0,180 0,217 0,144 0,217 0,144 0,217 0,289 0,217 0,289 0,217 0,289 0,217 0,289 0,433 0,217 0,289 0,433 0,217 0,289 0,433 0,217 0,289 6,577 0,217 0,289 0,577 0,217 0,289 0,577 0,866

36,0 64,7 60,5 56,3 91,1 86,1 81,1 171 157 277 259 242 386 365 623 596 917 884 821 1267 1229 1153 1674 1630 1543 2304 2252 2050 3035 2978 2743 3867 3800 3536 3282

86

2.

Rastavljivi spojevi

Tablica 31. Daljnji izborni redovi za mctrijske ISO navoje prema D I N 13, ( J U S M.»0.009 do 045) Normalan navoj reda 1 d Oznaka M 3,5 M4,5 M 14 M 18 M 22 M 27 M 33 M 39 M45 M 52 M 60 M 68

mm 3,5 4,5 14 18 22 27 33 39 45 52 60 68

Fini navoj

P mm

2,0 2,5 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

7 9 11

1,5

Za sve navoje prema D I N 13, odn.

M 33 x 1,5 x2

M 115x2 x4 x6 M 120x2 x4 x6

M 125x2 x4 x6

M 39 x 1,5 x2 x3

M 130x2 x4 x6

M 140x2 x4 x6 M 160 x 3 x6 M 180x3 x6

M 45 x 1,5 x2 x3 M 52 x 1,5 x2 x3

M 150x2 x4 x6 M 170x3 x6 M 190x3 x6 M 210x4 x6

M 60x1,5 x2 x4 M 68 x 1,5 x2 x4 M76x2 x4 x6 M85x2 x4 x6

M 200 x 3 x6

J U S M.B0.009 do043vrijedi:

M 220 x 4 x6

rf2=
M 250 x 4 x6 M 280 x 4 x6

K

A>~dl d2 + d.

M 15x1 M 17x 1 M 25 x 1,5 M 35x1,5 M 4 0 x 1,5 M 5 0 x 1,5 M 55 x 1,5

M95x2 x4 x6 M 105x2 x4 x6

M 22x 1 x 1,5 x2 M 2 7 x 1,5 x2

M 100x2 x4 x6 M 110x2 x4 x6

1,0 1,25

Red 3

M 14x1 x 1,5 M I8x I x 1,5 x2

M90x2 x4 x6

Nonnalan navoj reda 3

M7 M9 M 11

Red 2

Red 1 M 80x2 x4 x6

0,6 0,75

x2 M 65 x 1,5 x2 M 7 0 x 1,5 x2 M 75 x 1,5 M M M M M

x2 135x2 145x2 155x3 165x3 230 x 4 x6

M 270 x 4 x6 M 290 x 4 x6

M 240 x 4 x6 M 260 x 4 x6 M 300x4 x6

Mjed [prvenstveno Ms 58 i 63 (Cu Zn 40 ~ Pb 3 i Cu Zn 37)] dolazi zbog svoje d o b r e vodljivosti u obzir u elektrotehnici, za vijke i matice. Vijci od lakih metala ( A l C u M g , A l M g S i i dr.) upotrebljavaju se za spajanje dijelova od lakih metala u visokogradnji ili za dijelove od drva i umjetnih masa. Zbog niske granice tečenja manje su podesni za d i n a m i č k a i u d a r n a naprezanja. Konstrukcije od lakih m e t a l a spajaju se u sve većoj mjeri visokoopterećenim vijcima od austenitskog krom-nikalj čelika. Vijčani spojevi izloženi k o r o z i o n o m djelovanju dobivaju odgovarajuću površinsku zaštitu: nemetalni anorganski premaz, m e t a l n u prevlaku dobivenu uranjanjem u rastaljeni metal, galvansku prevlaku ili oplemenjivanje površine Tablica 32. Oznake i svojstva čvrstoće u N / m m 2 čelika za vijke i matice prema D I N 267, ( J U S M.BI.001 do 021) Oznaka čelika za vijke

3.6

4.6

4.8

5.6

5.8

6.6

6.8

6.9

8.8

10.9

12.9

14.9

Minimalna čvrstoća na vlak trM

340

400

400

500

500

600

600

600

800

1000

1200

1400

Minimalna granica tečenja

200

240

320

300

400

360

480

540

640

900

1080

1260

8

10

12

14

800

1000

8G

10 K

trT

Oznaka čelika za matice Naprezanje pri ispitivanju

4
Djelomično još važeća oznaka

400 4D

5

"1

6

500 5 D

600 5S

6S

6G

1200^

1400

2.1.

Pričvrsni vijci

87

difuzionim p o s t u p k o m . Galvanske prevlake i odgovarajuće debljine slojeva vidi u D I N 267 list 9. U posebnim slučajevima upotrebljavaju se vijčani spojevi od nerđajućih austenitskih čelika, k a d a su npr. izloženi utjecaju agresivnih plinova ili kiselina. Odgovarajuće čelike vidi u D I N 267 list 11.

2.1.3. Vijci i matice Vijci se p r e m a D I N 267 (JUS M.B1.001 i 021) proizvode u kvalitetama fino f, srednje m, srednje grubo mg i grubo g, a matice u m, mg i g. Razlikuju se m e đ u s o b n o po stanju površine i po točnosti mjera i oblika vijaka i matica. U strojogradnji prevladava kvaliteta m.

M.B1.117

M.B1134

M.BI.16 4

M.B1.136

M.B1.091

M.BI.210, 220

M.BI221

Slika 89. Izbor standardtiih vijaka s glavom (lijevo: broj DIN-a i kvaliteta izrade; desno: kvaliteta materijala kojemu treba dati prednost; dolje: broj JUS-a). Vijci DIN 960 i 961 (JUS M.B1.060 i 059) imaju fini navoj

Slika 89 pokazuje izbor standardnih vijaka s glavom. Utični vijci p r e m a slici 90 imaju donji uvojni dio s prijelaznim dosjedom i gornji dio s navojem za maticu. Uvojni dio se ne odvija; on sjedi čvrsto i o t p o r n o p r e m a vibracijama, učvršćen u u g r a d b e n o m dijelu. Za uvijanje služi p o s e b a n ključ. Završeci vijaka predviđeni za privarivanje D I N 525 imaju završetak bez navoja, koji se ili zavaruje ili privaruje na sastavne dijelove i t a k o ispunjavaju zadatke utičnih vijaka. T r e b a još s p o m e n u t i svome vijke i navojne zatike sa slike 91. S t a n d a r d n i krajevi vijaka prikazani su na slici 92.

2. Rastavljivi spojevi

88 za l

T

za SL

za SL

m

za SL

za

m

6

I

s

za

OO OQ OO

T

1

O
« 1

I

»

«=t=

1

za meke metale

I

5:

-a 1

Al

2?

OO

.J t3 1 M.B1.260.263

oo ođ

OO

oo f "j — od «o

oo os

Al

1

v

M.BJ. 261264 S l i k a 9 0 . I z b o r s t a n d a r d n i h u t i č n i h v i j a k a i s v o r n j a k a s n a v o j e m (lijevo: b r o j D I N - a i k v a l i t e t a izrade; desno:

kvaliteta materijala kojoj treba dati p r e d n o s t ; dolje: broj J U S - a ) . Krajevi za

m a t i c e u t i č n i h v i j a k a p r e m a D I N 833 i 8 3 6 (ovi s u s t a n d a r d i p o v u č e n i i z u p o t r e b e ) i m a j u f i n i n a v o j

55/-*

913-m

rfT

438-m

553-/37 RF=»PTI

ULLO

10.9,12.9

um M.B1.280

MM

270

9/5-/77

H

\7

u

5.818.8

109,119 74.5

W}5.8

411-tn

4

10.9,12.9 Vt.9

M.B1.282

t.6,5.8

10.9,12.9 V,.9

k6,5.8

M.B1.291

M.B1272

HM 281

S l i k a 9 1 . I z b o r s t a n d HM a r d n290 i h zatika s navojem i utičnih vijaka s cilindričnim n a s t a v k o m ( g o r e : broj D I N - a i kvaliteta izrade; dolje: kvaliteta materijala kojoj treba dati prednost, ispod kvalitete: broj JUS-a)

a)

b)

c)

d)

jfc

IL|J

e)

m

MJ

f) rf^h

g)

h)

i)

fh 4 ^ A U J

Slika 92. Z a v r š e c i vijaka p r e m a D I N 7 8 ( J U S M.B1.012) a) s t o ž a s t z a v r š e t a k ; b) lećast z a v r š e t a k ; c) c i l i n d r i č a n s k r a ć e n i z a v r š e t a k ; d) d o d a t a k za r a s c j e p k u ; e) c i l i n d r i č a n z a v r š e t a k ; j) c i l i n d r i č a n z a o b l j e n z a v r š e t a k ; g) z a b u š e n z a v r š e t a k ; h) šiljast z a v r š e t a k ; i) s t e p e n a s t z a v r š e t a k

Izbor s t a n d a r d n i h matica prikazuje slika 93. Matice za privarivanje (si. 94) D I N 928 i D I N 929 (JUS M.B 1.625) imaju s čeone strane četiri, o d n o s n o tri bradavice, kojima se privaruju na limove. S njima se i na t a n k i m limovima postiže ista opteretivost k a o i s m a t i c a m a D I N 934 (JUS M.B1.602). Njihova je u p o t r e b a vrlo racionalna, budući da z n a t n o olakšavaju m o n t a ž n e radove, osobito na teško pristupačnim mjestima. T r e b a još spomenuti uložene tuljke p r e m a slici 95, s vanjskim i unutarnjim navojem, koji su na kraju zarezani ili bušeni. Pri uvijanju u glatko izbušene rupe, oštri bridovi na zarezima ili p r o v r t i m a tuljka urezu se i usidre u stijenu izbušene rupe. Pričvrsni vijci uvijaju se o n d a u unutarnji navoj tuljka, isto k a o i u n o r m a l n e uvrte s navojem u dijelovima. S takvim uložnim tuljcima izvanredno se vijcima spajaju, čvrsto i trajno, dijelovi od lakih metala, sivog

89


lijeva, umjetnih masa, drva ili vlaknasta materijala. Jednostavnost upotrebe skraćuje vrijeme obrade, eventualno ušteđuje skupe alate i smanjuje škart. 93t-m,mg

936m.mg(od M8) »9-m (d0 MO) i39-m(do nm)

935-mlMo nm

6915-mg

555-g

5,6.8.10.12 H.B1.604.605

M.B1.604.605

M.B1.600 917-m

937m(*o trn)

937-m(od hm

982-m 985-m

5.6 M.B1.634

5.6 M.B1.634

M.B1.622.623

M. B1.602

562-m 1

II II

»

1—

mi-m.mg

6

6

H.B1.650

M.B1.655

8M6.8 546-m

M.B1.629

547-m

548-m

5 M.B1.661

5 UBI.662

93b-m.mg.g (od H12)

5.6.8.10

5.6,8.10

M.B1.630

M.B1.631

986-m

MM640 1804

•l

N.B1M1

5 H.B1.660

5 M.81.710

5 H.B1.711

Slika 93. Izbor standardnih matica (gore: broj DIN-a i kvaliteta izrade; dolje: kvaliteta materijala kojoj treba dati prednost; sa strane: broj JUS-a)

lim

Slika 94. Matica za privarivanje a) četverostrana matica D I N 928; b) šesterostrana matica DIN 929 (JUS M.BI.625); c) šesterostrana matica u privarenom stanju

a) DIN 69I5-W JUS M.B1.629

DIN 6916-CiS JUS M.B2.030

%,JUS

H.B2.032

Slika 95. Ensat-uložni tuljci (Kerb-Konus GmbH, Schnaitenbach)

DIN 6917-C 4-5 JUS M.B2.031

DIN69K-ID.9 JUS M.B 1.066

Slika 96. Vijčani spojevi u čeličnim konstrukcijama: a) limovi; b) U-nosači.; c) I-nosači

Na slici 96 predočeni su visoko čvrsti spojevi za čelične konstrukcije, tzv. HV-spojevi. Šesterostrani vijci i matice dobivaju slijedeći veći otvor ključa p r e m a onim u D I N 931 i 934 (JUS M.B1.060 i 602), t a k o da se m o g u čvršće pritegnuti.

90

2.

Provrte za_ vijke vidi u tablici 33.

Rastavljivi spojevi

^

Tablica 33. Provrti u mm za vijke [izvod iz DIN 69, (JUS M.BI.004)] Promjer navoja 3 3,5 4 5 6 7 8 10 12 14

Provrt fini 3,2 3,7 4,3 5,3 6,4 7,4 8,4 10,5 13 15

srednji 3,4 3,9 4,5 5,5 6,6 7,6 9 11 14 16

grubi 3,6 4,1 4,8 5,8 7 8 10 12 15 17

Promjer navoja 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39

Provrt fini

srednji

grubi

17 19 21 23 25 28 31 34 37 40

18 20 22 24

19 21 24

26 30 33 36 39 42

26 28 32 35 38 42 45

Promjer navoja 42 45 48 52 56 60 64 68 72 76

Provrt fini

srednji

grubi

43 46 50 54 58 62 66 70 74 78

45 48 52 56 62 66 70 74

48 52 56 62 66 70 74 78 82 86

78 82

2.1.4. Podloške osiguranja Da bi se izbjeglo povećanje p o t r e b n o g m o m e n t a pritezanja, a k o je površina nalijeganja neravna, k a o k o d lijevanih, kovanih ili valjanih dijelova pod glavu ili maticu koja se priteže stavlja se podloška. Podloške se ulažu i o n d a k a d a su vijci u dugoljastim provrtima, k a d a su površine nalijeganja mekše od vijaka ili k a d a su dosjedne površine kose p r e m a osi provrta, k a k o je to k o d U i T profila (vidi si. 96). Slično k a o k o d vijaka i matica, tako i kod p o d l o ž a k a p r e m a točnosti mjera i oblika, te kvaliteti površine, razlikujemo dvije izvedbe: srednju (do sada sjajnu) i grubu (do sada sirovu). Podloške su standardizirane: srednje po D I N 125 (JUS M.B2.011) i grube po D I N 126 ( J U S M.B2.012) za šestostrane vijke i matice, D I N 433 ( J U S pribl. M.B2.013) za cilindrične i poluokrugle vijke, D I N 1440 ( J U S M.B2.013) (srednje) za svornjake i D I N 1441 (pribl. J U S M.B2.013) (grube) za svornjake, D I N 7349 za vijke u teškim svornim ljuskama, D I N 7989 ( J U S M.B2.015) za šesto strane dosjedne vijke, D I N 9021 (JUS M.B2.014) (s n a r o č i t o velikim vanjskim promjerom) za specijalne svrhe. Pravilno pritegnuti vijci ne odvijaju se sami od sebe ni prigodom titrajnih ili u d a r n i h pogonskih opterećenja, jer je trenje u navoju i na površini nalijeganja glave dovoljno veliko (samokočnost). P r i g o d o m pritezanja tlače se m e đ u s o b n o bočne plohe navoja i sve plohe nalijeganja stegnutih dijelova, t a k o da se p o d tim t l a k o m površinske hrapavosti poravnaju. K o d prejakog pritezanja može u čitavom spoju doći do plastičnih deformacija, koje se nastavljaju za vrijeme p o g o n a (tzv. sjedanje) i vode k popuštanju prednaprezanja (naprezanje izazvano pritezanjem vijka) i labavljenja spoja. Pa ako samo prednaprezanje još i ne izazove plastičnu deformaciju, do nje može dovesti naprezanje pogonske sile koja se superponira s prednaprezanjem. Doklegod je uz utjecaj pogonskih dinamičkih sila opterećenja ostalo i z v j e j n a ^ e d n a p r e z a n j e , dotle ne olabavljuju vijci ili matice, tj. ne odvrću se sami od sebe. Za odvrtavanje treba još uvijek upotrijebiti m o m e n t da bi se veza rastavila. Do rastavljanja dolazi s a m o a k o se prednaprezanje zbog pojave tzv. sjedanja p o t p u n o izgubi. Osiguranja vijaka oblikom služe p r e m a tome za osiguranje protiv odvijanja,


91

a osiguranja silom k a o osiguranje protiv labavljenja, jer ta osiguranja svojim aksijalnim opružnim djelovanjem sprečavaju popuštanje prednaprezanja (sje danjem). Slika 97 pokazuje standardna osiguranja oblikom, slika 98 standardna osiguranja silom. K o d prvih se okretanje sprečava samim oblikom dijelova za osiguranje, dok drugi izazivaju aksijalno prednaprezanje navoja. a)

c)

b)

DIN 9i

"IH

DIN 93,

1USH.B2.U2

m

^

a) elastični prsteni D I N 127, 128, 7980 (JUS M.B2.110, 113, 111); b) elastični prsteni u izvijenoj i zakrivljenoj izvedbi DIN 137 (JUS M.B2.136); c) zupčasta ploča A (vanjsko ozubljenje) D I N 6797 (JUS M.B2.150); d) zupčasta ploča J (unutarnje ozubljenje) D I N 6797 (JUS M.B2.150); e) lepezasta ploča A (vanjsko ozubljenje) DIN 6798 (JUS M.B2.I51); f) lepezasta ploča F (unutarnje ozubljenje) DIN 6798 (JUSM.B2.151); g) sigurnosna matica DIN 7967 (JUS M.B2.155); h) samoosiguravajuće šesterostrane matice D I N 982 i 985 (JUS M.B1.622)

Elastični prsteni, elastične ploče i zupčaste ploče stavljaju se ispod glave vijka ili matice. O n e osiguravaju aksijalnim opružnim djelovanjem i povisuju m o m e n t odvrtavanja. O v a m o spadaju i rebrasti tanjurasti osigurači, tzv. Schnorr-osigurači. Elastični prsteni (prstenaste opruge) sa zaštitnim obodom vidi u D I N 6913. Matice za osiguranje, D I N 7967 (JUS M.B2.155), izrađene od pernog čelika, pritežu se k a o protumatice. Samoosiguravajuće šestorostrane matice (Elastic Stop matice) D I N 985 (JUS M.B 1.622) imaju uložak od plastične mase, p o d trgovačkim nazivom vulkanfiber, koji pritiskuje elastično na navoj vijaka. U novije vrijeme p o d m e ć u se elastične ploče od plastike i kombinirane ploče čelik-umjetna guma. I tekuće umjetne smole u k a p a n e između svornjaka i

92

2.

Rastavljivi spojevi

matice osiguravaju protiv odvijanja n a k o n što o t v r d n u . Nadalje, ima matica sa radijalno u m e t n u t i m plastičnim čepovima, koji elastično pritiskuju na navoje. Z b o g laganije m o n t a ž e i demontaže vijci se m o g u opremiti i pločama i sigurnosnim elementima, koji su t a k o povezani uz vijak da se ne mogu izgubiti (si. 99).

a)

b)

c)

d)

e)

Slika 99. Vijci s osiguranjem povezanim uz vijak D I N 6900 a) šesterostran vijak DIN 933 (JUS M.B1.053) s pločom A D I N 6902; b) šesterostran vijak D I N 931 (JUS M.B1.031) s pločom B D I N 6902 i elastičnom pločom D I N 6904; c) cilindričan vijak D I N 912 (JUS M.B1.120) s pločom B DIN 6902; d) lećast vijak D I N 7985 (JUS M.B1.118) s pločom B DIN 6902 i elastičnom pločom DIN 6904; e) lećast upušten vijak D I N 7988 (JUŠ M.B1.144) s lepezastom pločom V DIN 6907

Visokočvrsti vijci sa visokom granicom tečenja m o g u se odgovarajuće visoko prednapregnuti. Č a k i o n d a k a d a na spoju d o đ e do sjedanja, ipak još ostaje dovoljno prednaprezanje. To je razlog da vijcima počev od kvalitete 8.8 općenito ne treba osiguranje.

2.1.5. Tok sila, zarezno djelovanje, oblikovanje K o d pritezanja vijčanog spoja dolazi do rastezanja vijka, d o k spojeni dijelovi bivaju stlačeni. Zatvoreni tok sila za prolazni i zatiČni vijak prikazuje slika 100. P r e m a p r i k a z a n o m smjeru, strelice usmjerene p r e m a gore označuju vlačno, dok strelice sa smjerom p r e m a dolje označuju tlačno naprezanje onih dijelova u kojima se te linije sila nalaze. T l a č n a naprezanja vijcima spojenih dijelova ne ograničuju se s a m o na područje ispod glave vijka, nego se stožasto šire p o d 45° do mjesta sastava dijelova. Budući da se matica aksijalno tlači d o k se vijak rasteže, nastaju razlike uspona između unutrašnjeg i vanjskog navoja, koji prouzročuju progibe poje dinih navoja. Budući da su ti progibi najveći u blizini površina nalijeganja matice i dijelova u spoju, sila se neće jednoliko razdijeliti, pa nosi obično samo prvih 6 navoja. N a k o n što je u p r v o m navoju dostignuta granica tečenja, u njemu se pri povećanju opterećenja neće više povećati naprezanje, sve d o k se postepeno u svim navojima ne postigne granica tečenja. Povećanje opterećenja vodi, p r e m a tome, k jednoličnijoj raspodjeli sila, ali i nepoželjnoj plastičnoj deforma ciji navoja. ^ ^ ^ ^

93


s utičnim vijkom

Nejednolična raspodjela sile smanjuje d i n a m i č k u izdržljivost vijaka. Matice u obliku manšete i vlačne matice poboljšavaju raspodjelu sile (slika 101), jer su djelomično opterećene na vlak, k a k o se to vidi iz t o k a sila. raspodjela

opterećenja

c)

'

|S r^ V d)

Slika 101. Deformacija navoja i raspored sila a) navoj nakon pritezanja; b) veza pomoću tlačne matice; c) veza pomoću matice s utorom: d) spoj s vlačnom maticom

94


Nasilnim razaranjem nekog spoja preopterećenjem p u k n u t će navoj matice, ili navoj vijka, ili će vijak pući u jezgri (slika 102). Prva dva slučaja mogu nastati s a m o a k o ima p r e m a l o nosivih navoja. Budući da je presjek odreza unu tarnjeg navoja (matice) veći od presjeka odreza vanjskog navoja (vijka), d>d3, lom će nastati najprije u navoju vijka, ukoliko su i vijak i matica od j e d n a k o g materijala. Vijčani je spoj izdržjjiviji a k o se pri preopterećenju ne istrgne navoj, nego se lomi jezgra vijka. To iziskuje minimalnu dubinu uvijanja m (u d a n o m slučaju visina matice m), koja je ovisna o finoći navoja d/P. P r e m a iskustvu p o t r e b n a j e :

Slika 102. Nasilno razaranje vijčanog spoja; a) navoj matice otkinut; b) navoj vijka otkinut; c) jezgra vijka slomljena

Za matice ili konstrukcione dijelove od lakih metala preporučuje se rn^ld. Visina normalnih šestorostranih matica D I N 555 (JUS M.B 1.600) i D I N 934 (JUS M.B1.602) iznosi mm0,8 d. Ako za njih b i r a m o materijal vijka i materijal matice tako da je minimalna čvrstoća a M vijka j e d n a k a ispitnom naprezanju avL matice (vidi tablicu 32), o n d a je osigurano da se u slučaju preopterećenja lomi vijak (svornjak) ali ne dolazi do toga da navoj bude istrgnut. Z b o g prevelikog pritezanja vijčanog spoja bokovi navoja se tlače toliko, da se navoj zariba. Ako je najmanja dubina uvijanja [jednadžba (46)] o d r ž a n a i a k o su vijak i matica, o d n o s n o dijelovi u spoju, izrađeni od materijala različite čvrstoće, ne treba se bojati zaribavanja. Na svornjaku vijka razlikujemo presjek preko kojeg se prenosi naprezanje, As, k a o stvaran presjek i presjek jezgre A.}, k a o najuži presjek u snopu silnica (slika 103). Naziv presjek p r e k o kojeg se prenosi naprezanje zapravo i nije posve opravdan, budući da tok silnica ne doseže njegov vanjski rub, pa on zbog toga ostaje bez naprezanja. Na presjek p r e k o kojeg se prenose napre zanja odnose se međutim, l o m n o naprezanje a u i granica tečenja a T (vidi tablicu 32). K o d pritezanja se presjek jezgre vijka napreže na vlak i torziju. Vlačno naprezanje povisuje se o n d a još i pogonskim uzdužnim opterećenjem. Urezani navoji su zarezi koji sprečavaju rastezanje i povećavaju granicu loma i granicu tečenja, ali smanjuju čvrstoću oblika, o d n o s n o dinamičku izdržljivost. Slika 104

95


prikazuje smanjenje čvrstoće oblika i povećanje granice tečenja u zavisnosti od načina izrade, u o d n o s u na glatke elemente bez navoja. Slika 103 prikazuje raspodjelu naprezanja na presjeku jezgre zbog djelovanja zareza. a)

b)

c)

Slika 103. Raspored naprezanja u jezgri vijka a) nazivno naprezanje <7K u jezgri; b) stvarni presjek As; c) presjek jezgre Ai 900 z N/mm 800

Slika 104. Čvrstoća oblika vijka M8 od čelika za poboljšanje C45 (Č. 1530) a glatki svornjak bez obrade; b glatki svornjak bez obrade hladno očvršćen; c jezgra s navojem, hladno očvršćena, navoj valjan; d jezgra s navojem hladno očvršćena, navoj rezan; e jezgra s navojem hladno očvršćena, navoj valjan i žaren; ero čvrstoća oblika,
oblika

Utjecaj zareza može se ublažiti: 1. povećanjem polumjera zaobljenja JR u korijenu navoja, 2. izradom vijka i položajem matice k a k o to pokazuje si. 105, što omogućuje da se ispod prvog nosivog navoja može izvesti jače zaokruženje svornjaka, 3. izborom materijala matice s velikom granicom rastezanja, što povećava sposobnost deformacije, 4. n a k n a d n i m valjanjem korijena navoja urezanih, ubrušenih ili uvaljanih navoja, n a k o n izvršene toplinske obrade (žarenje). T i m e se stvaraju vlastiti tlačni naponi, koji smanjuju vršna vlačna naprezanja od prednaprezanja i od pogonske sile, 5. nitriranjem ili cementiranjem bokova, što t a k o đ e r stvara vlastite tlačne napone.

96


Sve promjene presjeka izazivaju vršna naprezanja, koja rastu s oštrinom prijelaza. O n i se javljaju između struka i navoja i eventualno između struka i glave (struk je dio vijka bez navoja, a svornjak dio koji nosi navoj). Vršna naprezanja nisu tako visoka kao u jezgri, ali m o g u postati o p a s n a pri d o d a t n o m naprezanju na savijanje, npr. pri kosom nalijeganju glave. Vršna naprezanja posve nestaju a k o se prijelaz na struk zaobli na a^.d( (slika 106). U d a r n o opterećeni vijci izvode se k a o tzv. elastični vijci, koji se od krutih razlikuju po t o m e što im je struk sužen na d{—0,6 do 0,8 d (slika 106). Elastični vijci djeluju radi veće elastičnosti prigušno na udar. Nitriranje, cementiranje ili valjanje korijena povisuje granicu tečenja struka '////A d o o k o 100%. Vijčani spojevi s elastič nim s t r u k o m : vidi D I N 2510 ( J U S M.BI.031 i 265) (vijčani svornjaci, matice, čahuraste matice, elastične ljuske).

Slika

105.

Matica koja prelazi preko navoja vijka

crto a)

i

Slika 106. Razni elastični vijci a) oblici; b) primjeri ugradnje prema DIN 2510 (JUS M.B 1.021)

OD

"Ni

97


2.1.6. Sila prednaprezanja, pritezni moment Pritezanjem vijka stvara se u presjeku jezgre naprezanje od pritezanja cr pr . Njegova je veličina u velikoj mjeri ovisna o osjećaju kojim monter priteže vijak pa se dobivena naprezanja rasipaju u širokim granicama (si. 107). Očekivanu silu prednaprezanja (si. 108) treba izračunati iz: sila prednaprezanja Fp u N A. u mm

F p = /4j-cr p r

(47)

sila prednaprezanja, 2

presjek jezgre vijka (tablica 30)

o-pru N/mm

2

prednaprezanje (pri pažljivom pritezanju, uz osjećaj da se ne pretegne, prema slici 107 obično srednja vrijednost područja rasipanja).

1

N/mm t50

^350 o 300 | 250

I

| 200

i i

HO

i

<

jodručje rasipanja

////

100

./SS*

50 5 10 15 ZO 25 30 35 fOmm

Slika 108. Sila predzalezanja F i moment pritezanja T

promjer navoja d -

Slika 107. Naprezanje od predzatezanja u jezgri vijka, uz osjećajno pritezanje

T a n k i vijci pritegnuti pažljivo p r e m a osjećaju, čvršće su stegnuti nego debeli. Z b o g toga za tanke vijke treba upotrijebiti materijale s visokom granicom tečenja. Visoko napregnuti vijčani spojevi kojima se pridaje posebna važnost pritežu se momentnim ključevima, koji iskapčaju pri dosizanju postav ljenog m o m e n t a pritezanja. Željenu silu prednaprezanja (si. 108) m o ž e m o izračunati približno: Moment pritezanja Tpr u Ncm Fp u N P u cm

d-, u cm Z) u cm

T ~F

/ I 0,16 P + p

d2 + Dsr\ —

moment pritezanja potrebna sila prednaprezanja, uspon navoja (tablica 30), koeficijent trenja na bokovima navoja i na glavi vijka čelične vijke, srednji promjer navoja (tablica 30), srednji promjer površine glave - 0,5 (D V + DJ

(48)

%0,2 za

2.1.7. Dijagram deformacija, diferencijalna sila, najveća i najmanja sila Ako vijčani spoj (slika 109a) pritegnemo silom F P o n d a se svornjak vijka rastegne i p r o d u ž i za
98

2.

Rastavljivi spojevi

Prednaprezanje spoja prikazuje se grafički t a k o da linearno nanesemo produženje k a o pozitivnu, a skraćenje kao negativnu promjenu oblika (slika 110a). Obje se linije sastaju kod F P kao zajedničke sile koje djeluju i na,vijak i na dijelove u spoju. N a s t u p i li pogonsko uzdužno opterećenje F, koje nastoji da sastavne dijelove odvoji j e d n o g od d r u g o g (slika 109 c), vijak će se produžiti za e, d o k će se ranije skraćenje dijelova u spoju vratiti za e (slika 110 b). Vijak je t a d a opterećen najvećom silom F m a x , d o k su dijelovi u spoju, naprotiv, optere ćeni najmanjom silom F m i n . Njihovu razliku čini p o g o n s k a sila F (slika 110b). T a k o nastali dijagram zove se dijagram deformacija.

Slika 110. Dijagram sila i deformacija u vijčanom spoju a) predzatezanje; b) opterećen jednosmjerno promjenljivom pogonskom silom, uz veliko produljenje vijka i malo skraćenje spojenih dijelova; c) opterećen jedno smjerno promjenljivom pogonskom silom, uz malo produljenje vijka i veliko skraćenje spojenih dijelova; cl) kod malog predzatezanja i kod velike pogonske sile

P o r a s t o m promjenljivog p o g o n s k o g opterećenja F raste sila u vijku od F P n a F m a x , a pri smanjenju pogonske sile vraća s e o d F m a x n a F p . Titrajno naprezanje se u vijčanom spoju pojavljuje samo u opsegu diferencijalne sile F d . Pri m a l o m o d n o s u eB/es (slika 110b) bit će sile F m a x i F d relativno male, a pri velikom o d n o s u (slika 110c) velike. Iz toga slijedi da su spojevi krutih dijelova s elastičnim vijcima najpovoljniji. Elastični vijci snizuju, u o d n o s u na krute, naprezanje jezgre. Ako vijčani spoj samo n e z n a t n o p r e d n a p r e g n e m o , ali ga o p t e r e t i m o s toliko velikom p o g o n s k o m silom da je sila F m j n = 0, o n d a se u pogonu dijelovi u spoju odvajaju j e d a n od drugog pa nastaje labav spoj sa zrač nošću Ae (slika HOd). Promjenljiva p o g o n s k a sila F izazvat će t a d a neku

99


vrst u d a r n o g naprezanja, koje vodi k lomu vijka zbog u m o r n o s t i ili do p o t p u n o g gubitka prednaprezanja, a time do odvijanja vijka ili matice. Pred naprezanje m o r a stoga biti toliko visoko da to ne može nastati, a da i tzv. sjedanje za vrijeme p o g o n a ne škodi spoju. Za projektne proračune može se uzeti Fp « 2 do 3F. Povišenje sile iznad sile prednaprezanja je diferencijalna sila

iz

Fd — F

e

6s

(49)

^ l+eB/es

G r u b i m približavanjem može se izračunati odnos odnosa: eJeo «„ , ^ B/ s 3/c0 27s 2

£ v u N/mm Is u mm 5 u mm 2 E u N/mm k0

skraćenja

i

produženje

1 27 E

(50) '

v

modul elastičnosti materijala vijka, stegnuta dužina dijelova u spoju (si. 109), pojedinačne debljine stegnutih dijelova u spoju, modul elastičnosti stegnutih dijelova u spoju, 2 faktor oblika «1 kod krutih vijaka, &d fd ( kod elastičnih vijaka, gdje je d( smanjeni promjer struka vijka (vidi si. 106).

U vijčanom spoju bit će o n d a najveća sila

Fmax = Fp + Fd

(51)

najmanja sila

Fmin = Fmax-F

(52)

2.1.8. Čvrstoća uzdužno opterećenih vijaka Da bi se izbjegle plastične deformacije, vijak ni na kojem mjestu ne bi trebao biti napregnut p r e k o 0,8 granice tečenja. Budući da je granica tečenja u dijelu vijka koji nosi navoj viša od one u g l a t k o m struku, zbog smanjenja mogućnosti tečenja, vlačna naprezanja r a č u n a m o u presjeku koji preuzima naprezanja, a koji je i veći od presjeka jezgre, pa je stoga: vlačno

naprezanje

u

presjeku

koji

prenosi

a=^ < ; 0 , 8

naprezanje: ffT

( 5 3 )

a u N/mm 2 vlačno naprezanje u naponskom presjeku, Fmax u N najveća sila u vijku prema jednadžbi (51), As u m m 2 presjek preko kojeg se prenosi naprezanje (vidi tablicu 30),
K o d elastičnih vijaka vlačno naprezanje u elastičnom (suženom) struku ne smije doseći granicu tečenja, pa je stoga: vlačno naprezanje u elastičnom struku

cr = F m a x / ^ f ^ 0 , 8 crT

(54)

a u N/mm 2 vlačno naprezanje u elastičnom struku, A r u mm 2 presjek elastičnog struka s promjerom d{ (vidi si. 106).

K o d d i n a m i č k o g naprezanja, dakle k o d jednosmjerno ili izmjenično p r o mjenljive pogonske sile (slike 110 b i c) bit će a m p l i t u d a naprezanja svedena 7*

100


na presjek jezgre, jer kroz taj presjek teče tok sila. O p ć e n i t o se naprezanje uzima do o k o 0,7 od amlitude čvrstoće oblika, pa je p r e m a t o m e : amplituda

naprezanja

a u N/mm F,uN As u mm

2

rjAo u N/mm 2

(55)

aa = 0,5 FJAÔ,! aA0

amplituda naprezanja u jezgri vijka, diferencijalna sila prema jednadžbi (49), presjek jezgre vijka (vidi tablicu 30, str. 85), amplituda čvrstoće oblika jezgre vijka prema jednadžbi (56) (vidi i sliku 104).

G r u b i m približavanjem bit će: amplituda

čvrstoće

(7AO u N/mm k2 2 aA u N/mm

2

oblika

(56)

a A O ' ; k | k^ • a.

amplituda čvrstoće oblika jezgre vijka, faktor načina izrade prema tablici 34, faktor oblika matice prema tablici 34, amplituda čvrstoće rezanog ili valjanog vijka prema slici I 11 (normalan slučaj).

Tablica 34. Konstrukcioni faktor i faktor matice za vijke (gruba procjena!) Izrada

rezano ili valjano

profil naknadno tlačen

k.

1

1,2

poboljšan -valjan 1,3

profil kaljen

jezgra naknadno valjana

1,4

1,6

Matica

tlačna matica

prekrivena matica

matica s utorom

Al-matica

SL-, Bzmatica

vlačna matica

ki

1

1,05

1,1

1,1

1,15

1,2

20

hQ

60

80 100 120 140 160 180 200 finoća navoja d/8—Slika 111. Amplituda čvrstoće jezgre rezanog ili valjanog vijka (orijentacioni podaci)

101


Statički opterećene krute vijke treba računati p r e m a jednadžbi (53), a statički opterećene* elastične vijke p r e m a jednadžbi (54). Dinamički opterećeni kruti vijci računaju se p r e m a j e d n a d ž b a m a (53) i (55), a dinamički opterećeni elastični vijci p r e m a j e d n a d ž b a m a (54) i (55). K o d čeličnih konstrukcija ne uzima se u obzir sila prednaprezanja, a za vlačna naprezanja jezgre uzima se pogonska sila sama i uspoređuje s dopuštenim naprezanjem: vlačno naprezanje jezgre

as = FIA-}

(57)

rjv u N/mm 2 vlačno naprezanje jezgre samom pogonskom silom, F u N pogonska uzdužna sila u vijku, A- u mm 2 presjek jezgre vijka (vidi tablicu 30).

Dopuštena vlačna naprezanja jezgre samom p o g o n s k o m silom, p r e m a tab lici 35. K o d pretežno mirnog' opterećenja dovoljno je i u strojarstvu prednapregnute vijke računati p r e m a jednadžbi (57). K a o d o p u š t e n o vlačno naprezanje jezgre uzima se općenito c r v d o p ^ 0,65 cr T . Pri d i n a m i č k o m naprezanju može se za približni p r o r a č u n s j e d n a d ž b o m (57) uzeti c r v d o p ^ 0,3 c r T . Tablica' 35. Dopuštena naprezanja ( N / m n r ) za vijčane spojeve u građevnim čeličnim konstrukcijama prema D I N 1050 (JUS C.B0.500) i u gradnji dizalica prema D I N 15018, (JUS M . D l . 0 2 0 do 050) (prijedlog) Dosjedni vijci DIN 7968 ( J U S M.BI.061) 5.2 2 ) 4.6 1 ) Područje gradnje

Naprezanje

opterećenje H HZ

Visokogradnja

opterećenje H HZ

Sirovi vijci DIN 7990 ( J U S M.B1.068) 4.6 1 ) 5.2 2 ) opterećenje H HZ

opterećenje H HZ

112

112

150

150

112

112

100

110

140

154

100

100

140

160

210

240

I 12

126

112

128

168

192

70

80

280

320

420

480

240

270

280

320

420

480

160

180

vlak Dizalice Visokogradnja Dizalice 1 )

odrez

x..

bočni tlak

a.

Visokogradnja Dizalice')

140

|

154

70

!

80

i

+-

!

160

180

') Za dijelove od Si 33, odn. Č. 0000 ili St 37 Č. 0360 2 J

) Za dijelove od St 46, C. 0480 ili St 52, Č. 0561

) Samo za višerezne spojeve: kod jednoreznog 5:0.87 od vrijednosti.

2.1.9. Oblikovanje i proračun poprečno opterećenih vijaka Za prijenos poprečnih sila, na primjer kod dviju polovina spojke, upotreb ljavaju se uglavnom: 1. Dosjedni vijci D I N 609 i 610 (JUS M.B 1.064 i 065), (si. 112a), u čeličnim konstrukcijama D I N 7968. Struk vijka m o r a nalijegati prileglim dosjedom u provrt, da zbog zračnosti ne budu prošireni udarima. Z b o g njihovog točnog nalijeganja prikladni su i za prijenos promjenljivih sila. Dosjedni vijci fiksiraju spojene dijelova točno jedan prema drugome.

102

2.

Rastavljivi spojevi

2. Stezne ljuske (tuljci) D I N 7346 (lake) i D I N 1481 (teške), od pernog čelika (čelika za opruge) (slika 112b). O n e su p r o r e z a n e po duljini i dovoljno je da provrti b u d u s a m o bušeni, budući da se elastično naslanjaju na stijene provrta. Njihova elastičnost ublažuje udare. 3. Elastični tuljci izrađeni od čelika St 60, Č. 0645 (si. 112c), moraju, k a o i dosjedni vijci, sjesti u provrt prileglim dosjedom, ali m o g u prenijeti veće sile nego dosjedni vijci. Nisu obuhvaćeni s t a n d a r d o m . 4. Prolazni vijci D I N 601, 912 i 931 (JUS M.B 1.050, 120 i 051) (slika 112d), koji se moraju toliko snažno pritegnuti da se p o p r e č n a sila F prenese trenjem naležnih površina dijelova u spoju. O n i su najjeftiniji, ali nisu prikladni za u d a r n e , a naročito za izmjenično promjenljive sile. Da se osiguraju položaji dijelova u spoju, p o g o d n o je d o d a t i zatike.

Slika 112. Poprečno opterećeni vijčani spojevi a) dosjedni vijci; h) stezne ljuske; c) elastični tuljci; cl) prolazni vijci s maticom

Dosjedni vijci, stezne ljuske i elastični tuljci n a p r e g n u t i su k a o zakovice na odrez i naprezanje b o k o v a p r o v r t a i stoga j e : naprezanje na odrez naprezanje bokova provrta F u N T 3 u N/mm 2 A u mm 2 cr, u N/mm 2 cl u mm s u mm

Ta

= F/A

F o,—-— d•s

(58) (59)

poprečna pogonska sila na jednom vijku, naprezanje na odrez, mjerodavni presjek vijka ili drugih elemenata opterećenih na odrez, naprezanje bokova provrta, vanjski promjer nosećeg dijela vijka ili elementa opterećenog na odrez, najmanja nosiva duljina na vijku ili elementu opterećenom na odrez.

Dopuštena naprezanja za visokogradnju i gradnju dizalica vidi u tablici 35. U strojarstvu se može uzeti T a d o p ~ 0 , 6 a T za m i r n o opterećenje £s0,4 a T za promjenljivo opterećenje, ako je a T granica tečenja materijala vijka, o d n o s n o elastičnog tuljka. Za naprezanje b o k o v a provrta vrijedi otprilike f j l d o p « 0 , 7 5 a M za mirno opterećenje, » 0 , 6 fj M za jednosmjerno i izmjenično promjenljivo opterećenje. Pri t o m e je fj M najmanja vlačna čvrstoća materijala vijka, elemenata opterećenih na odrez ili dijela u spoju. Za stezne ljuske može se, nezavisno o d vrste opterećenja, uzeti T a d o p « 3 0 0 N / m m 2 , o- l d o p p a k p r e m a materijalu dijelova u spoju. Svaki vijak stvara o t p o r trenja ^ 0 • F P a k o je F P sila prednaprezanja, a ^ 0 koeficijent trenja mirovanja na površinama nalijeganja dijelova u spoju. Ako spoj treba sam da drži o t p o r o m trenja, o n d a p o g o n s k a sila F ne smije

103

2.2. Pokretni vijci

porasti na veličinu o t p o r a trenja (opasnost od klizanja!). Pretpostavimo da je za metale p.Q&0A2 t a d a za taj primjer vrijedi: sigurnost prianjanja Fp u N F u N

Sh=li0

• Fp/Fzt0,12 FP/F^ 1,3

(60)

sila prednaprezanja vijka [u danom slučaju jednadžba (47)], pogonska sila za pojedini vijak.

2.2. Pokretni vijci (vijčani pogoni) 2.2.1. Navoj, materijali Vijke p o m o ć u kojih se okretno gibanje pretvara u uzdužno nazivamo vretena. Takvi su primjerice matice vretena na tokarilicama, tlačna vretena na prešama, ventilska vretena na zapornim o r g a n i m a i si. Jedan primjer pokazuje slika 113.

Slika 113. Vijak za pokretanje u suportu stroja

Budući da oštri navoji imaju premale uspone, vijci za pokretanje najčešće dobivaju trapezni navoj D I N 103 (JUS M.B0.060 do 064) (slika 114a, tablica 36 i si. 115). Plosnati navoji (si. 114b) rade doduše s manje trenja, ali se teže izrađuju. Za plosnati navoj nema s t a n d a r d a i jedva se još upotrebljavaju. Za primanje jednostranih tlačnih sila naročito su prikladni pilasti navoji D I N 513 (JUS M.B0.070 do 074) si. 114c, tablica 36 i si. 115). Njihovi bokovi, koji leže gotovo o k o m i t o na smjer pritiska, bolje primaju uzdužne sile nego šiljati navoji. a) i) c)

Slika 114. Navoj vijka za pokretanje (P korak, /j kut profila, /i3 dubina navoja, Hl nosiva dubina navoja, R polumjer zaobljenja, cl promjer navoja,
Brže uzdužno gibanje matice vretena m o ž e m o postići viševojnim vrete nima (si. 116), k o d kojih se oko jezgre ovija više navoja (n navoja) j e d n a uz drugi.

104


Uspon

(61)

Ph = Pn

P u mm korak navoja = uspon jednovojnog navoja, ii broj navoja. Tablica 36. Dimenzije (mm) irupcznog i pilaslog navoja Pilasti navoj D I N 513 do 515, (JUS M.B0.070 do 074)

ISO trapezni navoj D I N 103, (JUS M.B0.060 do 064) P

P

"i

1,5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12

0,9 1,25 1,75 2,25 2,75 3.5 4 4,5 5 5,5 6,5

0,75 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6

(/,=

_.

0.15 , 0.25 0.25 0.25 0.25 0,5 0.5 0,5 0,5 0.5 0,5

i

j .

14 16 18 2(1 22 24 28 32 36 40 44

i i | | \

j !

h, 8 9 10 11 12 13 15 17 19 21 23

•

P

Ri

Hi

7 8 9

"

"\

i i l l l

10 11 12 14

;

1

i6 18 20 22

; |

i 1

I i

2 3 4 5 6 7 8 9 10

j_

_

i

1.74

! 2,60 i 3,47 i 4,34 i 5,21 1 6,07 6,94 :

7,8i 8,68

1

j 1

i i j i ! :

i |

P

R

//,

0,25 0,37 0.50 0,62

1,5 2,25 3 3.75 4,5 5,25 6 6,75 7,5

0,75 ', 0,87 | 0,99 i 1,12 | 1,24

i

R

12 14 16 18 20 22 24 26 28

10,41 12,15 13.88 15,62 17,33 19,09 20.83 22,56 24,30

9 111,5 12 13,5 15 16,5 18 19.5 21

i

1,49 1.74 '; 1.99 2.24 !

2,48 2,73 2.98 3,23 [ 3,48

:

i

tl2 = tl - 0 , 6 8 2 P,

/ - 0 , 5 P,
II,

|.

i

1

/».,

tl^cl -21,,

mm 44

36 red kojem treba dati prednost

24

20

7 ....... t

1,5 8 10 12 16 2021, 32 4/? 52 70 90 120 200 300 mm 28 60 80 100 220 promjer navoja ri -

Slika 115. Kombinacija za ISO-trapezni navoj DIN 103 (JUS M.B0.060 do 064) (vri jedit će vjerojatno i za pilast navoj)

Slika 116. Jednovojni ili viševojni navoji a) jednovojni trapezni na voj; b) peterovojni trapezni navoj

2.2. Pokretni vijci

105

D o b r e uvjete klizanja na b o k o v i m a stvaraju matice od bronce [Al-bronca D I N 1714 (JUS C.D2.303 i 104), kositrena bronca D I N 1705 i 1716 (JUS C.D2.102 i 305) te crveni lijev D I N 1705. Vidi tablicu 74 i 75 str. 202 i 203] ili sivi lijev kod kaljenih čeličnih vretena. 2.2.2. Sile, trenje, iskoristivost, samokočnost Na vreteno sa slike 117 a tlači matica opterećena pogonskim pritiskom F. Nju treba okretanjem vretena podignuti, tj. treba okretati ručno kolo. Matica se dakle, sama ne okreće, o n a podiže npr. teret koji na nju djeluje silom F.

Slika 117. Podizanje tereta s vijkom za pokretanje a) shema pogona; b) hod vretena; c) sile matice na razvijenu plohu navoja vretena;
Navoj matice tlači svojim bokovima na bokove navoja vretena. Uz pretpos tavku jednoličnog nošenja svih bokova, zamišljamo da je u k u p n a sila razdije ljena na pojedine bokove obuhvaćena j e d n o m normalnom silom Fn, sa hvatištem u jednoj točki na središnjici boka. P r e m a tome, ta sila stoji o k o m i t o na bok vretena. Z b o g prikaza odnosa sila, i to djelovanja sile matice na vreteno, iscrtan je na slici 117 b jedan navoj i predočen u razvijenom stanju na slici 117c.

106

2.

Rastavljivi spojevi

N o r m a l n a sila F n stvara o t p o r trenja Fn- l i , gdje je \x koeficijent trenja. Sila F n rastavlja se u n o r m a l n u uzdužnu silu F x i radijalnu silu Fr. Sila F, daje sa F n • li rezultantu R. Sile F, i R zatvaraju m e đ u s o b n o kut trenja q ' . Rezultanta R rastavlja se sada na o b o d n u silu F t i aksijalnu pogonsku silu F. Da bi se s vretenom ta sila F mogla savladati, t r e b a vreteno na b o č n o m promjeru d 2 okretati o b o d n o m silom F t , tj. sa momentom torzije vretena

T— Ft • r2

(62)

Tu Ncm moment torzije vretena, F, u N obodna sila na srednjem promjeru vretena, r2 u cm srednji polumjer d2/2.

Iz slike

117c proizlaze slijedeći geometrijski o d n o s i :

P t a n a = — ( 6 3 ) d2 • iz

a t

a

n

Q

'

=

- J l -

cos p

(64)

sa lix0,03 do 0,05 s čisto d o r a đ e n i m i d o b r o p o d m a z a n i m bokovima. j3 = 15° k o d trapeznog navoja i j8 = 3° k o d pilastog navoja. Obodna sila pri dizanju

FX=F • t a n (a + q ' )

(65)

K o d j e d n o g okreta podigne se teret za u s p o n P h i time se obavlja korisna radnja F • P h . Na vretenu je za ovo dizanje p o t r e b n a radnja F t • d2- n. O d n o s ovih dviju radnji je •

i

•

•

•

j .

iskoristivost pri dizanju

nh=

F' Ph

t a n a

= (66) Ft-d2-n t a n ( a + Q') Ako na vreteno ne djeluje okretni m o m e n t (ručno kolo slobodno), sila F p o k r e n u t će vreteno okretanjem natrag. Budući da je smjer okretanja promije njen, promijenit će se i o t p o r trenja, u s u p r o t a n smjer. Sila F matice djeluje stoga na vreteno sa: obodnom silom spuštanja

F t = F • t a n (a — q')

(67)

Korisni rad je sada F t • d2- n, a potrebni r a d F • P h . Stoga je iskoristivost pri spuštanju

ns=

*

%

F • Ph

— ~~—~—~ tan a

$&)

Ako je q' ^ a, o n d a je t a n (a — q') ^ 0, t a k o da je i ns^ 0. To je samokočnost i nijedna, bilo k a k o velika sila F, nije u stanju vreteno okretati natrag. Spuštanje je onda, k a o i pri odvijanju pričvrsnih vijaka, moguće samo okretnim m o m e n tom u suprotnu smjeru. S a m o k o č n o s t je često poželjna k a o osiguranje protiv p o v r a t n o g h o d a vretena. Još treba uzeti u obzir da se vreteno p o d u p i r e na aksijalni ležaj koji drži ravnotežu pogonskoj sili F. P r i okretanju vretena m o r a se svladavati i trenje F • p:a, koje nastaje na površini naslanjanja ojačanja vretena na ležaj (slika 117d). P r e m a tome, p o g o n u (ručno kolo) treba d o d a t i daljnji m o m e n t okretanja i t o :

107

2.2. Pokretni vijci

moment trenja ležaja TûNcm F u N p

Rsr u cm

(69)

TK = F • p.a- Rsr

moment trenja ležaja, opterećenje (pogonska uzdužna sila), koeficijent kliznog trenja na površini naslanjanja ojačanja vretena na ležaj, «0,05 za dobro podmazivanje mašću, ss 0,005 ako je oslonac uvaljnom ležaju, srednji polumjer oslonca, odnosno ležaja.

Za podizanje matice opterećene silom F treba na r u č n o m kolu upotrije biti: pogonski moment okretanja

TpT=T+TR = F- t a n (a + fi") r2 + F• pia • Rsi

(70)

T i m e se znatno pogoršava stupanj korištenja takvog vijčanog pogona. Tri dizanju se u j e d n o m okretaju obavlja koristan rad F'• Ph, na r u č n o m kolu p o t r e b a n je za to pogonski rad F t • d 2 • n+F • /ia • Dsr • TI. O d n o s ova dva rada vodi nas do u k u p n e iskoristivosti za vijčani p o g o n : ukupna iskoristivost

w=

^t a n ( a + q " ) ^t-D„-n tan a Ph

71

(71)

1

}

Položaj vretena (vertikalno, horizontalno ili koso) praktički uopće nije važan. P o d dizanjem razumije se u načelu uzdužno gibanje s u p r o t n o smjeru sile, a p o d spuštanjem u z d u ž n o gibanje u smjeru sile. Umjesto ručnog kola može, naravno, biti i koji drugi pogon, k a o m o t o r ili prigon.

2.2.3. Čvrstoća Presjek jezgre vretena opterećen je u z d u ž n o m p o g o n s k o m silom na vlak ili tlak, a m o m e n t o m okretanja na torziju: Vlačno ili tlačno naprezanje Torziono naprezanje

(72)

a = FjA-i

(73)

i£zTpJ0,2dl

2

a u N/mm vlačno odnosno tlačno naprezanje u vretenu, z u N/mm 2 torziono naprezanje u vretenu, F u N pogonska uzdužna sila, Tpr u Nmm okretni moment, koji opterećuje vreteno prema jednadžbi (70). Ako je potporni ležaj na pogonskoj strani (gore), tada prema jednadžbi (62) treba staviti Tpr — T, (I) u mm promjer jezgre vretena (tablica 36)

O b a naprezanja sastavljaju se u: ekvivalentno

(reducirano)

naprezanje

P r e m a iskustvu se u n o r m a l n o m zanje trapeznog navoja može uzimati: mjenljivom opterećenju, « 0 , 1 3 c j m pri s vlačnom čvrstoćom materijala vretena

cr r e d

=

V

c2

+

3x 2

(74)

slučaju za dopušteno ekvivalentno napre c r d o D ~ 0 , 2 a M pri jednosmjernom pro izmjenično promjenljivom opterećenju, a M (većinom o-M = 500 do 600 N / m m 2 ) .

108

2.

Rastavljivi spojevi

Z b o g malog djelovanja zareza kod pilastog navoja (veće zaobljenje korijena navoja) bit će o- d o p ^0,25 o M pri jednosmjerno promjenljivom opterećenju i %0,16 erM pri izmjenično promjenljivom opterećenju. Na tlak opterećena vretena moraju se kontrolirati još i na sigurnost protiv izvijanja. Slika 118 pokazuje u principu dva gotovo redovita slučaja izvijanja. Sigurnost protiv izvijanju ovisi o stupnju vitkosti vretena, a za čelična vretena vrijedi k ^ 9 0 : 2 7i • E (75) 1 Sigurnost protiv izvijanja po Euleru SK—^—^2,6 do 6 k •o kod 2 < 9 0 : Sigurnost protiv izvijanja po E u N/mm X

0"n —

Tetmajeru

k•k

^1,7 do 4

2

(76) 2

modul elastičnosti materijala vretena za čelik % 200000 N/mm , stupanj vitkosti vretena, = %lmaJd3 za način izvijanja 1, =4/ max /W 3 za način izvijanja 2, a u N/mm 2 tlačno naprezanje prema jednadžbi (72), o-o u N/mm 2 idealna tlačna čvrstoća kod X = 0. Za St 50, (Č. 0545) do St 60 (Č. 0645) je ff Q %350 N/mm 2 k u N/mm 2 udio" izvijanja %0,6 N/mm 2 za St. 50 (Č. 0545) do St 60 (Č. 0645). Slika 118. Uobičajena izvijanja kod vijčanih vretena

M a l e vrijednosti za sigurnost izvi janja uzimaju se u p o v r e m e n o m pogonu, velike u trajnom pogonu. Osim toga treba obaviti izbor tražene točnosti r a d a (deformacija za vrijeme pogona). K o d X < 50 o t p a d a k o n t r o l a na Sk. Budući da bokovi navoja vretena i matice kližu j e d a n po drugome, oni se troše. Da bi se trošenje držalo u podnošljivim granicama, dopušteni je bočni tlak navoja po iskustvu / > d o p « 2 do 7 N / m m 2 za lijevano željezne matice, d o k je za b r o n č a n e matice p d o p ~ 5 do 15 N / m m 2 (manje vrijednosti u trajnom pogonu, velike vrijednosti u p o v r e m e n o m p o g o n u ili k o d visoko vrijednog materijala matice o t p o r n o g na trošenje i k o d kaljenih vretena). Bočni

tlak

p u N/mm 2 F u N P u mm m u mm d2 u mm H1 u mm

P-

FP m

71

(77) H i

tlak bokova navoja, pogonska uzdužna sila, korak navoja, nosiva visina matice, srednji promjer navoja, nosiva dubina navoja (vidi si. 114).

2.3. Spojevi glavine

109

2.3. Spojevi glavine 2.3.1. Spojevi uzdužnim klinom Uzdužni klinovi smješteni su p o d prednaprezanjem u utor vratila i glavine i to je spoj ostvaren silom i oblikom. Klinovima se spajaju i torziono povezuju s vratilom remenice, zupčanici, zamašnjaci, koljenčasta vratila, poluge, glavne spojke i si. U z d u ž n i su klinovi prikladni za manje i srednje brzine vrtnje (pri većoj brzini vrtnje dolazi do osjetljive neuravnoteženosti). Z b o g toga što su neosjetljivi na onečišćenja, upotrebljavaju se uglavnom za poljo privredne i građevne strojeve i t r a n s p o r t n e uređaje. Standardni uzdužni klinovi imaju nagib 1:100, tj. na dužini od 100 mm njihova se visina h smanjuje za 1 mm (slike 119 a i c). Na slici 119 b prikazan je spoj s uložnim klinom, a na slici 119d spoj s utjernim klinom. Navlačenjem glavine ili zabijanjem klina se trbušnom s t r a n o m klina pritiskuje d n o utora u vratilu, a h r p t o m d n o u t o r a u glavini (slika 119e). Ovaj radijalni tlak p T omogućuje prijenos torzionog m o m e n t a p o m o ć u veze silom. Radijalni tlak ne m o r a kod u t o r n i h klinova biti dovoljan za ukupni prijenos sile. Naime, ako torzioni m o m e n t prijeđe m o m e n t prianjanja, o n d a se i bokovi uzdužnog klina uključe u prijenos torzionog m o m e n t a . Torzioni se m o m e n t o n d a prenosi i b o k o v i m a u vratilu i glavini površinskim tlakom p.

Slika 119. Spoj uzdužnim klinom a) uložni klin; b) spoj s uložnim klinom; c) utjerni klin; cl) spoj s utjernim klinom; e) radijalni tlak klina pr i bočni tlak p

Zabijanjem klina rasteže se glavina, a stlači se vratilo. Z b o g toga nisu više centrični j e d n o p r e m a drugome (si. 120a). Na mjestu uklinjenja se vratilo i glavina dodiruju p o s r e d n o preko klina, a na suprotnoj strani dodiruju se neposredno. U t o m slučaju to je dodir u dvije točke. Stavimo li dva klina koji su o d m a k n u t i za 120°, dobivamo dodir u tri točke (si. 120b), što je povoljno za promjenljivo i u d a r n o opterećenje. Da bi se postigla m a l a ekcentričnost između vratila i glavine, prikladan je prilegli dosjed.

110

2.

Rastavljivi spojevi

Slika 120. Ekscentrično sjedanje glavine i vratila nakon uklinjenja: a) dodir u dvije točke; b) dodir u tri točke

Da bi se smanjilo djelovanje zareza, t r e b a u vratilu i glavini zaobliti bridove korijena utora. Z b o g toga su i sa klina skinuti bridovi. Materijal za klinove je St 50-1K, Č. 0545.5, a k o d visine klina p r e k o h — 25 mm je St 60-2K Č. 0645,5. Na slici 121 prikazani su spojevi sa s t a n d a r d n i m uzdužnim klinovima:

Slika 121. Uzdužni klinovi a) uložni klin A D I N 6886 (JUS M.C2.020 i 021); b) utjerni klin B D I N 6886 (JUS M.C2.021); c) klin s nosom D I N 6887 (JUS M.C2.030, 031); đ) obao udubljen klin D I N 6881 (JUS M.C2.022); e) obao udubljen klin s nosom D I N 6889 (JUS M.C2.032); J) plosnat klin D I N 6883 (JUS M.C2.021); g) plosnat klin s nosom DIN 6884 (JUS M.C2.031); h) segmentno pero DIN 6888 (JUS M.C2.050)

111


1. Uložni klin D I N 6886 (JUS M.C2.021) koji ima okrugle čeone plohe, budući d a j e u t o r u vratilu izrađen glodanjem prstastim glodalom (slika 121a). Naziva se klin A. Dimenzije vidi u tablici 37. 2. Utjerni klin D I N 6886 (JUS M.C2.021), s ravnim čelima (slika 121 b). Zove se klin B. Dimenzije vidi u tablici 37. 3. Klin s nosom D I N 6887 (JUS M.C2.031) ima nos za zabijanje, koji ujedno služi i za njegovo izvlačenje (si. 121c) 4. Obli udubljeni klin D I N 6881 ( J U S M.C2.022). Njegov je trbuh prilagođen obliku vratila, t a k o da vratilo n e m a u t o r a . Glavina se m o ž e nakliniti na bilo kojem mjestu vratila (si. 121 d). Obli klinovi prenose torzioni m o m e n t s a m o pritiskom sile. 5. Obli udubljeni klin s nosom D I N 6889 (JUS M.C2.032) (si. 121c). Za njega vrijedi sve što je rečeno p o d 3 i 4. 6 Plosnati klin D I N 6883 (JUS M.C2.021) za koji vratilo treba da bude z a r a v n a n o (slika 121 f). I plosnati klinovi prenose pretežno p o m o ć u veze silom, ali oni prenose veći m o m e n t torzije nego obli udubljeni klinovi. 7 Plosnati klin s nosom D I N 6884 ( J U S M.C2.031) (si. 121 g). Za njega vrijedi sve što je rečeno pod 3 i 6. 8 Segmen tn i klin d a n u stan- > • * ^ a d a r d u D I N 6888 ( J U S M. C2.050) sam se pode šava p r e m a nagibu utora glavine (si. 121 h). I z n i m n o mjesto zauzimaju tangen cijalni klinovi D I N 271 i 268 ( J U S Slika 122. Spoj s M.C2.040 i 041) (si. 122). D v a za 120° tangencijalnim (iznimno za 180°) z a o k r e n u t a p a r a kli klinom nova (nagib 1:60 do 1:100) ostvaruju vezu zabijanjem s čela. O b o d n u silu preuzima uvijek samo po j e d a n p a r tangen cijalnih klinova bez obzira na vezu silom između vratila i glavine, t a k o da svaki par klinova nosi samo u j e d n o m smjeru i smanjuje opterećenje drugog para. Tablica 37. Dimenzije (mm) za utjerni klin, uložni klin i klin s nosom prema D I N 6886 i 6887, (JUS M.C2.020, 021 i 031) (vidi si. 121)

više od

10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75

c/ '2

do

12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85

4x 4 5x 5 6x 6 8x 7 10x 8 12x 8 14x 9 1 6 x 10 18x11 20 x 12 22 x 14

2,5 + 0,1 3,0 + 0,1 3,5+0,1 4,0 + 0,2 5,0 + 0,2 5,0 + 0,2 5,5 + 0,2 6,0 + 0,2 7,0 + 0,2 7,5 + 0,2 9,0 + 0,2

1,2 + 0,1 1,7 + 0,1 2,2 + 0,2 2,4 + 0,2 2,4 + 0,2 2,4 + 0,2 2,9 + 0,2 3,4 + 0,2 3,4 + 0,2 3,9 + 0,2 4,4 + 0,2

više od 85 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440

c

'2

do 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440 500

25 x 14 28 x 16 3 2 x 18 36x20 40x22 45x25 50x28 56x32 63x32 70 x 36 80 x 40 90x45 100 x 50

9,0 + 0,2 10,0 + 0,2 11,0 + 0,3 12,0 + 0,3 13,0 + 0,3 15,0 + 0,3 17,0 + 0,3 20,0 + 0,3 20,0 + 0,3 22,0 + 0,3 25,0 + 0,3 28,0 + 0,3 31,0 + 0,3

4,4 + 0,2 5,4+0,2 6,4+0,2 7,1+0,3 8,1+0,3 9,1+0,3 10,1+0,3 11,1+0,3 11,1+0,3 13,1+0,3 14,1+0,3 16,1+0,3 18,1+0,3

112


Z b o g čvrstoće klinovi se stavljaju na najdeblja smjesta glavine, ako je p o t r e b n o ispod p a o k a , a u dijeljenim glavinama p o r e d naležnih površina. Budući da zbog povremenih neodređeno visokih opterećenja i izradnih odstu panja nije moguće provesti točan proračun čvrstoće, r a č u n a se s bočnim tlakom p, zanemaruje se prednaprezanje i uspoređuje s dopuštenim iskustve•nim vrijednostima. Stoga vrijedi za:

utjerne i uložne klinove

f

nm

V

(78)

0,5-h-lt-i

pločaste klinove

F pm——

(79)

tangencijalne klinove

F pm—y

(80)

oble udubljene i plosnate klinove

pm

p u N/mm 2 F, u N h u mm Zt u mm i t2 u mm Z u mm t u mm b u mm

h

' '

F -1 0,1 b-l^-i

(81)

bočni tlak klina, odn. utora glavine; kod oblih udubljenih i plosnatih klinova radijalni tlak pr (vidi si. 119), obodna sila na vratilu = T/r, gdje je T okretni moment koji se prenosi, ar = d/2 polumjer vratila, visina klina, nosiva duljina, broj klinova na obodu, dubina utora glavine, duljina segmentnih klinova, dubina utora za tangencijalne klinove, širina oblog ili plosnatog klina.

Iskustveni podaci za dopuštene bočne tlakove p r e m a tablici 38. Tablica 38. Iskustveni podaci o dopuštenim površinskim tlakovima (N/mm 2 ) za spojeve s klinom i spojeve s perom

Dijelovi spoja

pri lakim udarima izmjenično jednostrano glavina od SL Č SL Č 60

70

45

80

40

35

20

_

140

80

-

-

90

60

65

40

33

20

50

25

33

20

85

50

43

25

70

35

43

25

utorni klin, pero

100

tangencijalan klin

_

zaobljen

klin

plosnat klin

pri jakim udarima izmjenično jednostrano glavina od SL SL Č Č

1

2.3.2. Spojevi perima (klinovi bez nagiba) Ako se ne može dopustiti ekscentričnost koja nastaje k o d spoja s uzdužnim klinovima između glavine i vratila, k a o npr. u zupčanim prijenosnicima, o n d a upotrebljavamo pera bez klinastog nagiba s paralelnim trbušnim i hrptenim p l o h a m a . Bokovi pera moraju u u t o r u čvrsto prilijegati da ne bi prigodom vrtnje bili deformirani. Između pera i donje plohe u t o r a glavine ostaje obično zračnost (si. 123 a i b). Pera prenose samo p o m o ć u veze oblikom.

113


P e r a na kojima se za vrijeme p o g o n a moraju glavine pomicati, k a o na pr. pomični zupčanici, dobivaju lagan bočni dosjed i učvršćuju se u vratilu cilindričnim vijcima D I N 84 ( J U S M.B 1.100 do 105) (si. 123c).

Slika 123. Spojevi s perom: a) remenica s vratilom; b) vodeća remenica; c) aksijalno pomičan zupčanik s vratilom oblik A

oblik C

oblik B

oblik D

L Ah oblik E

^ ^ 4*

oblik F

oblik G

oblik H

- f H M ^ ~ H § H -

oblik J

Slika 124. Oblici pera prema D I N 6885 (JUS M.C2.060 do 062) oblik A s okruglim čelom bez vijka; oblik B s ravnim čelom bez vijka; oblik C s okruglim čelom za pritezni vijak; oblik D s ravnim čelom za pritezni vijak; oblik E s okruglim čelom za dva pritezna vijka i jedan ili dva vijka za vađenje pera od 1 2 x 8 dalje; oblik F s ravnim čelom za dva učvrsna vijka i jedan ili dva vijka za vađenje pera; oblik G s ravnim čelom, kosinom i priteznim vijkom; oblik H s ravnim čelom, kosinom i dva pritezna vijka; oblik J s ravnim čelom, kosinom i steznim tuljcom 8 Elementi strojeva

114


Standardna pera, po D I N 6885 ( J U S M.C2.060 do 062) u obliku A do J prikazana su i sređena na slici 124. Oblici E i F imaju provrte s navojem za vijke za istiskivanje, oblici G i J imaju s trbušne strane kosine za alate za vađenje pera. Oblik J osiguran je od pomicanja n a p o n s k i m zatikom. Dimenzije pera vidi u tablici 39. Proračun se vrši k a o k o d u t o r n i h klinova na bočni tlak p r e m a jednadžbi (78), a dopušteni bočni tlakovi p r e m a tablici 38. U p o g o n u s prekidima m o g u se uzeti 1,5 p u t a veće vrijednosti. K o d većeg broja pera po o b o d u u p u t n o je vrijednosti množiti sa 0,8 zato što j e d n a k o opterećenje svih pera nije vjerojatno.

Tablica 39. Dimenzije (mm) pera prema D I N 6885 (JUS M.C2.060 do 062)

i

1

I 2x2 3x3 4+4. 5x5 6x6 8x7 10x8 12x8 14x9 I 6 x 10 18x11 20 x 12 22 x 14 25 x 14 2 8 x 16 32 x 18 36x20 40x22 45x25 50x28 56x32 63x32 70x36 80x40 90x45 100x50

i

|

j

Za vratilo promjera ti više od 6 8 10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440

] {

1

do

8 10 12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85 95 110 130 150 170 200 230 260 290 330 380 440 500

Visok oblik za alatne strojeve

Visok oblik

sa zračnošću 1,2 + 0,1 1,8 + 0,1 2,5 + 0,1 3,0 + 0,1 3,5 + 0,1 4,0 + 0,2 5,0 + 0,2 5,0 + 0,2 5,5+0,2 6,0 + 0,2 7,0 + 0,2 7,5 + 0,2 9,0 + 0,2 9,0+0,2 10,0 + 0,2 11,0 + 0,2 12,0 + 0,3 13,0 + 0,3 15,0+0,3 17,0 + 0,3 20,0 + 0,3 20,0 + 0,3 22,0 + 0,3 25,0 + 0,3 28,0 + 0,3 31,0 + 0,3

1,0 + 0,1 1,4+0,1 1,8 + 0,1 2,3+0,1 2,8 + 0,1 3,3 + 0,2 3,3 + 0,2 3,3 + 0,2 3,8 + 0,2 4,3 + 0,2 4,4 + 0,2 4,9 + 0,2 5,4+0,2 5,4+0,2 6,4 + 0,2 7,4+0,2 8,4+0,3 9,4 + 0,3 10,4+0,3 11,4 + 0,3 12,4+0,3 12,4+0,3 14,4+0,3 15,4+0,3 17,4+0,3 19,5 + 0,3

s prijeklopom

'i

h

Vijak za istiskivanje i učvršćenje D I N 84

0,5 + 0,1 0,9 + 0,1 1,2 + 0,1 1,7 + 0,1 2,2+0,1 2,4+0,2 2,4 + 0,2 2,4 + 0,2

3 +0,1 3,8 + 0,1 4,4+0,1 5,4 + 0,2 6 +0,2 6 +0,2

2,9 + 0,2 3,4 + 0,2 3,4 + 0,2 3,9 + 0,2 4,4+0,2 4,4 + 0,2 5,4 + 0,2 6,4 + 0,2

6,5 + 0,2 7,5 + 0,2 8 +0,2 8 +0,2 10 + 0 , 2 10 + 0 , 2

7,1+0,3 8,1+0,3 9,1 + 0 , 3 10,1+0,3 11,1+0,3 11,1+0,3 13,1+0,3 14,1+0,3 16,1+0,3 18,1+0,3

11 + 0 , 2 13 + 0 , 2 13,7 + 0,3 14 + 0 , 3

1,1+0,1 1,3 + 0,1 1,7+0,1 1,7 + 0,2 2,1+0,2 2,1+0,2 2,6 + 0,2 2,6 + 0,2 3,1+0,2 4,1+0,2 4,1+0,2 4,1+0,2 5,1+0,2 5,2 + 0,2 6,5 + 0,3 8,2 + 0,3

M 3x 8 M 3x10 M 4 x 10 M 5 x 10 M 5 x 10 M 6x12 M 6+12 M 6 x 15 M 8x15 M 10x18 M M M M

10x20 12x22 12x25 12x28

M 12x30 M 12x35 M M M M M

12x35 16x40 16x45 20x50 20 x 55

M M M

3x8 3 x 10 4x10

Nizak oblik 5x3 6x4 8x5 10x6 12x6 14x6 16x7

12 17 22 30 38 44 50 58 65 75 85

17 22

1,9 + 0,1 2,5 + 0,1

1,2+0,1 1,6 + 0,1

30 38 44

3,1+0,2 3,7 + 0,2 3,9 + 0.2

2 +0,1 2,4+0,1 2,2+0,1

50 58

4 +0,2 4,7 + 0,2 4,8 + 0,2 5,4+0,2 6 +0,2 6,2 + 0,2 6,9+0,2 7,6 + 0,2 8,3 + 0,2

2,1+0,1 2,4+0,1 2,3 + 0,1 2,7 + 0,1 3,1+0,2 2,9 + 0,2 3,2 + 0,2 3,5 + 0,2 3,8 + 0,2

18x7 20x8 22x9 25x9 28+10 32 x 11

95 110

65 75 85 95 110 130

36x12

130

150

pri čvrstom dosjedu; utor u vratilu b P9, u glavini b P9 pri lakom dosjedu: utor u vratilu b J9, u glavini b N 9 .

0,8 + 0,1 1,1+0,1 1,4+0,1 1,8 + 0,1 1,6+0,1 1,4 + 0,1 1,7 + 0,1 1,6 + 0,1 2 +0,1 2,4 + 0,1 2,2 + 0,1 2,4+0,1 '2,7 + 0,1 3

+0,1

M 5x10 M 5 x 10 M 6x12 M 6 x 12 M 6x15 M 8x15 M 1 0 x 18 M 10x20 M 12x22

115


U gradnji alatnih strojeva i m o t o r n i h vozila prevladava jeftino segmentno pero D I N 6888 J U S M.C2.050) (si. 125, tablica 40). Proračun p o m o ć u j e d n a d ž b e (79) i tablice 39.

Slika 125. Spojevi segmentnim perom prema DIN 6888 (JUSM.C2.050) Tablica 40. Dimenzije (mm) segmenlnog pera D I N 6888, (JUS M.C2.050) (si. 125)

i

bxh

1

1

i

II

za promjer vratila | više odj do 1 više od 1

1 x 1,4 1,5 x 2,6

i I i j

Sprega

I i

i

do

/

Red A

1

i

i i

i

B

3 4

4 6

6 8

8 10

4 7

3,82 6,76

1 +0,1 2 +0,1

1 +0,1 2 +0,1

i 1

Red

!

A

I j 1 I

0,6 + 0,1 0,8 + 0,1

j

B 0,6 + 0,1 0,8 + 0,1

2 2

x 2,6 x 3,7

6 6

8 8

10 10

12 12

7 10

6,76 9,66

1,8+0,1 2,9 + 0,1

1,8+0,1 2,9+0,1

3 3 3

x 3,7 x 5 x 6,5

8 8

10 10

10 13 16

9,66 12,65 15,72

2,5+0,1 3,8 + 0,1 5,3 + 0,1

2,8+0,1 4,1+0,1 5,6+0,1

1,1+0,1

—

17 17 17

1,4 + 0,1

—

12 12 12

1,4 + 0,1 1,4 + 0,1

1,1+0,1 1,1+0,1

4 x 5 4 x 6,5

10 10

12 12

17 17

22 22

13 16

12,65 15,72

3,5 + 0,1 5 +0,1

4,1+0,1 5,6+0,1

1,7 + 0,1 1,7 + 0,1

1,1+0,1

4

x 7,5

-

-

17

22

19

18,57

6 +0,1

6,6+0,1

1,7 + 0,1

1,1+0,1

5 x 6,5 5 x 7,5 5 x 9

12 12

17 17

22 22 22

30 30 30

16 19 '22

15,72 18,57 21,63

4,5 + 0,1 5,5 + 0,1 7 +0,2

5,4+0,1 6,4+0,1 7,9+0,2

2,2 + 0,1 2,2 + 0,1 2,2 + 0,1

1,3 + 0,1

6 x 7,5 6 x 9 6 x 11

17 17

22 22

30

-

-

38 38 38

19 22 28

18,57 21,63 27,35

5,1 +0,1 6,6 + 0,1 8,6 + 0,2

6 +0,3 7,5 + 0,1 9,5 + 0,2

2,6 + 0,1 2,6 + 0,1 2,6 + 0,1

1,7 + 0,1 1,7 + 0,1 1,7 + 0,1

8 x 9 8 x 11 8 x 13

22 22

30 30

_

-

22 28 32

21,63 27,35 31,43

6,2 + 0,2 8,2 + 0,2 10,2 + 0,2

7,5 + 0,2 9,5 + 0,2 11,5 + 0,2

3 +0,1

-

38 38 38

3 +0,1 3 +0,1

' 1,7 + 0,1 1,7 + 0,1 1,7 + 0,1

10 x l l 10 x 13 10 x 16

30 30 —

38 38 —

38 38 38

28 32 45

27,35 31,43 43,08

7,8 + 0,2 9,8 + 0,2 12,8 + 0,2

9,1+0,2 1 U+0,2 14; 1+0,2

3,4 + 0,2 3,4+0,2

2,1+0,1 2,1+0,1 2,1+0,1

-

30 30

—

-

—

1 +0,1 1 +0,1

1 1 3,4 + 0,2

Sprega 1 vrijedi kada segmentno pero kao dosjedni klin prenosi moment okretanja. Sprega 11 vrijedi kada segmentno pero služi jedino za učvršćenje položaja. Redu A (visok utor glavine) treba dati prednost. Slaže se sa D I N 6885, (JUS M.C2.060) visok oblik. Redu I) (nizak mor glavine) slaže se sa D I N 6885, (JUS M.C2.062) visok oblik za alatne strojeve.

8'

!

i

1 +0,1 1 +0,1

1,1+0,1

1,3 + 0,1 1,3 + 0,1

116

Rastavljivi

spojevi

2.3.3. Spojevi s klinastim vratilima Klinasta vratila imaju po opsegu parni broj visokih „klinova", koje treba shvatiti k a o pera (slika 126). Laka izvedba klinastih vratila obuhvaćena je s t a n d a r d o m D I N 5462 (JUS M.C1.420), srednja izvedba D I N 5463, (JUS M.C1.421), a teška izvedba D I N 5464. Klinasta vratila za alatne strojeve D I N 5471 (JUS M.C 1.440) za 4 klina i D I N 5472 (JUS Ivi .Cl.441) za 6 klinova. I m e klinasto vratilo ostalo je iz nekadašnje oznake „klinovi bez nagiba" za pera. Za razliku od pera, simetrični presjek klinastog vratila onemogućava j e d n o s t r a n o pritezanje glavine. Klinasta vratila su izmjenljiva i vrlo točno centriraju glavine na vratila. Razne visokoučinske tehnologije izrade održavaju troškove proizvodnje na srazmjerno niskoj razini. Slika 127 pokazuje kao primjer vratilo prijenosnika tegljača na kojem su smješteni pomični zupčanici.

Slika 126. Profil klinastog vratila i klinaste glavina

ti

Slika 127. Klinasto vratilo kao vratilo prijenosnika

Centriranje glavine na vratilu izvodi se najčešće na slijedeći način: 1. Unutrašnje centriranje (slika 128 a) je najtočnije. Dolazi isključivo u obzir za alatne strojeve. 2. Bočno centriranje (slika 128 b), sa zračnošću između promjera provrta i vratila. Ovaj način centriranja teže se izvodi nego unutrašnje centriranje. Z b o g točnog nalijeganja b o k o v a naročito je prikladan za u d a r n a i izmjenična opterećenja.

117


Iz tablice 41 vidljive su dimenzije, a iz tablice 42 dosjedi za spojeve s klinastim vra tilima.

Slika 128. Centriranje klinastih profila a) unutarnje centriranje; b) centriranje bokova

Tablica 41. Dimenzije (mm) profila klinastih vratila i glavina (si. 126) Lagan red D I N 5462, odn. JUS M.C1.420 Oznaka')

Srednji red D I N 5463, odn. J U S M.C1.421 Oznaka 1 )

Centriranje

6x23x26 6 x 26 x 30 6x28x32 8 x 32 x 36 8 x 36 x 40 8 x 42 x 46 8 x 46 x 50 8x52x58 8 x 56 x 62 8 x 62 x 68 10x72x78 10x82x88 10x92x98 1 0 x 102 x 108 1 0 x 112 x 120

6 7 8 9 10 10 12 12 12 14 16 18

Težak red D I N 5464 Oznaka 1 )

Centriranje

Unutarnje centriranje

6 x 11 x 14 6 x 1 3 x 16 6 x 16x20 6 x 18x22 6 x 2 1 x 25 6x23x28 6 x 26 x 32 6 x 28 x 34

3 3,5 4 5 5 6 6 7

Unutarnje ili bočno centriranje

8 x 32 x 38 8 x 36 x 42 8 x 42 x 48 8 x 46 x 54 8 x 52 x 60 8 x 56 x 65 8 x 62 x 72 10x72x82 10x82x92 1 0 x 9 2 x 102 10 x 102 x 112 1 0 x 112 x 125

6 7 8 9 10 10 12 12 12 14 16 18

Centriranje

10x 16x20 10x 18x23 10x21 x 2 6 10x23x29 10x26x32 10x28x35 10x32x40 10x36x45 10x42x52 10x46x56

Unutarnje centriranje


16x 16x 16x 16x 20 x 20 x 20 x 20 x

52 x 56 x 62 x 72 x 82 x 92 x 102 x 112 x

2,5 3 3 4 4 4 5 5 6 7

60 65 72 82 92


Bočno centriranje

102 115 125

Za alatne strojeve, unutarnje centriranje 6 klinova D I N 5472, J U S M.C1.441 oznaka 2 )

4 klina D I N 5471, JUS M.C1.440 oznaka 1 ) 11x15x3 13x17x4 16 x 20 x 6

h

1X x 22 .21 x 2 5 x 8 24 x 28 x 8 28 x 32 x 10 32 x 38 x 10

3 6 x 4 2 x 12 42 x 48 x 12 4 6 x 5 2 x 14 52 x 60 x 14 58 x 6 5 x 1 6 6 2 x 7 0 x 16 6 8 x 7 8 x 16

21 x 2 5 x 5 23x28x6 26 x 32 x 6 28 x 3 4 x 7 3 2 x 38 x 8 36 x 42 x 8 42 x 48 x 10

4 6 x 5 2 x 12 5 2 x 6 0 x 14 58 x 65 x 14 6 2 x 7 0 x 16 68 x 78 x 16 7 2 x 8 2 x 16 78x90x16

82 x 88 x 92 x 98 x 105x 115 x 130x

95 x 16 100 x 16 105x20 110 x 20 120x20 130x20 145x24

') O/naka broj klinova x unutarnji promjer f/, x vanjski promjer (/2. ") Oznaka = unutarnji promjer
„ K l i n o v i " vratila su, k a o i pera, opterećeni na bočni tlak. Z b o g neizbježivih izradnih odstupanja nose s a m o 75 do 90 % klinova. Uzevši to u obzir, računaju se k a o utorni klinovi i pera, pa vrijedi:

2.

118 Bočni tlak

h u mm /, u mm i

(82)

P~k--±— h- /t • i

p u N/mm k F, u N

Rastavljivi spojevi

2

bočni tlak klinova, odnosno utora glavine, faktor nošenja ^ 1,35 kod unutarnjeg centriranja, »1,15 kod bočnog centriranja, obodna sila na vratilu = T/r,, gdje je Tokretni moment, koji sc prenosi, a rx = dJ2 polumjer vratila, nosiva visina klina =0,5 (d2 — d^), nosiva dužina spoja, broj klinova po obodu.

Tablica 42. Dosjedi za klinasta vratila i klinaste glavine prema D I N 5465, (JUS M.C1.410 i 415)

1 Dosjedi za vratilo i glavinu

glavina

za unutarnje i bočno centriranje

vratilo pomično u glavini unutarnje centriranje 4 )

b Glavina nekaljena

Glavina kaljena

Glavina kaljena i nekaljena

Glavina kaljena i nekaljena

D9

F 10

H7

H 11

f9 h8

d9 e8

J75) k76)

f7

e8 f7 g6

6 s6 s65) u 66) u 6

h6

J«

a 11 P

vratilo čvrsto u glavini

J6 J65) k 6*) m 6

k6 m 6 n 6

vratilo 3 ) h8 vratilo pomično u glavini

J7 k7 n6

e8 f 7 g6 a 11

bočno u6

centriranje vratilo čvrsto u glavini

k6 m 6 n6

-

3 ) Deblje tiskanim vrijednostima treba dati prednost. Za veće ili za manje zahtjeve na točnost biraju se ostale vrijednosti. *) Pri unutarnjem centriranju pokazalo se korisnim odabirati širinu klina b u ovisnosti o toleranciji unutarnjeg promjera c/, klinastog vratila. U tablici su pod „unutarnje centriranje" u susjednim stupcima navedene tolerancije za širinu klina b koje pripadaju tolerancijama unutarnjeg promjera d, . Primjerice, pri toleranciji f 7 za unutarnji promjer klinastog vratila d, treba za širinu klina b nekaljene glavine birati toleranciju h 8. s ) Za područje od 1 do 6 mm. 6 ) Za područje od 6 do 18 mm.

Dopušteni bočni pritisci p r e m a tablici 38, za pera. P r o r a č u n presjeka vratila na savijanje i torziju vidi u 4.3.2. i 4.3.3. 2.3.4. Spojevi sa zupčastim vratilima Umjesto klinova m o g u biti i zubi. Uobičajene profile zuba prikazuje slika 129, i to slika 129a trokutasti zupčasti profil D I N 5481 ( J U S M.C1.511), s t r o k u t a s t i m z u b i m a (tablica 43), a slika 129 b evolventni zupčasti profil D I N 5480 ( J U S M.C1.511) (tablica 44). Velik broj zubi m o ž e prenijeti i velike u d a r n e sile. Povoljna je i mogućnost premještanja glavina od zuba do zuba, npr. za podešavanje poluga. Ozubljenja se m o g u e k o n o m i č n o proizvoditi odvalnim glodanjem. Uobičajeno je centriranje na bokovima. K o d evolventnih profila


119

zuba moguće je i unutarnje i vanjsko centriranje. K a o primjer upotrebe slika 130 pokazuje p n e u m a t s k u lamelnu tarnu spojku kod koje unutarnje lamele a zahvataju u zupčasto vratilo, a vanjske lamele b u zupčastu glavinu s evolventnim profilom. Tablica 43. Dimeznije (mm) trokutastog zupčastog profila Trokutasti zupčasti profil DIN 5481 ( J U S M.C1.511) 1

Oznaka )

dt

7x8 8 x 10 1 0 x 12 1 2 x 14 I 5 x 17

6,9

17x20 21 x 2 4 26x30 30x34 30x40 40x44 45x50 50x55 55x60

8,1 10,1 12 14,9 17,3 20,8 26,5 30,5 36 40 45 50 55

di 8,1 10,1 12 14,2 17,2 20 23,9 30 34 39,9 44 50 54,9 60

Oznaka 1 )

ds 7.5 9 11 13 16 18,5 22 28 32 38 42 47,5 52,5 57,5

28 28 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 42

60"

60x65 65x70 70x75 75x80 80x85 85x90 90x95 95 x 100 100x 105 1 0 5 x 110 1 1 0 x 115 115 x 120 1 2 0 x 125

') Primjer označavanja: Trokutasto ozubljenje 1 2 x 1 4 D I N 5481 (JUS M.C1.51H

Slika 129. Profili ozubljenja; a) trokutast profil; b) evolventni profil

Slika 130. Lamelna spojka s pneumatskim ukapčanjem {Stromag GmbH, Unna/Westf.)

60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125

61,5 67,5 72 76,5 82,5 87 91,5 97,5 102 106,5 112,5 117 121,5

41 45 48 51 55 58 61 65 68 71 75 78 81

55°

120


P r o r a č u n se vrši k a o kod klinastog spoja p r e m a : tlaku

na

p u N/mm k Ft u N , /; u mm /( u mm z

2

bokove

(83)

h • /t • z

tlak na bokove zubi, faktor nosivosti ^ 2 kod trokutastog ozubljenja, ^ 1,35 kod evo! ventnog ozubljenja, obodna sila na vratilu = 77r5 odn. =T/r 0 , gdje je T prenosivi okretni moment, a rs = d5/2 odn. r0 --
Tablica 44. Dimenzije (mm) evolventnih

zubaca zupčastog profila (navedene su samo one koje prvenstveno valja upotrijebiiti)

Spojevi zupčastih vratila s evolventnim bokovima zuba DIN 5480, ( J U S M.C1.511) ») = 0,8 mm

»i = 1,25 m m

»i = 2 mm

m = 3 mm

»i = 8 mm

m = 5 mm

d, 6 7 8 9 10 12 14 15 16 17 18 20 22 25 28 30 32

6 7 8 10 1I 13 16 17 18 20 21 23 26 30 34 36 38

17 18 20 22 25 28 30 32 35 37 38 40 42 45 47 48 50

d, 12 13 14 16 18 21 22 24 26 28 29 30 32 34 36 37 38

di = nazivni promjer u mm, d0 = z-m

d2 = di-2m

35 37 38 40 42 45 47 48 50 55 60 65 70 75 80

16 17 18 18 20 21 22 22 24 26 28 31 34 36 38

55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 130 140 150

m = modul u mm d^d^-O&t

Primjer označavanja ozubljenja s rf, = l 2 0 m m i m = 3: Zupčasta glavina

17 18 20 22 24 25 27 28 30 32 34 35 38 42 45 48

85 90 95 100 105 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 260 280

16 16 18 18 20 21 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 46 48 50 54

160 170 180 190 200 210 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 450 460 480 500

18 20 21 22 24 25 26 28 30 31 34 36 38 41 44 46 48 51 54 55 56 58 61

1 2 0 x 3 D I N 5480

Dopušteni tlakovi na bokove p r e m a tablici 38. P r o r a č u n presjeka vratila na savijanje i torziju vidi u 4.3.2. i 4.3.3.

2.3.5. Spoj s poligonim profilnim vratilima D o k se k o d klinastih i zupčastih spojeva vratila prenosivost okretnog m o m e n t a postiže preko izbočina na vratilu (klinovi, zubi), kod poligonih profila (si. 131) raste prenosivost k o n t i n u i r a n o . Profili se m o g u iznutra i izvana izrađivati u kvaliteti dosjeda 6, t a k o da je osigurano t o č n o centriranje. Budući da se na površini ne nalaze nikakve izbočine, jedva da m o ž e doći do zareznih naprezanja. Tablica 45 sadrži izmjere profila P3 za nalegli i čvrsti dosjed, te izmjere profila PC 4 za klizni i čvrsti dosjed, p r e m a p o d a c i m a tvornice


121

F o r t u n a — W e r k e , Stuttgart. Slika 132 k a o primjer prikazuje lopatice duhaljke povezane poligonim profilima.

Slika 131. Poligoni profil-, a) P3 za nalegli i čvrsti dosjed; b) P C 4 za klizni i čvrsti dosjed

Tablica 45. Dimenzije (mm) i dosjedi za poligone profile (prema Forluna-VVerke, Stuttgart — Bad Cannstadt) Profil D„

e

13 14

0,45 0,44

16 18 20

D,

Du 12,1 13,12

0,5 0,56 0,63

13,9 14,88 17,0 19,12 21,26

22 25 28 32

0,7 0,8 0,9 1,12

36

1,25

P3

Profil PC 4 e

Dv

Du

«

1,4 1,6

42,8 48,2

15,0 16,88 18,74

40 45 50 55 65

1,8 2,0 2,45

53,6 59,0 69,9

37,2 41,8 46,4 51,0 60,1

23.4 26,6 29,8 34,24

20,6 23,4 26,2 29,76

72 80 90 100

2,8 3,4 4,0 4,5

77,6 86,8 98,0 109

66,4 73.2 82,0 91,0

38,5

33,5

14,2 17

11 6, H 7

14 16

11 13

19 23 24

18 20 22

15 17

31 34 35 40

5 5 5 5

25 28 30 35

21 24 25 30

47

6

40

vratilo

f7, g 6 , J6

i i

e

Z)v

Du

52 55 60 65 72

6 6

45 50

6 6 6

55 60 70

40 43 48 53

86 96 106

8 8 8

80 90 100

Du

1,6 2 2 3 3

klizni provrt

e

D

18

:

60 70 80 90

35

Dosjed prilegli

čvrsti

H 6, H 7

H 6, H 7

h 6, k 6

m 6, p 6, s 6

!

Primjer označavanja profila P 3 odn. PC 4 sa Dsr = 50 mm i e= 1,8 mm: Vratilo ili glavina poligonog profila P 3 50 x 1,8 odn. PC 4 50 x 1,8.

Slika 132. Poligonim profilima P3 povezane lopatice duhaljke

Okretnim m o m e n t o m tlače vratilo i glavina j e d n o na d r u g o : najveći površinski tlak

^'

(k-e-K + Q,\DJ

lt

(84)

122

2. p u N/mm F{ u N

2

k e u mm D s r u mm lj u mm

Rastavljivi spojevi

najveći površinski tlak obodna sila na vratilu = 7'/rsr gdje je 7' prijenosni torzioni moment i rsr = D sr /2 srednji promjer vratila, koeficijent profila =1,5 kod profila P3, =2 kod profila PC4, ekscentričnost profila prema tablici 45. srednji promjer profila prema tablici 45, nosiva duljina profila.

K a o orijentacija za izbor dopuštenih površinskih tlakova može se uzeti p d o p ~ 0 , 8 c T za čelične glavine, ^ 0 , 8 crM za sivi lijev. P r o r a č u n presjeka vratila na savijanje i torziju vidi u 4.3.2. i 4.3.3.

2.3.6. Konični spojevi Konusi sami od sebe centriraju glavine koje na njima sjede (slika 133). M o g u se spajati bez zračnosti ako unutarnji i vanjski k o n u s vrlo točno naliježu jedan na drugoga. P r e m a D I N 254 konus l:x = D:k označuje opadanje promjera k o n u s a na dužini x za 1 mm (si. 134). Taj o d n o s daje kod krnjeg stožca (D — d): / = 1: x. K u t a zove se kut konusa. P o d nagibom konusa razumijeva se nagib 1:2* izvodnice k o n u s a , a a/2 je kut nagiba konusa (stošca).

Slika 133. Konusni spoj

Slika 134. Koničnost

K o n i č n i završeci vratila s k o n u s o m 1:10 za pričvršćavanje zupčanika i spojki obuhvaćeni su s t a n d a r d o m D I N 749 i 750 za p o m o ć n e strojeve D I N 73031, a za p u m p e za podmazivanje sa D I N 746. Za držače alata upotrebljava se metrički konus 1:20 ili Morseov konus 1:19,002 do 1:20,047 ( D I N 228, J U S K.D0.011 i D I N 233) Ako pritegnemo spoj silom F p , na primjer pritezanjem vijčanog spoja p r e m a slici 133, o n d a na dodirnim p l o h a m a (plastu stošca) nastaje veza silom, s t l a k o m naležnih površina p. S t o m vezom p o m o ć u sile može se prenijeti

123


okretni m o m e n t . Segmentno pero p r e m a slici 133 služi jedino za osiguranje položaja glavine u o b o d n o m smjeru. Što je manji nagib konusa, to je veći dodirni tlak na naležnim površinama. Ako u z m e m o u obzir o t p o r trenja na plastu k o n u s a koji se suprotstavlja pritezanju spoja u njegovu uzdužnom smjeru, o n d a j e : F tlak naležnih površina p& -—7 ^ (85) 71 • Dv • L • tan p u N/mm 2 FpuN D F u mm lF u mm q

tlak naležnih površina konusa, sila prednaprezanja pri osjetljivom pritezanju vijčanog spoja prema jednadžbi (47), strana 97, srednji promjer naležnih površina = 0 , 5 (D + d), aksijalna duljina naležnih površina (nosive površine), kut trenja x6° kod obrađenih naležnih površina, tj. tanp = /i^0,l, a ,kut konusa, , tan-= ~ . 2 21 D

a

d

S t l a k o m p na naležnim površinama spoj se može računati k a o prešani stezni spoj (vidi 1.6, izrazi (37) do (43), strane 78 do 80). A k o n a m je poznat okretni m o m e n t koji treba prenijeti, m o ž e m o izračunati o b o d n u silu Fy=T/RF, sa RF=DF/2. Iz o b o d n e sile slijedi p o t r e b a n tlak naležnih površina ' H , gdje je SHm 1,3 sigurnost steznog spoja, a v koeficijent prianjanja v • t i • D{ • l{ steznog spoja (tablica 2 8 ; strana 80). Iz jednadžbe (85) može se izračunati sila prednaprezanja F p vijčanog spoja. Samokočnost nastaje k a d a je cl^2q ili tan a^2/j, p a se p r e m a t o m e kod popuštanja vijčanog spoja konični spoj ne bi sam od sebe rastavio i spoj bi ostao čvrsto stegnut. Za rastavljanje trebala bi dakle još j e d n a sila F L suprotna sili prednaprezanja Fp.

p=

1

2.3.7. Spojevi sa steznim glavinama Za razliku od steznih spojeva, kod stezne glavine se tlak p na površinama nalijeganja ne postizava prijeklopom, nego stezanjem glavine na vratilo pritezanjem vijka. Slika 135 prikazuje stezne spojeve, od kojih je j e d a n s podijelje n o m , a drugi s razrezanom glavinom. Ti su spojevi prikladni za kontinuirano u z d u ž n o i p o p r e č n o podešavanje glavine. Budući da je veličina tlaka površina nalijeganja dosta nesigurna, razrezani stezni spojevi upotrebljavaju se samo k o d relativno malih i jednoličnih okretnih m o m e n a t a . P r e m a slici 135 j e : tlak naležnih površina kod dijeljene glavine p u N/mm 2 Fp u N /' d u mm / u mm

tlak naležnih površina, sila prednaprezanja jednog vijka, broj vijaka, promjer vratila, stegnuta duljina.

pm

F -i a•l

(86)

124


D o d i r n i tlak kod razrezanih glavina (si. 135 b) može se samo približno izračunati, jer je elastičnost glavine ovisna p o s e b n o o njezinom obliku (kruta izvedba nepovoljna je!). Korijen ureza može se zamisliti k a o zglob (si. 135c), a stezne čeljusti k a o j e d n o k r a k e poluge.

Slika 135. Spoj sa steznom glavinom a) s dijeljenom glavinom; b) sa zarezanom glavinom; c) skica za proračun zarezane stezne glavine

P r e m a t o m e bit će tlak površina nalijeganja razrezane glavine

pm

Fp • i l\ •—a -1 I2

(87)

p, Fp, i, d, l vidi legendu uz izraz (86), !15 l2, u mm poluge prema slici 135 c.

S t l a k o m površina nalijeganja m o g u se spojevi p r o r a č u n a t i k a o navučeni [vidi 1.6, j e d n a d ž b a (37) do (43), strana 78 do 80], ako stavimo DF=d. Z b o g nesigurnosti p r o r a č u n a preporučuje se sigurnost steznog spoja S H ^ 1 , 8 . Da bi se prilikom pritezanja vijka spriječilo predsavijanje dijelova glavine prije dodira s vratilom, treba za vratilo i glavinu predvidjeti nalegli dosjed. S a m o uz tu pretpostavku vrijede jednadžbe (86) i (87). Uobičajeni materijali za glavinu su: čelik, čelični lijev, temper lijev, lijevano željezo. T r e b a provjeriti naprezanje na savijanje u o p a s n o m presjeku.

2.3.8. Spojevi steznim elementima Prstenaste opruge (si. 136) k a o stezni elementi za spajanje bez zračnosti vratila i glavine p o m o ć u veze silom, imaju dva stožasta prstena, koji ulaze j e d a n u drugi, izrađena od poboljšanog specijalnog čelika. Aksijalnim tlakom vijka prsteni


125

se radijalno šire, a površinski tlak p koji time nastaje izaziva, k a o kod steznog spoja (vidi 1.6.) o t p o r trenja prianjanja, koji prenosi okretni moment. Na taj se način mogu sigurno protiv okretanja učvrstiti zupčanici, zamašnjaci, remenice, lančanici, kočione ploče, grebeni za pokretanje i upravljanje, glavine, spojke i si. (si. 137).

v/////y//, 3

L.L-

*

T Slika 137. Spojevi prstenastim steznim elementima a) s jednim steznim vijkom; b) sa više vijaka

Slika 136. Prstenaste opruge kao stezni elementi (Ringspann KG, Bad Homburg)

Za pritezanje spoja može se, već p r e m a izboru, predvidjeti jedan ili više steznih vjjaka (si. 137). Polje tolerancije provrta glavine treba birati H7 do D = 44 mm, preko toga H 8 , polje tolerancije vratila h6 do c/ = 3 8 m m , iznad toga h 8 . U nepritegnutom stanju između provrta i prstena, te između prstena i vratila, postoji zračnost, ugradbena zračnost. U z d u ž n a stezna sila F 0 širi vanjski prsten, a sužuje unutarnji i uklanja najprije ugradbenu zračnost. Tek n a k o n povećanja uzdužne sile na F 0 + F p stvara se površinski tlak p, tj. F p je efektivna zatezna sila.

Slika 138. Raspodjela tlaka na elemente smještene jedan iza drugoga

Ako jedan stezni element nije dovoljan, mogu se ugraditi više elemenata jedan iza drugoga, tako da se uzdužna sila prenosi na ostale elemente. Na osnovi z a k o n a trenja, od elementa do elementa smanjuju se uzdužna zatezna sila a time i površinski tlak p (slika 138). Ne isplati se stoga ugrađivanje više od tri do četiri elementa]

126

2.

Rastavljivi spojevi

U tablici 46 je, osim dimenzija steznih elemenata, navedeno još i slijedeće: • p o t r e b n a uzdužna sila F 0 za prevladavanje ugradbene zračnosti, • korisni dio zatezne sile F w za stvaranje pritiska od 1 N / m m 2 na dodirnim p o v r š i n a m a između prvog unutarnjeg prstena i vratila, • dio otpora Fh, tj. o t p o r trenja prvog steznog elementa u uzdužnom smjeru uz dodirni tlak od 1 N / m m 2 , koji će pri djelovanju uzdužne pogonske sile spriječiti klizanje u u z d u ž n o m smjeru, • dio okretnog momenta Th, tj. okretni m o m e n t trenja prvog steznog elementa uz površinski tlak od 1 N / m m 2 , koji će pri djelovanju pogonskog okret nog m o m e n t a spriječiti klizanje u o b o d n o m smjeru. Da bi se na prvom elementu dobio površinski tlak p p o t r e b n a je za to pritezna sila vijka F, u N Fw u

F, = F 0 - l - F w ' p

(88)

ukupna sila pritezanja svih steznih vijaka zajedno, neovisno o broju elemenata smještenih jedan za drugim, N

- = mm N/mm 2

p u N/mm 2

korisni dio zatezne sile (tablica 46), poželjni, odnosno potrebni tlak površina nalijeganja u spoju na prvom elementu.

P r e m a t o m e će za spoj biti: prenosivi okretni moment

T— k-\-p

aksijalna sila koja se može prenijeti T u Nm Fa u N k

Nm 7^ u -^j——22 = m N/mm

(89) Fa = k • Fh • p

(90)

najveći okretni moment spoja koji se može prenijeti, najveća aksijalna sila spoja koju možemo prenijeti, faktor smanjenja prema broju jednog iza drugog ugrađe nih elemenata. Za n = l je k=l, za n — 2 je = 1,55, za n = 3 je k= 1,86, za n = 4 je k = 2 (n = broj elemenata spoja), m m 2

dio okretnog momenta (tablica 46),

N

Fh u h

r = mm N/mm 2

dio otpora (tablica 46). v '

S t l a k o m površina nalijeganja p u spoju t r e b a postupati k a o s navučenim spojem (vidi 1.6, jednadžbe (41) do (43), strana 80), tj. treba računski ispitati da li su n o r m a l n a naprezanja u glavini (vanjski dio) i u vratilu (unutarnji dio) ostala ispod granice elastičnosti materijala. M o ž e m o se, međutim, približiti na 0,8 granice tečenja. I za vanjski dio preporučuje se računanje s t l a k o m površina nalijeganja p unutarnjeg dijela, p r e m d a je na vanjskom dijelu taj tlak nešto manji. Proizvođači tvrde da se izračunati okretni m o m e n t T sigurno prenosi i kod.promjenljivog opterećenja. P o t r e b n o je međutim ipak predvidjeti stanovitu sigurnost, tj. najveći pogonski okretni m o m e n t povisiti za 10 %.


127

Tablica 46. Tehnički podaci o prstenastim steznim elementima (prema Ringspann KG, Bad Homburg) dxD mm 6x9 7x10 8x11 9 x 12 1 0 x 13 1 2 x 15 13x16 1 4 x 18 1 5 x 19 16x20 17x21 18x22 19x24 20x25 22x26 24x28 25x30 28x32 30x35 32x36 35x40 36x42 38x44 40x45 42x48 45x52 48x55 50x57 55x62 56x64 60x68 63x71 65x73 70x79 71x80 75x84 80x91 85x96 90 x 101 95 x 106 1 0 0 x 114 110 x 1 2 4 120x134 130 x 1 4 8 140x158 150x168 160 x 178 I 7 0 x 191 180x201 190x211 200 x 224 210x234 220 x 244 230 x 257 240 x 267 250x280 260 x 290 270 x 300 280x313 290 x 323 300 x 333

L mm 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 7 7 7

10 10 10 10 12 12 12 12 14 14 14 17 17 17 17 21

21 2r 28 28 28 28 33 33 33 38 38 38 43 43 48 48 48 53 53 53

/ mm

kN

3,7

—

32,4

-

37,8 43,0 57,0 63,0 75,0 81,5 126 135 144 153 162 171 180

3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 6

^0

mm2

7,6 6,95 6,95 6,45 11,2 10,7 10,1 9,5

Fh mm2 7,2 8,4 9,6 12,7 14,0 16,7 18,1 28*) 30,0 31,9 34,0 36,0 37,9 40,0 44,0 48,0 50,0

9,1 12,6 12,0 9,0 8,3 9,9 7,4

198 216 225 252

8,5 7,8

270 288

6 6 6,6

10,1 11,6 11,0 13,8

6,6 8,6 8,6

15,6 28,2 24,6

356 366 387 450 470 660 700

8,6 8,6 10,4 10,4 10,4 10,4 12,2 12,2

23,5 21,8 29,4

730 800 990

27,4 26,3 25,4

178 220

1 060 1 110 1 150

235 " 248 256

31.0 31,0

1 450

12,2

34,6 48,0 45,6 43,4 41,2

320 326 344

15 15 15 15 18,7 18,7 18,7 25,3 25,3 25,3 25,3 30 30 30 34,8 34,8 34,8 39,5 39,5 44 44 44 49 49 49

60,7 66,0 60,2 96,2 89,0 84,5 78,5 117,5 111,2 105,0 134,0 127,0 122,0 165,0 157,5 190,0 182.0 177,0 206,0 222,0 214,0

1 470 1 550 2 2 2 2 3

030 160 290 420 170

3 3 5 6 6

490 800 580 000 430

6 8 9 9 11

860 650 160 660 800

12 390 12 980 15 400 16 100 18 700 19 500 20 300 23 300 24 100 24 900

56,0 60,0 64,0 79,0 82,0 86,0 99,5 104 146 156 162

450 480 510 540 700 770 840 1240 1340 1430 1525 1920 2040 2140 2620 2750 2880 3420 3580 4150 4350 4500 5200 5350 5550

m • mm2 0,022 0,029 0,038 0,057 0,070 0,10 0,12 0,20 0,22 0,25 0,29 0,32 0,36 0,40 0,48 0,58 0,62 0,78 0,90 1,0 1,4 1,5 1,6 2,0 2,2 3,3 3,7 4,0 4,9 6,1 7,0 7,8 8,3 11,2 11,6 12,9 18,1 20,4 22,9 25,5 35,2 42,5 50,5 80,5 93,5 107 122 163 183 204 262 289 317 394 430 520 565 610 725 775 830

128

Rastavljivi

spojevi

T r e b a li, o b r n u t o , spoj dimenzionirati iz z a d a n o g pogonskog okretnog m o m e n t a , tada se p o t r e b n i tlak površina nalijeganja p računa p o m o ć u j e d n a d ž b e (89), a iz tlaka p računa se potrebna zatezna sila vijka F , . Ako se predvidi više od j e d n o g vijka, treba F, odgovarajuće podijeliti, tj. kod /' vijaka za svaki je vijak: F =F,/i

sila prednaprezanja

(91)

Za to potrebni pritezni m o m e n t dobiva se iz izraza (48), str. 97. Zatezne vijke trebalo bi uvijek pritezati m o m e n t n i m ključem. Zvjezdasto-prstenaste ploče (slika 139) su ploče blago stožasta oblika, od zakaljena čelika za opruge, s kojima se, slično kao kod prstenastih opruga, omogućuje spoj bez zračnosti za trajni prijenos okretnog m o m e n t a . Zvjezdaste

Slika 139. Zvjezdasta elastična ploča

Slika 140. Spoj zvjezdastim pločama

Tablica 47. Tehnički podaci za zvjezdaste ploče (prema Ringspann KG, Bad Homburg) d mm

D mm

3 4 5

14

6

18

s mm 0,5

7 8 9

22

0,65

10 27

13 14 16 17 18 20

37

22 24 25

42

0,9

mm

Ncm

Fi N

28 30 32 35

52

1,15

1830 220 2570

2620 2940 3220

38 40 42 45 48 50

62

55 60

mm

4,5 14 24

60 140 190

28 43 61

190 250 310

96

430 510

162

590

20) 244

670 750 830 910

290 340

15

D mm

N

126

11 12

d Ncm

5

3140

3620

3500 4000 4500 5300 5800 6450

3700 4000 4300 4700 4850 5200

67

8800

6400

80

9800

6600

65 70

90

12 000 13 800

7400

75

100

16 300

8600 9200

475 560 650 830

1190 1320 1440 1660

85

930 1150 1270

1700

90

1920 2040

100

80

18 500 100 120

7900

21 000

9900

23 800

10 600

30 000

12 000

129


su ploče izmjenično s vanjskog i unutarnjeg r u b a radijalno urezane, pa su zbog toga naročito elastične. U tablici 47 dane su njihove dimenzije, okretni m o m e n t T P R , koji može prenijeti svaka ploča, te uzdužna stezna sila F, za svaku ploču. Ako je F, manji od vrijednosti u tablici, o n d a p a d a T P R u istoj mjeri. Slika 140 pokazuje primjer spoja sa zvjezdastim pločama. Ploče imaju prijeklop p r e m a p r o v r t u glavine i u provrt se ugrađuju s prednaprezanjem. Između ploča i vratila ostaje zračnost, koja kod zatezanja vijka postepeno nestaje i prelazi u radijalno stezanje. To radijalno stezanje stvara tlak površina nalijeganja, t a k o da se okretni m o m e n t može prenijeti p o m o ć u veze silom. Polje tolerancije provrta m o r a biti H 7 , H 8 , H 9 , F 7 , F8 ili G 7 , a vratila h6 do h9, k6 do k8, f6 do f8, n6, n7, m.6, m.7, j6, j7, g6 ili e6. K a o materijal za vratila treba predviditi St 60 (Č. 0645) ili St 70 (Č. 0745). Sigurnost prianjanja T PR u Ncm a T u Ncm

SH = a • T P R / T ^ 1,3

(92)

prenosivi okretni moment po jednoj zvjezdastoj ploči, prema tablici 47, broj zvjezdastih ploča ^ 10, okretni moment koji treba prenijeti pri udarima koji odgovaraju vršnom momentu.

Broj vijaka

i = a-Fx/FP

(93)

a broj zvjezdastih ploča, F: u N uzdužna zatezna sila jedne ploče, prema tablici 47, Fp u N sila prednaprezanja jednog vijka po potrebi prema jednadžbi (47) strana 97. Ako se priteže momentnim ključem, može se staviti crprss0,8 crT koji odgovara materijalu vijka.

2.3.9. Spoj čeonim ozubljenjem Za uzdužne spojeve koji prenose okretne m o m e n t e upotrebljava se i čeono ozubljenje, p o z n a t o p o d i m e n o m Hirth-ozubljenje, po tvornici koja ga proizvodi. To je r o b u s t n o i izdržljivo ozubljenje za prijenos promjenljivih i udar nih opterećenja. Dijelovi u spoju su s čeone strane radijalno ozubljeni trokutas tim zubima, koji ulaze j e d a n u drugi. Na taj način zubi centriraju spojene dijelove jedan p r e m a drugome. Slika 141 a prikazuje stožnik povezan čeonim

9 lilomcnti slrojcva

2.

130

Rastavljivi spojevi

ozubljenjem s vratilom i pritegnut vijkom. I koljenčasta vratila nekad se sastav ljaju od više čeono ozubljenih dijelova. Postoje i čeono ozubljene uključne spojke. Oblik zubi prikazuje slika 141 b, a dimenzije tablica 48. U z d u ž n a zatezna sila F x (najčešće vijčana zatezna sila) stlači b o k o v e zubi obaju dijelova j e d n e na druge i opterećuje presjek podnožja zuba na tlak. O k r e t n i m o m e n t T djeluje sa srednjom o b o d n o m silom Ft, koja povisuje bočni tlak u smjeru okreta nja i opterećuje presjek korijena zuba na savijanje (si. 142). Tlak i savijanje daju zajedno rezultirajuće naprezanje:

F, M cr rez = crt + cr f = — + —

(94)

2

u N/mm ekvivalentno naprezanje u presjeku korijena zuba, F, u N uzdužna zatezna sila, (TREZ

TI

A u mm

2

2

2

presjek korijena svih zubi « - ( D - D ) - r ( D v — DJ z gdje je z broj zubi,

M u'Nmm

moment

savijanja zubi

K.F^h/2 s obodnom

silom

T Ft = — -T je

najveći okretni moment koji se javlja, R sr = 0,25 {Dv + Du) je srednji polumjer ozubljenja, a h = H-(S + 2r) je visina zuba, , W u mnr

f2Rsr -n moment otpora savijanja svih zubi ^0,0835z(£) v — £>„) (

y -2r j .

Slika 142. Naprezanje čeonih zubi

Tablica 48. Dimenzije čeonog ozubljenja (prema Albert Hirth AG

od

nm do

z

r mm

S mm

H

Stuttgart-Zuffenhausen)

od

nm do

z

r m

S mm

H

10 11 16

109

12

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,2260 D v

12° 44'

25 43 64

224

48

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0566 D v

6° 27'

20 22 32

219

24

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,1132 Dv

12° 44'

50 64 96

245

72

0,3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0378 D v

4° 19'

20 32 48

117

36

0.3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,075 Dv

8° 35'

50 86 128

449

96

0.3 0,6 0,9

0,4 0,6 0,9

0,0283 D v

3° 14'

131

2.4. Veze zaticima i svornjacima

Budući da zbog izradnih odstupanja svi zubi ne nose, dakle pojedini su zubi više opterećeni nego što je iznosio proračun, dopuštena naprezanja uzimaju se odgovarajuće niže. K a o približnu vrijednost m o ž e se uzeti c r e z d o p ~ 0 3 aT kod jednosmjernog o k r e t n o g m o m e n t a , a « 0 , 2 a T k o d okretnih m o m e n a t a promjenljiva smjera, gdje je o T manja vrijednost granice tečenja materijala dijelova u spoju. Uobičajeni materijali su C. Č L . C r N i - i CrMo-čelici. O b o d n a sila F t nastoji odvojiti zube spojenih dijelova. Da bi se to spriječilo, m o r a uzdužna sila pritezanja biti Fx>Ft - t a n (fi/2 — q ) « 0 , 4 Ft. Pri tome je q kut trenja » 8 ° .

2.4. Veze sa zaticima i svornjacima 2.4.1. Zatici Zatici služe za spajanje, učvršćenje, potezanje, držanje, centriranje, fiksira nje, osiguranje, zatvaranje i si. strojnih dijelova. Po obliku u osnovi razlikujemo cilindrične zatike (si. 143), konične zatike (si. 144) i zasječne zatike (si. 145). Zabijanjem u provrte strojnih dijelova zatici dobivaju o d r e đ e n o prednapreza nje. Zasječni zatici imaju tri uprešana zasjeka, čija ispupčenja pri zabijanju velikim t l a k o m nalegnu na stijene p r o v r t a i elastično ih proširuju (si. 146). Naponski zatici u obliku čahure (si. 143 e) i spiralni naponski zatici (si. 143 f) od okruglo savijena, o d n . spiralno n a m o t a n a lima od pernog čelika Ck 67 J U S Č. 1735 (6 ' vrta (vidi 2.1.9, str. 101). b)

a)

c)

d) 258 7377

3

,„,„ '978

^7 7

7

7979 7979

6325

Ml

7346

Slika 143. Cilindrični zatici (donje brojke označuju brojeve DIN-a, a brojke sa strane brojeve JUS-a) a) cilindričan zatik m 6 ; b) cilindričan zatik h 8; c) cilindričan zatik h 11; d) zakaljen cilindričan zatik m 6 ; e) naponski zatik; f) spiralni naponski zatik

4=Slika 144. Konični zatici s ko nusom 1:50 (brojke označuju brojeve DIN-a)

Cilindrični zatici m6 upotrebljavaju se pretežno k a o dosjedni zatici za osiguranje položaja dvaju sastavljenih dijelova (si. 147 a). U j e d a n od dijelova treba ih ugraditi čvrstim dosjedom, a u drugi kliznim, da bi se omogućilo odvajanje. Cilindrični zatici h8 služe k a o zatici za spajanje ili učvršćenje

2.

132

Rastavljivi spojevi

(sl. 147 b). U provrt dijelova koji se sastavljaju utisnu se, uz prekomjeru. Zatici m6 i h8 zahtijevaju provrte razvrtane na mjeru. Cilindrični zatici h l l m o g u se upotrijebiti k a o zakovični zatici (vidi i 1.5.4.) ili k a o zglobni zatici s kliznim dosjedom, npr. Dl l / h l 1. Naponski zatici služe za prihvaćanje poprečnih sila (sl. 112 b) i k a o zatici za osiguranje ili dosjedni zatici (sl. 147c). Z b o g svoje prilagodljivosti potrebni su s a m o bušeni provrti.

Slika 145. Zasječni zatici (brojke označuju brojeve DIN-a; zatici S6 do S80 su komercijalne izvedbe Kerb-Konus-GmbH, Schnaittenbach) D I N 1471 (JUS M.C2.205) koničan zasječni zatik, D I N 1472 dosjedni zasječni zatik, D I N 1473 (JUS M.C2.201 do 203) cilindričan zasječni zatik, D I N 1474 utični zasječni zatik, D I N 1470 (JUS M.C2.201 do 203) cilindričan zasječni zatik 56 dosjedan zasječni zatik s vratom 57 utični zasječni zatik s vratom a) b) D I N 1475 zasječni zatik, S9 koničan zasječni zatik s vratom, 5 1 0 zasječni zatik s dva vrata, 511 dvostruk zasječni zatik, 5 1 2 dvostruk zasječni zatik, S24 dosjedan zasječni zatik, D I N 1469 dosjedan zasječni zatik s vratom, S80 zasječan zatik

Slika 146. Presjek zasječnog zatika: a) prije zabijanja; b) nakon zabijanja

Konični zatici fiksiraju dijelove koje treba spojiti izvanredno d o b r o . Budući da se r u p e moraju razvrtati taj je način spajanja skup, pa se stoga po moguć nosti izbjegava. Konični zatici nisu p o t p u n o sigurni protiv vibracija i k o d pro mjenljivog opterećenja preporučuje se osiguranje. M e đ u t i m , n a s u p r o t cilindrič nim zaticima imaju tu prednost da se m o g u neograničeno spajati i razdvajati. Slika 147 d pokazuje učvršćenje stožnika. K o n i č n i zatici s navojem prikladni su za slijepe uvrte iz kojih se m o g u izvući p o m o ć u matice za izvlačenje. Zasječni zatici ušteđuju skupo razvrtavanje p r o v r t a za cilindrične zatike. Za elastična ispupčenja zareza dovoljni su bušeni provrti. Ispupčenja zareza omogućuju zabijanje i vađenje zatika o k o 25 p u t a i osiguravaju dosjed protiv vibracija. M e đ u t i m , zarezi izazivaju vršna naprezanja (zarezna djelovanja), zbog kojih zarezni zatici nisu toliko izdržljivi k a o glatki. Zarezni zatici s vratom služe za učvršćenje opruga, za navlačenje uskočnika ili sigurnosnih ploča ili za izvlačenje iz slijepih rupa. Pri zabijanju svaki se zatik uvodi u provrt onim


133

krajem na kojem zarezi izlaze (sl. 145). Zarezni čavli D I N 1476 i 1477 služe za učvršćenje natpisa, limova, šarnira, obujmica, i sl, na metalne dijelove. Primjeri su na sl. 148.

Slika 147. Upotreba cilindričnih i koničnih zatika a) cilindričan zatik m6 kao dosjedan zatik; b) cilindričan zatik h8 kao vezni zatik; c) naponski zatik kao zatik za osiguranje; d) koničan zatik kao zatik za učvršćenje i vezivanje

Slika 148. Upotreba zasječnih zatika i čavala
134

2.

Rastavljivi spojevi

Zatik treba da bude izrađen od tvrđeg materijala nego što su dijelovi u koje se zabija, da se pri zabijanju ne deformira i pri izbijanju ne sabije. Razlikom u tvrdoći izbjegava se i zaribavanje u provrtu. Uobičajeni materijali su: D I N St 50 K, 9 S 20 K, St 60,6.8., C 35,45 S 20 K, Ms 60 P b , A l C u M g P b F 38. S t a n d a r d n e promjere d i duljine / zatika vidi u tablici 49. Tablica 49. Standardni promjeri d i duljine / zatika i svornjaka u mm d 0,8 1 1,2 • 1,5 2 2,5

3 4 5 6 8 10

12 14 16 18 20 22

/ 25 28 30 32 35 40

45 50 55 60 65 70

2 3 4 5 6 8

75 80 90 100

9 10 12 14 16 18

20 22 25 28 30 35

70 75 80 85 90 95

40 45 50 55 60 65

100 105 110 115 120 125

130 135 140 145 150 160

170 180 190 200 210 220

230 240 250 260 270 280

290 300 310 320

2.4.2. Svornjaci Svornjacima se dobivaju zglobni spojevi s kliznim dosjedom u strojnim dijelovima. S t a n d a r d n e svornjake sa glavom i bez nje sa r u p a m a za rascjepke i bez njih, prikazuje slika 149, a primjere za spojeve sa svornjacima slika 150. Klizni dosjed iziskuje osiguranje protiv ispadanja. U tu svrhu upotrebljavaju se prvenstveno rascjepke D I N 94, (JUS M.B2.300 i 301), uskočnici D I N 471 ( J U S M.C2.401) sigurnosne pločice D I N 6799 i elastični prsteni D I N 7993 i 5417. Za rascjepke t r e b a u svornjaku izbušiti poprečne provrte, a za uskočnike i sigurnosne pločice utokariti utore. a)

b)

c)

d)

e)

rrrfri

f)

1133 1433 1434,1435 1436 1438 1439 Slika 149. Standardni svornjaci (brojke odozdo su brojevi DIN-a, a brojke po strani su brojevi JUS-a) a) bez glave; b) bez glave s rupama za rascjepke; c) s malom glavom; d) s velikom glavom i rupom za rascjepku; e) s navojem; f) upušteni svornjak s nosom

Svornjaci bez glave s obzirom na cijenu imaju prednost. Svornjaci s glavom upotrebljavaju se a k o to traži m o n t a ž a (pristupačnost). Svornjaci koji ne smiju nigdje izvirivati, na primjer svornjaci na klipovima, dobivaju s obiju strana uskočnike D I N 472 (slika 151). U tablici 50 dane su dimenzije uskočnika. Svornjaci se najčešće izrađuju u području tolerancije hl 1, provrti već p r e m a dopuštenoj zračnosti D 9 , D l l , C l l , B12 ili A l i . S t a n d a r d n e promjere d i duljine / vidi u tablici 49.

Tablica 50. Dimenzije (mm) uskočnika D I N 471 (JUS M.C2.401) i 472 (JUS M.C2.400) (nepotpuni izvadak)

JUS M.C2.401

s h 11

H 13

0,8

0,9

7,6

1,1

8,6 9,6 10,5 11,5 12,4 13,4 14,3 15,2 16,2

9 10 11 12 13 14 15 16 17

19 20 21 22 24 25 26 28 29 30 32 34 35 36 38 40 42 45 48

h 11

1,2

1,3

18 19 20 21 23,9 24,9

1,5

1,75

1,6

1,85

22,9 26,6 27,6 28,6 30,3 32,3 33 34 36 37,5 39,5 42,5 45,5

50 52 55 56 58 60 62 63 65 68 70 72 75 78 80

17

18

s h 11

toler.

h 12

m

2,15

2,5

2,65

47 49 52 53 55 57 59 60

78,5

85 88 90 95 100

81.5 84,5 86,5 91,5 96,5

105 110 115 120 125 130 135 140 145

h 12

62 65 67 69 72 75 76,5

82

3,15

101 106 111 116 121 126 131 136 141

J U S M.C2.400

D I N 472 J U S M.C2.400

10 11 12 13 14 15 16 17 18

m

1,1

10,4 11,4 12,5 13,6 14,6 15,7 16,8 17,8 19

19 20 21 22

20 21 22 23

24 25 26 28 30 32

1,3

25,2 26,2 27,2 29,4 31,4 33,7

1,6

35,7 37 38 39 40

1,2

34 35 36 37 38 40 42 45 47 48

1,5

,75

1,85

h 11

toler.

H 13

H 11

42,5 44,5 47,5 49,5 50,5

50 52 55 56 58 60 62 63 65 68 70 72 75 78 80 82

H 12

h 13

4,15

s h 11

toler.

H 13

rt

D I N 472 J U S M.C2.400

D I N 471 J U S M . C 2 . 4 0 1

D I N 471 J U S M.C2.401

DIN472

85 88 90 92 95 98 100 102 105 108 110 112 115 120 125

m H 13

2,15

2,5

toler. 53 55 58 59 61 63 65 66

2,65

68 71 73 75 78 81 83,5 85,5

3,15

88,5 91,5 93,5 95,5 98,5 101,5 103,5

4,15

106 109 112 114 116 119 124 129

H 12

H 13

136


JUS M.C2.401

Slika 150. Spojevi sa svornjakom a) Svornjak D I N 1433 (JUS M.C3.040) s rascjepkama; b) svornjak D I N 1433 (JUS M.C3.040) sa sigurnosnim pločicama; c) svornjak D I N 1433 (JUS M.C3.040) s uskočnicima; đ) svornjak D I N 1433 (JUS M.C3.040) s elastičnim prstenima od okrugle ili četvrtaste žice; e) svornjak s glavom D I N 1436 (JUS M.C3.021) sa rascjepkom;^) upušten svornjak D I N 1439 (JUS M.C3.030) s uskočnikom;#) svornjak s vijčanim nastavkom na završetku D I N 1438 (JUS M.C3.060) i šestorostranom maticom

Slika 151. S uskočnicima D I N 472 (JUS M.C2.400) osiguran svornjak klipa

2.4.3. Čvrstoća U p r o r a č u n u čvrstoće zatičnog spoja nailazimo na teškoće, budući da i zatici, a i dijelovi u spoju, dobivaju prednaprezanje pri zabijanju s prekomjerom. Prednaprezanje nije moguće računski obuhvatiti, jer je osim o toleran cijama izrade, ovisno i o obliku dijelova u spoju. Z b o g toga prednaprezanje ne u z i m a m o u obzir i uspoređujemo ostala naprezanja s d o p u š t e n i m iskustvenim naprezanjima. 1. Zglobni zatici ili svornjaci (sl. 152). Pogonska sila F opterećuje naležne površine na površinski tlak, a opasni presjek A zatika na dijelu kliznog dosjeda na savijanje i odrez.

137


Tlakovi F

(95)

2a • d F Pu

naprezanje na savijanje

a{-

naprezanje na odrez

Ta

(96)

b-d 0,5 F • 0,5 a 0,1 d 2/4

3

(97) (98)

2

Slika 152. Zglobni zatik ili svornjak

p u N/mm površinski tlak na zatiku i dijelovima u spoju, 2
2. Strojni zatici opterećeni na savijanje (sl. 153). K a k o sila F ne djeluje u sredini površine nalijeganja zatika, površinski tlak u provrtu preuzima dio savojnog naprezanja. O p a s n i presjek A opterećen je na savijanje.

(99)

Tlak

naprezanje na savijanje p u N/mm 2 crf u N/mm 2 F u N L, / u mm s u mm cl u mm

0,1 d

površinski tlak zatika i dijela u spoju, savojno naprezanje u opasnom presjeku A zatika, pogonska sila, krak sile F, duljina nalijeganja zatika, promjer zatika a) b)

Slika 153. Stojni zatik opterećen na savijanje a) zatik s ovješenom vlačnom oprugom; b) površinski tlak na strojni dio; c) naprezanje zatika na savijanje

(100)

138


3. Poprečni zatici opterećeni okretnim momentom (sl. 154). Z b o g o b o d n e sile F, stijene p r o v r t a u vratilu i glavini opterećene su na površinski tlak, a zatik na odrez.

Tlakovi

3F

(101)

P U = t t ^

odrezno naprezanje

t

a

pv=

F

'

= —

(102) (103)

/? u N/mm 2 površinski tlak zatika i dijelova u spoju, T 4 u N/mm 2 odrezno naprezanje u presjeku zatika, Ft u N obodna sila na vratilu = F/i^, gdje je T okretni moment, a Ru — DJ2 polumjer vratila, Dv u mm vanjski promjer glavine, Du u mm unutarnji promjer glavine = promjer vratila, d u mm promjer zatika, A u mm 2 površina presjeka zatika.

Slika 155. Uzdužni zatik (okrugao klin) opterećen okretnim momentom a) površinski tlak na vratilo i glavinu; b) odrez zatika


139

Uzdužni zatici opterećeni okretnim, momentom (sl. 155). Zabijeni zatik vrši funkciju u z d u ž n o g klina. Zbog svog oblika naziva se i okrugao klin. Vratilo i glavina opterećeni su na površinski tlak, a zatik na odrez. (104)

Tlak naprezanje n a odrez

T

F = a j ~ ^

(105)

2

p u N/mm površinski tlak glavine i vratila, 2 ta u N/mm naprezanje na odrez u uzdužnom presjeku zatika, F, u N obodna sila na vratilu = T/R, gdje je T okretni moment, a R polumjer vratila, d u mm promjer zatika, / u mm nosiva duljina zatika. Tablica 51. Dopuštena naprezanja (N/mm 2 ) za spojeve sa zatikom i svornjakom (iskustveni podaci!) Opterećenje jednosmjerno promjenljivo

mirno

Dosjed

Napre zanje

stezni glatkih zatika sa zareznim zatikom

P

klizni glatkih svornjaka Dosjed

Napre zanje

stezni glatkih zatika

sa zareznim zatikom

*B klizni glatkih svornjaka

St 37 St 50 Č.0361 Č.0545

GS ČL

GG SL

Strojni dio od St 50 i G S Č.0361 Č.0545 ČL. St 37

izmjenično promjenljivo

GG SL.

St 37 St 50 1 Č. 0361 Č.0545

GS ČL.

GG SL.

62

52

36

50

31

26

70

42

34

26

35

21

17

24

24

32

12

12

12

16

Za tik ili s vornjak od čeli ca čvrst oče
600

800

40 26

48 32

56 37

24 17

34 22

40 26

46 30

33 20

48 26

57 32

67 37

98

104

83

68

72

100

69

73

58

48

52

30

30

30

40

24

400

500

600

83 54

105 72

128 87

150 102

56 40

80 52

96 64

112 74

28 20

70 45

87 60

105 72

125 85

48 34

68 44

80 52

92 60

100 54

125 72

155 87

180 102

66 40

96 52

114 64

134 74

! i

140

3.

OPRUGE

3.1. Osnove 3.1.1. Karakteristike, rad opruge, vibracije opruge. Opruge služe npr. za p o g o n bubnjeva za namatanje, za vraćanje ventilnih o p r u g a ili upravljačkog polužja, prigušenja udara, za ograničenje sile, za mjerenje sile u vagama i sl. Po obliku razlikujemo lisnate opruge, zavojne, tanjuraste, ravne torzione opruge itd., a p r e m a deformaciji vlačne, tlačne, savojne i torzione opruge

Slika 156. Karakteristike opruga a) progresivna gumene opruge; b) ravna cilindrične zavojne opruge; c) degresivna tanjuraste opruge

Svojstva o p r u g a ocjenjujemo p r e m a njihovoj karakteristici. Karakteristika prikazuje ovisnost p u t a / o sili F opruge. Karakteristike prikazane na slici 156 su: progresivna (rastuća zakrivljena), ravna i degresivna (opadajuće zakrivljena). O p r u g e koje rade bez trenja (izuzete su gumene opruge) imaju ravnu karakte ristiku. Sila p o t r e b n a za napinjanje (deformaciju) opruge za 1 mm ili okretni m o m e n t za napinjanje (kružnu deformaciju) za 1 rad označuje se k a o specifična sila, krutost, specifični progib ili k o d ravne karakteristike k a o konstanta opruge: specifična sila vlačnih, tlačnih i savojnih opruga specifična

sila

torzionih

opruga

c — F/f

c=T/a

c u N/mm, N/mm/rad specifična sila opruge, F u N sila opruge, opterećenje opruge, / u mm progib opruge uz silu F, T u Nmm okretni moment, a u rad kut uvijanja pod okretnim momentom T.

(106) (107)

3.1. Osnove

141

Opruge

sa

zakrivljenom

karakteristikom

promjenljivu

imaju

specifičnu

silu. Pri napinjanju opruge obavlja se radnja koju opruga p r i g o d o m otpuštanja opet vraća, ne uzimajući pri tom u obzir gubitke zbog unutrašnjih ili vanjskih otpora. Budući da je rad jednak p r o d u k t u sile i puta, o k o m i t o šrafirana površina na slici 156 označuje n a m rad opruge. K o d ravne karakteristike je: rad kod rad

vlačnih,

tlačnih

(108a)

T W=-OL 2

(108b)

i savojnih opruga

torzionih opruga

W u Nmm F, f, T,

F W=—f

rad opruge, vidi legendu uz jednadžbe (106) i (107).

Ako masu gibljivo spojenu s o p r u g o m izložimo t r e n u t a č n o m djelovanju sile, o n a će početi vibrirati vlastitim prigušenim titrajima (sl. 157). Često se od vibracionog sustava traži određena vlastita frekvencija, k a o npr. kod vibracionih sita, njihajućih transportera, vibracionih stolova, vibratora, vagonskih opruga, opruga m o t o r n i h vozila i slično.

~m

vrijeme •

i

b)

+

m W

m

^

vrijeme

—

-A

o)

J

Slika 157. Titrajni sustavi opruga: a) s tlačnom oprugom; b) sa savojnom oprugom; c) s torzionom oprugom

Vlastita

frekvencija

vlačnih,

tlačnih i savojnih opruga

vlastita frekvencija v u l / s = Hz c u N/m, Nm/rad m u kg J u kg • m2

torzionih opruga

v—

(109a)

V=

(109b)

vlastita frekvencija titrajnog sustava. specifična sila opruge, masa tijela izložena titranju, moment tromosti mase tijela izložena rotacionom titranju prema osi vrtnje.

3. Opruge

142

3.1.2. Materijali, naprezanje, čvrstoća Uobičajeni materijali za opruge su: kaljivi ugljični čelici, k r o m čelici, silicijski čelici, silicijmangan čelici, kromvanadij čelici i nerđajući čelici. K tome dolaze obojeni metali: mjed, fosforna bronca, silicijska bronca, novo srebro, nikelin i drugi. Tablica 52. Kvaliteta i primjeri upotrebe toplo oblikovanih čelika za opruge prema D I N 17221, (JUS C.B0.551) [Čelici 38 Si 6, 46 Si 7 i 51 Si 7, (Č. 2130, Č. 2131 i Č. 2132) za kaljenje u vodi, a ostali za kaljenje u ulju]

Vrst čelika

_M

G

Primjeri

tvreloća

Kvalitetni čelici za srednja naprezanja

HEn o

N/mm 2

N/mm 2

%

upotrebe

D I N 38 Si 6 J U S Č. 2130

240

217

1050

1200

6

Elastični prsteni i ploče za osiguranje vijaka, tanjuraste opruge, opruge za kultivatore

D I N 46 Si 7 J U S Č. 2131

255

230

1100

1300

6

Stožaste opruge, lisnate opruge za vozila na tračnicama, tanjuraste opruge

D I N 51 Si 7 J U S Č. 2132

270

230

1100

1300

6

Lisnate opruge za vozila na tračnicama, naročito one koje su strojno zakaljene

290

235

1100

1300

6

Lisnate opruge za vozila do 7 mm debele, zavojne opruge, listovi lisnatih opruga, tanjuraste opruge

310

240

1100

1300

6

Lisnate opruge za vozila više od 7 mm debele, zavojne opruge, tanjuraste op'ruge

310

240

1050

1350

6

Lisnate opruge za vozila više od 7 mm debele, zavojne opruge, tanjuraste opruge, prstenaste opruge

D I N 66 Si 7 JUS Č. 2134

> 310

240

1200

1400

6

D I N 67 SiCr 5 J U S Č. 4230

> 310

240

1350

1500

5

D I N 50 CrV 4 JUS Č. 4830

> 310

235

1200

1350

6

D I N 58 C r V 4

> 310

235

1350

1500

6

D I N 55 Si 7 J U S Č. 2133

D I N 65 Si 7 J U S Č. 2331 Č. 2332 D I N 60 Si Mn 5 JUS Č. 2330

Kvalitetni čelici za visoka naprezanje

Stanje obrade 1 ) H+A

J U S Č. 4831

Lisnate opruge, zavojne opruge, ravne torzione opruge Ž 2 5 mm promjera Zavojne opruge, prvenstveno opterećene udarno, ravne torzione opruge g 4 0 m m promjera, ventilske opruge Posebno visoko opterećene opruge za vozila, zavojne opruge, elastični prsteni, tanjuraste opruge, ravne torzione opruge g 40 mm promjera Posebno visoko opterećene zavojne opruge i ravne torzione opruge najvećih promjera

') U = stanje valjanja, G = meko žareno, H + A = kaljeno i popušteno (Navedene su samo minimalne tvrdoće i čvrstoće).

M e t a l n e opruge opterećene su na vlak, savijanje i torziju. Njihova specifična sila ovisna je k o d vlaka i savijanja o modulu elastičnosti £, a k o d uvijanja o modulu klizanja G (vidi tablicu 58, strana 145). I z v a n r e d n o velika čvrstoća materijala za opruge omogućuje odgovarajuće visoka naprezanja, t a k o da opruge mogu biti razmjerno malih dimenzija. O p ć e n i t o m o ž e m o uzeti slijedeća dopuštena naprezanja: c r d o p = T d o p » 0 , 4 d o 0,7 crM pri k o n s t a n t n o j sili, » 0 , 3 do 0,4 crM pri jednosmjerno promjenljivoj sili » 0 , 2 do 0,25 crM pri naizmjenično promjenljivoj sili. D o p u š t e n a naprezanja

143

3.1. Osnove

su međutim ovisna i o obliku opruga, o točnosti poznavanja njihovih meha ničkih svojstava i o o p a s n o s t i koju nosi lom opruge. Visoku čvrstoću dobivaju čelici za opruge kaljenjem, a a k o je p o t r e b n o , n a k n a d n i m posebnim postupcima. T a n k e žice pokazuju visoku granicu tečenja a k o se samo nisko popuste. Visoke temperature p o p u š t a n j a i p o n o v n o gašenje povisuje dinamičku* izdržljivost. Do povećanja dinamičke izdržljivosti dolazi i prebrušavanjem n a k o n kaljenja, jer prebrušavanjem skidamo razugljičenu površinu, koja djeluje zarezno. Sačmarenjem p o m o ć u kuglica očvršćava se površinski sloj i povećava d i n a m i č k a izdržljivost. Poliranje površine ublažuje zarezno djelovanje. ' K o d visokoopterećenih o p r u g a t r e b a vršiti ispitivanja dinamičke izdržljivosti, ili se treba informirati k o d proizvođača o mehaničkim svojstvima materijala. D i n a m i č k a izdržljivost o p r u g a p a d a s p o r a s t o m debljine, k a o i k o d svakog d r u g o g strojnog dijela. U tablicama 52 do 58 navedeni su standardni čelici za opruge s vrijednostima vlačne čvrstoće i u p u t a m a o upotrebi.

Tablica 53. Hladno valjane trake za opruge prema D I N 17222, (JUS C B 3 . 7 2 2 ) za rezanje, štancanje, utiskivanje, savijanje, namatanje sa kaljenjem u ulju Oznaka C53,

C60,

Č.

1630, Č. 1730, C 75, M 75, Č. 1832, Č. 1834, 55 Si 7

N/mm 2 C67

Č.

1733 M 85 Č.1835

Č. 2133

65 Si 7, 60 SiMn 5 Č. 2331, Č. 2330 Ck 53 ( K C 53) Č. 1631 Ck 60 ( K C 60) Č. 1731 Ck 67 ( K C 67) Č. 1735

1200 . . . 1450 1200 . .

1600

1600 . . . 2000 1700. .

2200

1200 . .

1450

1300 . .

1550

1400 . .

1650

Primjeri upotrebe

Oznaka Mk 101

mnogostrana, zavisno od traženih mehaničkih svojstava

Č.

1930 71 Si 7 C. 2135

66 Si 7

Č. 2134

67 SiCr 5 Č. 4230 50 CrV 4 Č. 4830 58 CrV 4 Č. 4831

N/mm 2 1800 . . . 2400 1900 . . . 2400

1800 . .

2300

1900 . .

2400

1700 . .

2300

1900 . .

2400

Primjeri upotrebe Visokoopterećene vlačne opruge za satne i pogonske mehanizme

mnogostrana, zavisna od traženih mehaničkih svojstava

Tablica 54. Okrugla žica za opruge prema D I N 17223, (JUS C.B6.012) Oznaka

Kratica

A

Područje

promjera

0,3 . . . 10 mm

vlačne opruge, zavojne fleksione opruge i profilirane opruge za niska mirna i rijetko promjenljiva opterećenja

0,3 . . . 17 mm

opruge za mirna i mala promjenljiva opterećenja

Patentirano vučena žica za opruge od nelegiranog čelika B

Poboljšana žica za opruge

Poboljšana žica za ventilske opruge

c

0,07 . . . 17 mm

II

0,07 . . . 2 mm

FD

VD

Upotreba

visokoopterećene tlačne, vlačne i zavojne fleksione i profilirane opruge, također za promjenljivo opterećenje

1 . . . . 14 m m

opruge koje rade u području vremenske čvrstoće ili imaju umjereno trajno dina mičko opterećenje

1 . . . 7,5 mm

za sve opruge s visokim trajnim dinamič kim opterećenjem

144

3. Opruge

Kvalitetu žice i t r a k e za opruge od nerđajućeg čelika D I N X 1 2 C r N i l 7 7 2 X 7 C r N i A l 17 7 i X5 C r N i M o 18 10 sa c r M = 1 0 5 0 do 2200 N / m m (već prema debljini žice) vidi u D I N 17224. Najmanja vlačna čvrstoća (N/mm 2 ) okrugle žice za opruge D I N 2076. Materijal prema D I N 17223 ( J U S C B 6 012) (izvadak) Vrst žice

d mm

A

B

c

II

0,30

1750

0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,43 0,45 0,48 0,50 0,53 0,56 0,60 0,63 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 1,05 1,10 1*20 1,25 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80

1740 1740 1730 1730 1730 1720 1710 1710 1700 1690 1690 1680 1670 1670 1660 1650 1640 1630 1620 1610 1600 1590 1590 1570 1560 1550 1530 1520 1500 1490 1470

2100 2090 2090 2080 2080 2080 2070 2060 2060 2050 2040 2040 2030 2020 2020 2010 2000 1990 1970 1960 1950 1940 1930 1920 1900 1890 1880 1860 1840 1820 1800 1780

2510 2510 2500 2490 2480 2480 2470 2460 2460 2450 2440 2430 2420 2410 2410 2400 2380 2370 2350 2340 2320 2310 2300 2290 2260 2240 2230 2200 2170 2150 2120 2100

2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2700 2600 2600 2600 2600 2600 2600 2550 2550 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2400 2400 2400 2300 2300 2300 2250 2250

1,90 2,00 2,10 2,25

1460 1450 1440 1430

1760 1750 .1730

2070 2060 2030 2000

2150 2150

1710

FD

1800 1800 1800 1750 1750 1750 1750 1700 1700 1700 1700 1700 1650 1650 1650

VD

1700 1700 1700 1650 1650 1650 1650 1600 1600 1600 1600 1600 1550 1550 1550

d mm 2,4 2,5 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,25 4,5 4,75 5,0 5,3 5,6 6,0 6,3 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 12,0 12,5 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0

Vrst žice A

B

c

1410 1400 1390 1370 1350 1340 1320 1300 1290 1280 1270 1250 1230 1210 1190 1170 1150 1140 1130 1110 1090 1070 1040 1020 1010 1000

1690 1670 1650 1630 1600 1580 1560 1540 1520 1510 1490 1470 1450 1420 1400 1380 1350 1340 1320 1290 1270 1240 1220 1200 1170 1150 1120 1100 1060 1050 1040 1010 990 980 970

1970 1940 1930 1890 1860 1830 1810 1780 1750 1730 1720 1700 1660 1630 1610 1580 1550 1540 1520 1480 1460 1430 1400 1380 1360 1350 1330 1320 1280 1260 1250 1220 1190 1160 1130

FD

VD

1650 1600 1600 1600 1550 1550 1550 1510 1510 1510 1470 1470 1470 1430 1430 1430 1430 1430 1390 1390 1390 1320 1320 1320 1320 1280 1280 1280 1280 1280 1280 1280

1550 1500 1500 1500 1460 1460 1460 1430 1430 1430 1400 1400 1400 1370 1370 1370 1370 1370 1330 1330 1330

Promjer d (mm) okrugle šipke čelika za opruge koje se vruće oblikuju prema D I N 2077, materijal prema D I N 17221 do 17225 7 8 9 + 0,2 10

11 12 12,5 + 0,2 13

14 15 16±0,2 17

18 19 + 0,2 20 21+0,3

22,5 24 25 + 0,3 26

28 ± 0 , 3 30 32+0,4 34

36 38 40 + 0,4 42

45 48 + 0.4 50

O p r u g a se m o r a t a k o dimenzionirati da se postigne tražena specifična sila i da se ne prekorači d o p u š t e n o naprezanje. U tu svrhu često je p o t r e b n o i više p u t a p r o r a č u n a v a t i s pretpostavljanjem različitih dimenzija, da bi se udovo ljilo tim zahtjevima. Bez takvog p o s t u p k a nije moguće optimalno obliko vanje.

145

3.2. Lisnate kao savojne opruge Tablica 57. Vatrootporni čelici za opruge prema D I N 17225 Granica tečenja u N/mm 2 pri

°c

Vrst čelika N/mm 2 67 SiCr 5 Č. 4230 50 CrV 4 Č.4830 45 CrMoV 6 7 30 VVCrV 17 9 65 W M o 4 3 8 X 1 2 C r N i 17 7 hladno valjan hladno vučen

20

100

200

300

1500

1100

1100

1000

900

1350

1000

1000

1000

900

1400 1400 1400

1050 1100 1100

1050 1100 1100

950 1000 1000

Granica puzanja u N/mm 2 pri 400

400

450

850

700

500

320

900 900

750 800

550 600

420 470

500

550

300 350

200

1200 1600

1

Modul elastičnosti u N/mm Vrst čelika

67 SiCr 5 Č. 4230 50 CrV 4 Č. 4830 45 CrMoV 6 7 30 VVCrV 17 9 65 VVMo 34 8 X 1 2 C r N i 17 7

°c

°c

20

100

200

300

210000

206000

200000

193000

210000

206000

200000

193000

210000 210000 210000 180000

206000 206000 206000 175000

200000 200000 200000 168000

193000 193000 193000 161000

400

181000 181500 184000

2

pri 450

500

174000 175000' 179000

171000 175000

550

170000

Kovanje i toplinsko oblikovanje za opruge, X 1 2 C r N i 17 7 međutim hladno savijati, omatati itd. Ovi se čelici upotrebljavaju za ventilne opruge na motorima, opruge za brtvenje i povratne ventilne opruge na lokomotivama, opruge razvodnika pregrijane pare na lokomotivama itd.

Tablica 58. Moduli elastičnosti E i moduli klizanja G uobičajenog materijala za opruge E N/mm 2

G N/mm 2

Patentirano vučena žica za opruge od nelegiranih čelika i poboljšana žica za opruge od nelegiranih čelika D I N 17223, (JUS C B 6 . 0 1 2 )

= 210000

= 83000

Opruga od toplo oblikovanih čelika D I N 17221, (JUS C.B0.551)

= 210000

= 80000

Opruga od nerđajućeg čelika X 1 2 C r N i 17 7 D I N 17224

= 194000

= 73000

Opruge od kositrene bronce CuSn 8 F 95 i mjed CuZn 36 F 70 D I N 17682, ( J U S C . D 2 . 1 0 0 . i 102)

= 112000

= 42000

Opruge od bakar-berilija CuBe 2 F 90 i CuBe F 85 kao i novo srebro CuNi 18 Zn 20 D I N 17682

= 135000

= 50000

Opruge od M s 6 3 D I N 17660, ( J U S C.D2.101) tvrdo vučene

=

= 35000

Materijal opruge

94000

3.2. Lisnate opruge kao savojne opruge Jednostavne jednokrake i dvokrake lisnate opruge (sl. 158) uzimaju se npr. kao potisne opruge zasuna, zatega, skakalica ustavljača, k a o k o n t a k t n e opruge u s k l o p k a m a i slično. Lisnate opruge u sloju (sl. 159) služe prvenstveno za opruženje cestovnih vozila i vozila na tračnicama. O n e pretvaraju k r a t k e tvrde udare vozne staze u duge m e k a n e prigušene titraje. Lisnata opruga u sloju nastaje od dvokrakih 10 Elementi strojeva

146

3. Opruge

trapeznih listova različite dužine, koji se slažu j e d a n na drugi (sl. 160). Listovi opruge izrađuju se od valjanog plosnatog čelika za opruge D I N 4620 (JUS C.B3.025) ili D I N 1570 ( J U S C.B3.031). Uobičajene oblike presjeka vidi na sl. 161. s t a n d a r d n e završetke listova o p r u g a za vozila na tračnicama D I N 5542, te sedlaste ploče za vješanje o p r u g a D I N 5543.

Slika 159. Lisnate opruge u sloju a) držač sa' stremenom; b) držač sa svornjakom u sredini, prema D I N 11747 (lisnate opruge za teška kola s gumenim kotačima)

Slika 160. Nastajanje sloja lisnate opruge a) teoretski oblik; b) praktički oblik

147

3.2. Lisnate kao savojne opruge Slika 161. Presjeci lisnate opruge a) pravokutnik D I N 1544 (JUS C.B3.530); b) s rebrom u sredini D I N 1570 (JUS C.B3.031); c) Krupp-profil

Glavni list, k a o najgornji najduži list, savijen je na krajevima o k o svornjaka ležišta. Protiv p o p r e č n o g p o m a k a osiguran je profilom samog presjeka (sl. 161b i c) ili stremenom (sl. 162). Svežanj listova m o r a se u sredini povezati, da bi se opterećenje sigurno prenijelo na sve listove. Nekoliko držača svežnja listova pokazuje sl. 163.

Slika 162. Spone za opruge prema D I N 4621

nom u sredini lista

Jednadžbe za p r o r a č u n : Naprezanje na savijanje Progib

a( = F-l/W f

=

h

F-l3 3 E l

< 7 f u N / m m 2 savojno naprezanje u presjeku lista, F u N sila koja djeluje na oprugu, / u mm progib pri opterećenju silom F, l u mm krak sile prema opasnom presjeku, W u mm 3 moment otpora lista opruge = b • h2/6, I u mm 2 moment inercije lista opruge =b • h3/\2, 2 E u N/mm modul elastičnosti materijala opruge (tablica 58, str. 145), k. proračunski faktor prema tablici 59. 10*

(110)

148

3. Opruge

Tablica 59. Proračunski faktori k za lisnate opruge

bolb k

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,5

1,4

1,32

1,26

1,2

1,17

1,12

1,08

1,05

1,03

1,0

3.3. Zavojna fleksiona opruga kao opruga za okretanje Zavojne fleksione opruge su n a m o t a n e u obliku zavojnice, a opterećene su na savijanje (sl. 164). Najčešće se upotrebljavaju za povratni hod poluga. J e d a n kraj opruge m o r a biti ovješen na poluzi, a drugi kraj na ležaj opruge koji miruje. U p o č e t n o m položaju opruga je predopterećena i pritiskuje polugu na graničnik (naslon). D I N 2088 (Proračun i konstrukcija zavojnih fleksionih opruga), m e đ u ostalim kaže: Ako je zavojna fleksiona opruga vođena na j e d n o m svornjaku (svornjak ili glavina k a o na sl. 164), treba paziti da između opruge i vodilice ostane dovoljno zračnosti (da se o p r u g a pri okretanju ne stisne na vodilicu). K a o približnu vrijednost za promjer t r n a može se uzeti D t r n = 0,8 do 0,9 D u a za tuljak D t u l j = 1,1 do 1,2 Dv.

U interesu ekonomične proizvodnje treba težiti za što jednostavnijom konstrukcijom krakova, tj. tangencijalno oblikovanim k r a k o v i m a (sl. 165 a). S obzirom na mogućnost dovoljno točnog proračunavanja treba težiti za čvrstim upijanjem k r a k o v a (sl. 165 b do- d). K a o čvrsto upinjanje vrijedi svako upinjanje koje unosi par sila. Najmanji unutarnji polumjer savijanja r na krakovima ne treba da bude manji od promjera žice d (sl. 165 b). T r e b a nastojati da o d n o s n a m a t a n j a b u d e w = DST/d = 4 do 15, u iznimnim slučajevima w = 3. Da bi se izbjegle sile trenja, ne smiju ni k o d ograničenih ugradbenih duljina navoji nalijegati stegnuto j e d a n uz drugi. Ako iz konstrukcio nih razloga treba ispuniti veći ugradbeni prostor, o n d a se to ne ostvaruje p o m o ć u velikog u s p o n a navoja; bolje je smanjenjem srednjeg promjera D s r i odgovarajućim povećanjem broja navoja i f .

149

3.3. Zavojne fleksione opruge

Zavojne opruge treba uvijek opterećivati u smjeru zavojnice opruge, tako da je vanjska strana navoja opterećena na vlak. K o d o b r a t n o g , otvarajućeg okreta nja, postoji zbog vlastitih naprezanja opruge sklonost popuštanju elastičnih svojstava ili puzanju.

Slika 165. Izvedba krakova i držača zavojnih fleksijskih opruga prema DIN 2088 a) s tangencijalnim krakovima, bez upinjanja (nepovoljno); b) čvrsto upeti krakovi (povoljno); c) mirujući krak čvrsto upet, pomičan krak nije upet (nepovoljno, bolje obratno); cl) u svornjaku ili trnu čvrsto upet krak (povoljno)

. O p r u g e do 12 mm debljine žice namataju se h l a d n o , a preko 12 mm toplo, zbog prevelikih sila za namatanje. Opterećenje opruge je m o m e n t o m M = F • R koji izaziva savojna napre zanja. Ako oprugu opterećujemo u smjeru namatanja ( n o r m a l a n slučaj), treba računati idealno savojno naprezanje

ox = M/W

(112)

Ako pak o p r u g u opterećujemo suprotno smjeru namatanja, o n d a treba uzeti u obzir povišenje naprezanja zbog zakrivljenosti žice i r a č u n a se: najveće vlačno naprezanje od savijanja rjj u N/mm 2 M u Nmm W u mm aq u N/mm 2 q

0" q = <7" Q\

(H3)

idealno savojno naprezanje u presjeku žice, moment savijanja u presjeku žice = moment opruge F • R, moment otpora presjeka žice =n • d 3 / 3 2 « 0 , l cl3, vlačno naprezanje od savijanja na unutarnjoj strani presjeka nastalo savijanjem žice, faktor koji obuhvata povišenje naprezanja zbog savijanja žice, prema sl. 166.

150

3. Opruge

U načelu, ni u kojem slučaju ne bi trebalo prekoračiti 0,7 vrijednost vlačne čvrstoće žice; stoga treba uzeti er dop = 0,7
'hdop'

naprezanje :700

N mm'

hoda

opruge

•0,25 <7.min

(114)

Nadalje j e : Slika

w-- Dsr/d

166. Faktor naprezanja q prema DIN 2088

kut

zakretanja

a=

M-l IE

(115)

a u rad / u mm

kut zakretanja = kut opružnog djelovanja (
Ispružena

duljina

navoja

s

opružnim

djelovanjem

k o d a + d^DJ4:

l = DST-n-i{

(116)

k o d a+d>DJ4:

l=J{DST-k)2+ (a + đ)2

(117)

duljina neopterećene opruge: D s r u mm if a u mm d u mm

/KO — h (a + d)+d

(118)

srednji promjer namota opruge, broj namotaja s opružnim djelovanjem, slobodan razmak između navoja s opružnim djelovanjem, promjer žice (tablica 55, str. 144).

Pri opterećenju opruge u smjeru n a m o t a smanjuje joj se unutarnji promjer od Z)u na D u a . U n u t a r n j i primjer Dua m o r a biti veći od promjera svornjaka Ds. Ako o p r u g u opterećujemo s u p r o t n o njenom smjeru navoja, o n d a se njen vanjski promjer D v povećava na Dva. Taj promjer m o r a uvijek ostati manji nego unutarnji promjer tuljka Dt.

151

3.4. Ravne šipkaste opruge

Unutarnji,

odnosno

vanjski

promjer

opterećene

opruge

Gornji plus ili minus znakovi vrijede za £>ua, donji za £>va.

D a n e j e d n a d ž b e za p r o r a č u n vrijede isključivo s a m o za opruge s učvršćenim, kružno vođenim k r a k o v i m a opruge bez trenja. Ako krakovi nisu d o b r o učvrš ćeni, o p r u g a se m o r a voditi na svornjaku ili u tuljku. U jednadžbi (115) zanemaren je i onaj dio k u t a okretanja, koji d o d a t n o nastaje zbog savijanja krakova. K o d zavojnih savojnih opruga s malim brojem navoja i dugim k r a k o v i m a m o r a se uzeti u obzir i savijanje krakova. Za ove vrijedi j e d n a d ž b a (111) j e d n o k r a k e lisnate opruge sa k—\, 7 ^ 0 , 0 5 d 4 i / k a o duljina odgovara jućeg k r a k a opruge. D I N 2088, osim k o n t r o l e savojnog naprezanja u navojima s opružnim djelovanjem, predviđa i k o n t r o l u naprezanja u savijenim k r a k o v i m a opruge.

3.4. Ravna šipkasta (okrugla) kao torziona opruga Ravne torzione opruge (sl. 167) upotrebljavaju se k a o prigušivači torzionih vibracija (npr. zglobna vratila na m o t o r n i m vozilima), za mjerenje sila prite zanja k o d m o m e n t n i h ključeva, elastičnih spojki i slično. O n e djeluju o p r u ž n o zakretanjem stanjenog struka opruge (vidi 3.3.). R a z n a učvršćenja krajeva prikazuje sl. 167. K o d krajeva sa trokutastim ozubljenjem moguće je premješta nje od zuba do zuba (trokutasto ozubljenje vidi u 2.3.4.).

b)

c)

d)

e)

Slika 167. Ravna torziona opruga s raznim završecima za upinjanje a) ekscentar; b) plosnati dio; c) šesterokut; d) četverokut; e) trokutast profil

2

Tablica 60. Orijentacione vrijednosti za dopuštena torziona naprezanja (N/mm ) opruga od okruglih sipki 50 Cr V 4, (Č. 4830) za d mm 40

ôp

Površina

Opterećenje 20

30

50

60

brušena

promjenljivo jednosmjerno

200 400

190 380

180 360

140 280

90 180

tlačena

promjenljivo jednosmjerno

300 600

290 580

260 520

250 500

190 380

152

3. Opruge

Z b o g zareznog djelovanja na mjestima učvršćenja krajevi opruge su pojačani, a prijelaz na struk pažljivo je zaobljen. N a k n a d n o valjanje struka '(sačmarenje p o m o ć u kuglica) ili fino brušenje povisuje dinamičku izdržljivost. 2 Materijal je najčešće 50 CrV 4 (Č. 4830), sa
x=T/Wt

kut elastičnog uvijanja

a=

(120)

T•l

(121)

ItG

2

2

x u N/mm torziono naprezanje u presjeku štapa ^ 7 0 0 N/mm , T u N mm okretni moment opruge, 3 3 W t u mm moment otpora presjeka štapa pri uvijanju « 0 , 2 d , pc u rad kut elastičnog uvijanja (opruženja), / u mm duljina struka opruge, /, u m m 4 moment inercije pri uvijanju » 0 , 1 d4, 2 G u N/mm modul klizanja materijala opruge (tablicu 58, str. 145).

3.5. Tanjuraste opruge kao tlačne opruge Tanjuraste opruge su prstenaste ploče stožasta oblika (sl. 168), koje se složene u stupove najčešće povezu kroz sredinu svornjakom. Njihova upotreba proteže se od steznih elemenata za valjne ležajeve, do elastičnog opruženja strojeva i temelja. Tanjuraste opruge osobito su prikladne za velike sile i male progibe. a)

c)

Slikat 168. Tanjuraste opruge a) pojedinačan tanjur grupe 1 i 2; b) pojedinačan tanjur s plosnatim naležnim površinama i reduciranom debljinom grupe 3; c) stup tanjura u stalku reznog alata

153

3.5. Tanjuraste kao tlačne

P o g o d a n je 5 = 4 do 7°, s / D v = 0,03 do 0,06, 0,75 h. Materijal tanjura najčešće je Ck 67 (Č. 1735), 67 SiCr 5 (Č. 4230) ili 5 0 C r V 4 (Č. 4830). U tab lici 61 navedene su dimenzije mekanih i tvrdih tanjura p r e m a D I N 2093, te sile tanjura F kod progiba f=0,15 h. Tanjuraste opruge dijelimo u tri grupe: Grupa 1: Debljina tanjura s < 1 mm, hladno oblikovano. Grupa 2:

Debljina tanjura s ^ l m m i manje od 4 m m hladno oblikovano. Unutarnji i vanjski promjer obrađeni su skidanjem čestica, a na unutarnjem promjeru bridovi su zaobljeni.

Grupa 3: Debljine tanjura s = 4 do 14 mm, toplo oblikovan, opruga je sa svih strana o b r a đ e n a odvajanjem čestica. Bridovi su na unutarnjem i vanjskom promjeru zaobljeni. Tanjuri imaju naležne površine i time reduciranu debljinu s'. Pri opterećenju se tanjur izvana rasteže, a iznutra steže (stlačuje), sl. 168 a. Budući da naprezanja na rubu ne slijede p r o p o r c i o n a l n o veličinu progiba, tanjuraste opruge imaju zakrivljene karakteristike (sl. 169). U omjeru F/Fh na sl. 169 F predočuje odgovarajuću silu tanjura, a F h silu tanjura phf=h. Sila se uvodi na mjestima 1 i 3 (sl. 168 a). Na mjestima 2 i 3 nastaju najveća naprezanja. P r e m a D I N 2092 jednadžbe za pojedini tanjur grupe 1 i 2 glase:

pojedinačnih tanjura prema D I N 2092

specifična sila

c=k

, S /

SS

2

\s /

(126)

3. Opruge

154

F u N opružna sila u jednom tanjuru, av a2, a3 u N/mm 2 normalna naprezanja na rubu tanjura na mjestima 1, 2 i 3. Vlačna su naprezanja pozitivna, tlačna negativna, debljina tanjura, s u mm progib pojedinog tanjura do izravnanja u ravninu, h u mm progib pojedinog tanjura, / u mm faktori prema tablici 62, 2 a, P, y u N/mm odnos promjera, faktor elastičnosti prema jednadžbi (127). Za čelik sa £ = 210000 2 2 2 /c u N/mm N/mm je k = 923 000 N/mm .

faktor elastičnosti

4E —~

k—

(127)

l - A * 2

E u N/mm modul elastičnosti materijala opruge (tablica 58, str. 142), p Poissonov broj, materijala opruge = —0,3 za žilave metale.

Za tanjure grupe 3 standardi upućuju na odgovarajuću literaturu. Tablica 61. Tanjuraste opruge od pernog čelika sa £ = 2 1 0 0 0 0 N/mm 2 prema D I N 2093 Red A tvrde opruge

mm

mm

s mm

h mm

Red B: meke opruge F

N

mm

Red A tvrde opruge

A,

h mm

F N

mm

mm

mm

28,5 31 36

3 3,5 4

h mm

Red B: meke opruge F N

mm

h mm

F N

1,3 1,4 1,6

11500 15500 21000

2 2,5 2,5

1,6 1,75 2

4600 7400 6900

8 10 12,5

4,2 5,2 6,2

0,4 0,5 0,7

0,2 0,25 0,3

210 340 660

0,3 0,4 0,5

0,25 0,3 0,35

120 210 300

56 63 71

14 16 18

7,2 8,2 9,2

0,8 0,9 1

0,3 0,35 0,4

800 1050 1300

0,5 0,6 0,7

0,4 0,45 0,5

290 420 580

80 90 100

41 46 51

5 5 6

1,7 2 2,2

35 000 32000 49000

3 3,5 3,5

2,3 2,5 2,8

11000 14500 13500

1550 1950 3000

0,8 0,8 0,9

0,55 0,65 0,7

770 730 880

112 125 140

57 64 72

6 8 8

2,5 2,6 3,2

46000 87000 87000

4 5 5

3,2 3,5 4

18500 31000 28500

140000 130000 195000

6 6 8

4,5 5,1 5,6

41000 39000 79000

180000 255000

8 10

6,5 7

72000 120000

20 22,5 25

10,2 11,2 12,2

1,1 1,25 1,5

0,45 0,5 0,55

28 31,5 35,5

14,2 16,3 18,3

1,5 1,75 2

0,65 0,7 0,8

2900 4000 5300

1 1,25 1,25

0,8 0,9 1

1150 1950 1750

160 180 200

82 92 102

10 10 12

3,5 4

40 45 50

20,4

2,25 2,5 3

0,9 1

6500 7900 12500

1,5 1,75 2

1,15

22,4 25,4

1,3 1,4

2700 3700 4900

225 250

112 127

12 14

5 5,6

1,1

4 2

'

Tablica 62. Faktori za tanjuraste opruge prema D I N 2092 <5 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4

a

P

y

0,29 0,45 0,56 0,64

1,00 1,07 1,12 1,17 1,22 1,27 1,31

1,04

0,70 0,74 0,76

1,13 1,22 1,30 1,38 1,46 1,53

<5 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8

a

P

y

0,77 0,78 0,79 0,79 0,80 0,80 0,80

1,35 1,39 1,43 1,47 1,50 1,54 1,57

1,60 1,67 1,74 1,81 1,88 1,94 2,00

<5 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0

a

P

y

0,80 0,80 0,80 0,80 0,79 0,78

1,61 1,64 1,67 1.70 1.73 1.76

2,07 2,13 2,19 2,25 2,32 2,37

155

3.5. Tanjuraste kao tlačne

P r i konstantnom ili rijetko promjenljivom opterećenju o p r u g a se smije deformirati (stlačitij do f—0,15 h. P r i tome nastaju naprezanja = 2000 do 2400 2 N / m m . Ako se ta granica prekorači, postoji opasnost da opruga sjedne. K o d promjenljivog opterećenja mjerodavna su naprezanja o 2 i C3 na donjoj strani tanjura, jer se na tim mjestima javlja p r s k o t i n a zbog umornosti. O v a naprezanja moraju sa stanovitom sigurnošću ostati ispod dinamičke izdrž _ ljivosti tanjura, tj. razlika između gornjeg i donjeg naprezanja ah2 = ^ g 2 °d2 o d n o s n o rj h 3 = <7g3 — rj d 3 ne smije za praktički neograničenu izdržljivost preko račiti dopušteno naprezanje p r e m a jednadžbi (128). P r i t o m e je rjB odn. najveće a a A odn. a 2 najmanje naprezanje koje nastaje [jednadžbe (123) odn. (124)] u n u t a r j e d n o g titraja. Osim toga m o r a i gornje naprezanje o-gi odn. r j g 2 ostati ispod granice tečenja materijala. P r e m a t o m e će biti: dopušteno naprezanje hoda opruge (dopuštena razlika između gornjeg i donjeg naprezanja) <7 H -a- rj d o s Gô? — ° T / S

ffhdo P ~

dopušteno gornje naprezanje trH u N/mm

2

a

«rT u N/mm 2

S

(128) (129)

čvrstoća hoda opruge za jednosmjerno promjenljivo naprezanje uz ffd = 0. <7 H = 740 N/mm 2 za opruge grupe 1, = 710 N/mm 2 za opruge grupe 2, = 630 N/mm 2 za opruge grupe 3. faktor opadanja čvrstoće hoda opruge za jednosmjerno promjen ljivo naprezanje, a = 0,25 za opruge grupe 1, = 0,33 za opruge grupe 2, = 0,50 za opruge grupe 3. granica tečenja materijala opruge. « 7 T = 1 3 0 0 N/mm 2 za opruge grupe 1, = 1250 N/mm 2 za opruge grupe 2, = 1200 N/mm 2 za opruge grupe 3. faktor sigurnosti 1,3 do 1,5 u normalnim prilikama.

K o d promjenljivo opterećenih tanjurastih o p r u g a preporučuje se očvršćivanje površine npr. sačmarenjem odn. mlazom čeličnih kuglica. Na taj način opterećene opruge treba ugrađivati s prednaprezanjem koje daje deformaciju Tablica 63. Sile u stupovima F u i progib /„ u stupovima tanjurastih opruga Stup prema Sila stupa Pregib stupa

Sl. 170a F„= /

u

=

Sl. 170b

Sl. 170c

F

n-F

n- F

i-f

f

i-f

.F=sila tanjura / = progib tanjura /! = broj pojedinačnih tanjura složenih u istom smislu u jedan paket i = b r o j u oba smjera poredanih u stup pojedinačnih tanjura ili paketa opruga

Sl. 170d F

^ (i-f)

Sl. 170e X(nF) Z{i-f)

156

3. Opruge

/ , = 0 , 1 5 do 0,20 h, k a k o bi se spriječilo nastajanje prskotina zbog umornosti materijala na mjestu 1 (sl. 168a), izazvanih preostalim vlačnim naprezanjima u opruzi.

Slika 170. Slaganje tanjura u stupove a) jednaki tanjuri izmjenično; b) jednaki tanjuri u istom smislu; c) jednaki tanjuri izmjenično u paketima; d) različite debljine tanjura izmjenično; e) različite debljine tanjura izmjenično u paketima

Mogućnost kombinacije stupca tanjurastih opruga pokazuje slika 170, a sile stupca F u i progibe f u za razne načine sastavljanja daje tablica 63. U stupcima s tanjurima različite debljine najtanji tanjuri postižu najprije svoj maksimalni progib. Sila F u ne smije stoga spljoštiti najtanje tanjure. Ako se to ipak dogodi, t a d a se za t a k o složene opruge u stupac dobiva lomljena karakteristika, jer tanjuri više nisu elastični.

Tablica 64. Dopuštena odstupanja tanjurastih opruga prema D I N 2093 Reducirane debljine tanjura opruga grupe 3

.? odn. s' mm

Grupa

0,3 . 0,5 . 0,7.

+0,020 -0,030 .0,6 +0,025 -0,035 .0,8 +0,030 -0,040 0,9 + 0 , 0 3 5 -0,045

s mm s' mm l0~s+h odn. l0zss' + h mm

4 3,75

5 4,70

6 5,60

F kod / w 0,75 h

7,50

10 9,40

u

mm + 25% -7,5% 4,2 . . . 14,2

16.3 . . . 18,3 1

1,1

+0,035 -0,045 1,25 + 0,040 -0,050

1,75 + 0,045 -0,055 2 +0,050 -0,060 2,25 . . . 2 , 5 + 0,055 -0,065

20.4 . . . 25,4

+ 0,10 -0,05

1,5 .

3

4

. . . 3 , 5 + 0,065 -0,075 . . . 14

+0,20

+ 15% -7,5%

+ 0,20

28,5

31 . . . 64

+ 0,15 -0,05

+ 5%

14 13,10

Zračnost između svornjaka za vođenje i unutarnjeg promjera £>

.0,4

+ 0,075 -0,025-

12 11,25

72 . . . 127

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne

157

Pri slaganju opruga u stupce dolaze do izražaja odstupanja mjera (tole rancije) pojedinih tanjura, pa se one moraju uzeti u obzir u konstrukciji. To vrijedi i za tolerancije sila opruga. U tablici 64 navedena su dopuštena odstupanja p r e m a D I N 2093 te p o t r e b n a zračnost između svornjaka za vođenje i provrta tanjura.

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne opruge 3.6.1. Hladno oblikovane tlačne opruge od okrugle žice Najčešće se javljaju cilindrične tlačne opruge od okrugle žice. One se u p o t r e b ljavaju npr, k a o tlačne i povratne opruge, ventilske opruge za mjerenje sile, za ograničenje sile i slično. Slika 171 pokazuje izvedbu p r e m a D I N 2095. Do 10 mm promjera žice opruge se oblikuju hladno, između 10 i 17 mm hladno i toplo, već p r e m a materijalu, tehnologiji izrade i veličini opterećenja (hladno ili toplo oblikovanje treba ugovoriti s proizvođačem!). Standardne promjere žice d vidi u tablici 55, str. 144. D I N 2095 navodi: „Krajeve opruge koji služe za prenošenje sile na prik ljučna tijela treba tako oblikovati, da se koliko je moguće izbjegnu jedno strana opterećenja s čeone strane dijela opruge s opružnim djelovanjem. To se općenito postiže smanjenjem u s p o n a na krajnjem izlaznom navoju žice. Da bi se dobile dovoljne naležne plohe o k o m i t o na os opruge, odbruse se krajevi žice do d/4. Ispod d = 0,5 mm krajnji navoji u pravilu se ne bruse.

Slika 171. Hladno oblikovane tlačne opruge a) krajnji navoji prilegnuti i brušeni; b) krajnji navoji prilegnuti; c) odstupanja oblika; d) sile i duljine opruga

158

3. Opruge

K o d tlačnih opruga, naročito onih koje su izložene čestim promjenama opterećenja, treba nastojati da završeci izlaznih navoja leže m e đ u s o b n o zaokre nuti za 180°, te da uvijek ima u k u p n o A\, 5\, 6j itd. navoja. Budući da završni krajevi nisu elastični, treba razlikovati ukupan broj navoja i^. od broja navoja s opružnim djelovanjem i f . U p o m e n u t o m D I N 2095 (slika 171) Jeiuk = if + 2.

Ako svi navoji leže j e d a n na d r u g o m (dodiruju se), o n d a tlačna opruga ima stisnutu duljinu bloka L m : kod naslonjenih i brušenih krajnih navoja kod samo naslonjenih krajnih navoja L B 1 u mm d u mm

Lhl = ixik-d

LB1=(il]k + \,5)d

(130) (131)

duljina stisnute opruge bloka, ukupan broj navoja, promjer žice.

U j e d n a d ž b e (130) i (131) uključene su izradne tolerancije + 0 , 5 d. U načelu treba da k o d ispitne sile F n ostane još minimalan razmak između navoja s opružnim djelovanjem, p r e m a tablici 65. Dopuštena odstupanja za opruge obuhvataju promjer navoja D s r , duljinu nestlačene opruge L 0 , silu opruge F, odstupanje osi opruge od okomice ex, odstupanje e 2 u paralelnosti čeonih p l o h a (sl. 171c) i to u kvalitetama grubo, srednje i fino (tablica 66). Da bi proizvođač m o g a o održati zadane sile, treba mu ostaviti mjere slobodne za moguću korekturu pri izradi opruge. Za to m o r a biti s l o b o d n o : k o d jedne z a d a n e sile na opruzi i propisane duljine L 0 : i f i j e d n a veličina d li D v odn. D u , k o d dvije z a d a n e sile na o p r u z i : L 0 , i f i d ili D v odn. D u . Tablica 65. Zbroj 5 a najmanjih razmaka među navojima prema D I N 2095 x u mm d mm

5a mm

4 do 6

1 pri o d n o s u namatanja w = Z ) , preko 8 preko 6 do 12 do 8

preko 12

0,07 do 0,5

0,5d+xd2i{

0,50

0,75

1,00

1,50

preko 0,5 do 1,0

0 , 4 d + x d 2 it

0,20

0,40

0,60

1,00

Q,3d+xd2i!

0,05

0,15

0,25

0,40

0,035

0,10

0,20

0,30

preko 1,0 do 1,6

2

preko 1,6 do 2,5

0,2d+xd it

preko 2,5 do 4,0

1

mm+xd2 it

0,02

0,04

0,06

0,10

preko 4,0 do 6,3

1

mm+xd2 if

0,015

0,03

0,045

0,06

preko 6,3

1

mm+xd2 i,

0,01

0,02

0,030

0,04

1

mm+xd2i{

0,005

0,01

0,018

0,022

do

10

preko 10 do 17

159


P r e d n o s t treba dati s t a n d a r d n i m veličinama p r e m a D I N 2098 (standardom su obuhvaćene dimenzije L 0 , L n , fn, C i d ) . 3.6.2. Tlačne opruge od okruglih sipki Na sl. 172 prikazane su (uglavnom toplo oblikovane) tlačne opruge od okruglih sipki prema D I N 2096. Od 10 do 14 mm promjera šipke d krajevi se bruse iz p u n o g materijala (sl. 172a), a preko te mjere do J = 6 0 m m kuju se i bruse ravno (sl. 172b). O p r u g e se n a k o n toplog oblikovanja poboljšavaju. Tablica 66. Dopuštena odstupanja za hladno oblikovane tlačne opruge prema D I N 2095 i za vlačne opruge D I N 2096 Dopuštena odstupanja od D s r u mm | srednje | pri odnosu namatanja w= DJd preko 8 preko 8

grubo

2,5 do 4 preko 4 do 6,3 preko 6,3 do 10 preko 10 do 16 preko 16 do 25 preko 25 do 40 preko 40 do 63 preko 63 do 100 preko 100 do 160

preko preko preko preko preko preko preko preko preko preko preko

"do 15

4 do 8

±0,3 + 0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±1,0 ±1,5 ±2,3 ±3,5

±0,4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,9

±0,15

±0,2

±0,1

±0,1

±0,2 ±0,25 ±0,3 ±0,35

±0,25 ±0,3 ±0,35 ±0,45

±0,1 ±0,15 ±0,15 ±0,2

±0,15 ±0,15 ±0,2 ±0,25

±1,2 ±2,0 ±3,0 ±4,6

±0,5 ±0,8

±0,6 ±1,0

±1,2 ±1,8

±1,5 ±2,3

±0,25 ±0,4 ±0,6 ±0,9

+ 0,3 + 0,5 ±0,8 ±1,2

4 do 12

do 4 4 do 6,3 6,3 do 10 10 do 16 16 do 25 25 do 40 40 do 63 63 do 100 100 do 160 160 do 250 250 do 400 400 do 630

±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1,0 ±1,3 ±1,9 ±2,5 ±4,0 ±6,4 ±10 + 15

±0,3 + 0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±0,7 ±1,0 ±1,3 ±2,0 ±3,2 ±5,0 + 7,5

±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1,0 ±1,3 ±1,8 ±2,5 ±3,5 ±5.5 ±8,5 ±13 + 20

2 do 4

preko 0,5 do 1 preko 1 do 1,6

±30 + 24 ±21 ±18 + 16 + 14

1,6 2,5 4,0 6,3 10

do do do do do

kvaliteta

Č2

2,5 4,0 6,3 10 17

±12

4 do 8

preko 4 do 10 ±24 ±20 ±17 ±15 ±13 ±11 ±10

±0,3 ±0,4 ±0,4 ±0,5 ±0,7 ±0,9 ±1,3 ±1,8 ±2.8 ±4,3 ±6,5 + 10

fino preko 12

±0,15 ±0,15 ±0,2 ±0,2

+ 0,15 ±0,2 ±0,2 + 0,3 ±0,4

±0,3 ±0,4 + 0,5 ±0,7 ±1,0

±0,5 ±0,7 ±0,9 ±1,4 + 2,2 + 3,5 ±5,0

±1,6 ±2,5 + 4,0

Dopušteno odstupanje od F u % srednje pri broju navoja i. preko 4

d mm

do 15

Dopušteno odstupanje od L u u mm | srednje | pri odnosu namatanja w = Dsr/d preko 12 4 do 12 < preko 12 i' 4 do 12

grubo

preko preko preko preko preko

preko 8 do 15

4 do 8

grubo mm

fino

fino preko 4

preko 10

2 do 4

do 10

preko 10

2 do 4

do 10

preko 10

±19 ±16 ±14 ±12

±16 + 14

±13 + 12 ±11 ±10

±13 + 10 + 9

±10

±13 ±12

±10 ± 9 ± 8

+ 11 ±10

± 9

±11 + 10 ± 9 ± 8 ± 7 + 7 + 6

±8 +7 ±6 ± 5 ±5 ±4 ±4

± 9

± 8 + 7

± 8 + 7 + 7 ± 6

± ± ± ± + ±

9 7 6 6 5 5

grubo

srednje

fino

0,08 L Q

0,04 Lo (2,3°)

0,021«

(4,6°) 0,06 D v

0,03 D v

0,015 Dy

(1,15°)

160

3. Opruge

Krajevi opruga koji ostaju neobrađeni (sl. 172 c) moraju se prihvatiti posebnim tanjurom (s urezanim u s p o n o m opruge). Za broj navoja vrijedi o n o što je u 3.6.1. rečeno za h l a d n o oblikovane tlačne opruge, ali je 1^ = ^ + 1,5. Duljina

opruge

stisnute

do

dodira

navoja

(duljina

bloka)

iznosi:

K o d opruga od valjanih okruglih s i p k i (slike 172 a i b) Lm^{iuk-0,3)d

(132)

k o d opruga od brušenih okruglih s i p k i (sl. 172 a i b) L

m

^ - 0 A ) d

(133)

kod opruga s n e o b r a đ e n i m krajevima (sl. 172c) ^Bl^(*uk+l)d

Zbroj

(134)

L B 1 u mm

duljina stisnute opruge (bloka) kada navoji leže jedan na drugom, ukupni broj navoja,

d u mm

najveći mogući promjer šipke, tj. uključivo plustolerancije (tablica 56, str. 144 i tablica 67).

najmanjih

udaljenosti

medu

navojima

S.d = x • d • i{

(135)

broj navoja s opružnim djelovanjem, faktor u zavisnosti od odnosa namatanja w = DJd. Faktor je pri w= 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 x = 0,09 0,09 0,10 0,11 0,13 0,14 0,16 0,18 0,21 0,23 0,26 0,28

t3h*

Slika 172. Tlačne opruge od okruglih sipki a) krajevi opruge prilegnuti i brušeni iz punog; b) krajevi opruge prilegnuti, kovani i brušeni; c) krajevi opruge neobrađeni

Dopuštena odstupanja za opruge vidi u tablici 67, a za promjere valjanih s i p k i D I N 2077 u tablici 56 na strani 144. Za proizvođača moraju zbog mogućnosti postizavanja zadanih veličina ostati s l o b o d n e : duljina L 0 i d ili i f .

161

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne Tablica 67. Dopuštena odstupanja za tlačne opruge od okruglih sipki prema D I N 2096 Brušene šipke il mm

0,., preko

50 63 80 100 125 160 200 250

Dtr mm do

50 63 80 100 125 160 200 250 300

7 . . . 10 + 0,05

> 10 . 20 + 0,08

Dopuštena Opruge od valjanih sipki pri ir>8 ir š 8 mm mm

odstupanja

±0,8 +1 ±1,2 + 1,5 ±1,7 ±2 ±2,2 ±2,6 ±3,1

Ov,

> 2 0 + 0,10

Ou,

£>sr Opruge od brušenih sipki pri

i

±1,2 + 1,5 + 1,8 ±2,3 + 2,6 + 3 + 3,3 ±3,9 ±4,6

irg8 mm

u'> 8 mm

±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1 + 1,1

±0,8 ±1

±1,3 ±1,5 + 1,8 ±2,1

+ 1,2 ±1,5 ±1,7 + 2 ±2,2 ±2,6 ±3,1

Sila i 7 pri zadanoj duljini opruge za valjane šipke: +[(1,5 mm + 0,04/ B 1 ) c + 0 , 0 2 . F ] za brušene šipke: +[(1,5 m m + 0 , 0 4 / B 1 ) c + 0 , 0 1 F]

Nestegnuta duljina L 0 pri zadanoj sili opruge: + ( l ,5 m m + 0 , 0 4 / B 1 ) t ' i = 0 , 0 3 L u (odgovara

\,T)

t', = 0,025 O v (odgovara 1,5)

3.6.3. Vlačne opruge od okrugle žice Primjer izvedbe vlačne opruge sa savinutim ušicama prikazuje slika 173. O p r u g a je n a m o t a n a navoj uz navoj sa predopterećenjem F0. Tek kada se opruga optereti silom F>F0 pojaviti će se zračnost između navoja. Do 17 mm promjera žice opruge se u pravilu izrađuju od čelične žice za opruge, s predop terećenjem u h l a d n o m stanju. P r e k o toga (kod većeg opterećenja već od d= 10 mm) namataju se toplo, a n a k o n n a m a t a n j a poboljšaju se. Poboljšanjem izvršenim n a k o n n a m a t a n j a opruge gube prednaprezanje. Standardne promjere žice i štapova d vidi u tablicama 55 i 56.

Slika 173. Vlačna opruga namatana s predopterećenjem

Različiti oblici ušica p r e m a D I N 2097 prikazani su na slici 174. Ušice jedne opruge u istoj su ravnini, ili su za 90° m e đ u s o b n o zaokrenute. K o d 11 Elementi strojeva

162

3. Opruge

opruga sa savijenim ušicama (sl. 174a do h) je i f = i u k , a s priključnim tijelima (sl. 174i do m) je ž f < i u k . Navoji s opružnim djelovanjem počinju n a k o n izlaska iz priključnih tijela. P u n o j njemačkoj ušici (sl. 173, sl. 174b) daje se prednost. a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

k)

Slika 174. Oblici ušica vlačnih opruga prema DIN 2097 (brojevi označuju odnos LJDJ a) polovična njemačka ušica; b) cijela njemačka ušica; c) dvostruka njemačka ušica; d) cijela njemačka ušica sa strane dignuta; e) njemačka dvostruka ušica sa strane dignuta; j) kuglasta ušica; g) kukasta ušica sa strane dignuta; li) engleska ušica; /) kuka uvaljana; k) svornjak s navojem uvaljan; /) čep s navojem uvijen; m) plosnata ušica uvijena

Duljina neopterećenog tijela opruge LK u mm if d u mm

LKm(it + l)d

(136)

duljina neopterećenog tijela opruge (bez ušica), broj navoja s opružnim djelovanjem, promjer žice.

Vlačne opruge proizvode se t a k o đ e r u kvalitetama grubo, srednje i fino. D o p u š t e n a odstupnja za neopterećenu duljinu L 0 vidi u tablici 68, a za srednji promjer navoja D s r i silu F nepredopterećenih vlačnih opruga u tablici 66. Dopuštena odstupanja za sile predopterećenja F0: g r u b o ± 3 0 % , srednje ± 15 %, fino ± 7 , 5 % . K o d predopterećenih opruga zbrajaju se d o p u š t e n a odstupanja Tablica 68. Dopuštena odstupanja duljine L 0 neprednapregnutih vlačnih opruga prema D I N 2097

grubo mm 4 do 8

preko preko preko preko preko preko preko preko preko

10 16 25 40 63 100 160 250 400

do do do do do do do do do

10 16 25 40 63 100 160 250 400

±0,6 + 0,8 ±1,0

preko 8 do 12 ±0,7 + 1,0

+ 1,3 + 1,6 ±1,3 + 1,8 + 2,2 ±2,4 ±3,0 ±3,0 + 4,0 + 4,0 + 5,0 + 5,0 + 6,5 ± 2 % od Lo

Dopušteno odstupanje srednje pri odnosu namatanja w = D^,ld preko 8 4 do 8 do 12 ±0,4 + 0,5 ±0,6 ±0,8 + 1,1 + 1,5 + 2,0

±0,5 + 0,6 ±0,7 ±0,9

+ 1,3 ± 1,8 + 2,4 + 2,5 ±3,0 + 3,0 + 4,0 ± 1 , 5 % od L 0

fino

4 do 8 ±0,3 + 0,4 ±0,5 + 0,6 + 0,8

preko 8 do 12 ±0,4

±0,5 ±0,6 ±0,8 + 1,1 ±1,5 ±1,1 + 2,0 ±1,5 + 2,0 ±2,5 + 2,5 + 3,0 ± 1% od Lo

163


za silu F (tablica 66) i sila predopterećenja F 0 (ne procentualne vrijednosti!). D o p u š t e n a sila predopterećenja F o ^ 0 , 2 5 Fn. Proizvođaču treba za nužne korek ture ostaviti s l o b o d n o : kod jedne propisane veličine sile u opruzi, propisane duljine L 0 i propipisanog predopterećenja F0:ii i jedna od veličina d ili D v odn. D u , kod dvije propisane sile u opruzi: i f i jedna od veličina d, D v odn. D u i F0.

3.6.4. Proračun tlačnih i vlačnih opruga Presjeci žice ili šipke pretežno su opterećeni na torziju. P r o r a č u n a je utvrđen u D I N 2089: 8£> _ Gd „ (137) 2 TI • i f •D sr

Maksimalno torziono naprezanje

(138)

xk 3

Promjer žice

d

/8F

\

(139)

TI

j

. 8D.V t{ F Gd'

(140)

Broj navoja s opružnim djelovanjem

i{

G • dA •f wi F

(141)

Sile na opruzi

F

Opruženje, hod opruge

Specifična sila

G-d* •f

c—

F

(142)

G • dA — ,

(143)

tj u N/mm 2 idealno torziono naprezanje, kod kojeg nije uzeto u obzir zakrivljenje žice, 2 tk u N/mm torziono naprezanje, kod kojeg je uzeto u obzir i zakrivljenje žice, k faktor prema tablici 69, F u N sila koja opterećuje oprugu, G u N/mm 2 modul klizanja (tablica 58, str. 145), d u mm promjer žice odnosno šipke, (tablice 55 i 56, str. 144), D s r u mm srednji promjer navoja, i( broj navoja s opružnim djelovanjem / u mm opruženje, hod opruge, c u N/mm specifična sila opruge. Tablica 69. Faktori k za vlačne i tlačne vijčane opruge prema D I N 2089

DJd

k

DJd

k

DJd

k

DJd

k

3 3,2 3,4 3,6 3,8

1,55 1,51 1,47 1,44 1,41

4 4,2 4,4 4,6 4,8

1,38 1,36 1,34 1,32

5 5,2 5,4 5,6 5,8

1,29 1,28 1,27 1,26 1,25

6 6,5 7 7,5 8

1,24 1,22 1,20 1,19 1,17

11*

1,31

D„/d 8,5 9 9,5 10 11

k

DJd

k

DJd

k

1,16 1,15 1,14 1,13 1,12

12 13 14 15 16

1,11 1,10 1,09 1,09 1,08

18 20 25 30

1,07 1,06 1,05 1,04

164

3. Opruge

Dimenzioniranje mirno ili rijetko promjenljivo opterećene tlačne i vlačne opruge ( d o p u š t e n a n a p r e z a n j a ) : 1. Hladno F n na navoja prema

oblikovane tlačne opruge od okruglih žica (vidi 3.6.1.). Djelovanjem o p r u g u bit će T = 0,5 c r , k o d sile k o d koje dolazi d o dodira opterećene opruge Fm bit će T = 0,56 c r . Vlačna čvrstoća ou tablici 55, str. 144. i d o p

M

i d O D

M

2. Hladno oblikovane vlačne opruge od okrugle žice (vidi 3.6.3.). Djelovanjem Fn n a o p r u g u bit će T = 0,45 c r . K o d o p r u g a n a m a t a n i h s predopterećenjem ovisno je d o p u š t e n o prednaprezanje T o d o d n o s a namatanja vv i o d tehnologije izrade: i d o p

M

i

N a m a t a n j e n a namatalici:

T

namatanje n a a u t o m a t u :

T

i Q d o p

i

0

d

o

p

0

d

o

p

0,11 <7 = 0 , 0 6 aM = 0,06 c r = 0,03 <7 =

M

M

M

kod W = 4 k o d w = 12 kod w = 4 k o d w = 12

Međuvrijednosti se interpoliraju. Vlačna čvrstoća c r M p r e m a tablici 55, str. 144. Za opruge n a m a t a n e s pre'dopterećenjem valja odgovarajuće upotrije biti j e d n a d ž b e (137) do (143)! T a k o primjerice p r e m a jednadžbi (140) izraču n a t o opruženje (kod opruge) ne odgovara stvarnome. Stvarno opruženje opruge iznosi o n d a f—f0, a k o je f 0 dio opruženja izgubljen predopterećenjem. 3. Tlačne opruge od okruglih profila, većinom toplo oblikovane (vidi 3.6.2.). Djelovanjem sile k o d koje dolazi do dodira stisnute opruge F B 1 iznosi a) za plemenite čelike, i b) za kvalitetne čelike, p r e m a tablici 52, str. 142, kod d a) b)

T

i d o p

T

i d o p

= 10 = 830 = 780

20 810 760

30 780 730

40 740 690

50 m m 660 N / m m 2 600 N / m m 2

4. Vlačne opruge od okruglih profila, najčešće t o p l o oblikovane (vidi 3.6.3.). N a m a t a n j e s predopterećenjem nije moguće. Djelovanjem sile F a na 2 o p r u g u iznosi T = 600 N / m m . i d o p

Dimenzioniranje promjenljivo opterećenih tlačnih i vlačnih opruga za prak tički neograničenu izdržljivost (dopuštena naprezanja): U načelu ne smiju se, najprije, prekoračiti d o p u š t e n a naprezanja sa kon s t a n t n o m silom opterećene opruge. Zatim, m o r a naprezanje h o d a opruge, a t o j e razlika između gornjeg i donjeg torzionog naprezanja 1 ^ = 1 ^ — t k d , ostati s dovoljnom sigurnošću ispod jednosmjerne čvrstoće h o d a žice odn. šipke. U t o m e je i k g najveće, a i k d najmanje naprezanje koje se javlja u t o k u jednog titraja [ o b a izračunata j e d n a d ž b o m (138)]: Dopuštena naprezanja hoda opruge, razlika između gornjeg i donjeg torzionog naprezanja

165

3.6. Cilindrične tlačne i vlačne i k H u N/mm 2

čvrstoća hoda žice za opruge odnosno šipke kod i k d = 0. Vidi slijedeće podatke,

a

faktor opadanja čvrstoće žice odn. šipke. Vidi slijedeće podatke.

i k d 'u N/mm S

2

donje torziono naprezanje titraja, koeficijent sigurnosti = 1 , 3 do 1,5 u normalnom slučaju.

1. Hladno oblikovane tlačne opruge od okruglih žica (vidi 3.6.1.) Za promjere žice do d=5mm, p r e m a tablici 55, str. 144, vrijedi vrstu žice C 2 nesačmareno x k H = 400 N / m m , a » 0,23 2 sačmareno čeličnim kuglicama x k H = 500 N / m m , a » 0 , 2 0 vrstu žice F D 2 nesačmareno x k H = 320 N / m m , a » 0 , 3 3 2 sačmareno čeličnim kuglicama x k H = 420 N / m m , a » 0,20 vrstu žice VD nesačmareno x k H - 460 N / m m 2 , a » 0,27 sačmareno čeličnim kuglicama x k H = 580 N / m m 2 , a » 0 , 2 3

za

Za žice sa d>5 mm n e m a još dovoljno vrijednosti dobivenih pokusima. Preporučuje se stoga uzeti x L

-

U

m

t T

k H ~

kH(5mm)'

°M(5mm)

a k o su o - M ( 5 m m ) i t k H ( 5 m m ) vrijednosti za d = 5, k a k o su u tablici 55, odn. već naprijed, navedene. F a k t o r opadanja a p r e m a naprijed navedenom. Žice vrste A i B manje su prikladne za dinamičko opterećenje. 2. Tlačne opruge od okruglih sipki, najčešće toplo oblikovane (vidi 3.6.2.). Za ove još n e m a dovoljno p o d a t a k a dobivenih ispitivanjem. T r e b a stoga uzeti približno za opruge od s i p k i bez grešaka, t o p l o oblikovano, poboljšano 2 x k H = 80 do 120 N / m m , a = 0, opruge od tokarenih i brušenih sipki, k a o i poboljšane 2 x k H = 200 do 300 N / m m , a = 0. Za šipke manjeg promjera d=\0 do 14 mm treba uzeti veće, za d = 60 manje vrijednosti, međuvrijednosti interpolirati. Za povećanje dinamičke izdržljivosti preporučuje se o b r a d a sačmarenjem čeličnim kuglicama. 3. Vlačne opruge od okrugle žice i okruglih sipki (3.6.3.). Na vijek trajanja vlačnih o p r u g a utječu oblik ušica i priključnih tijela. Na prijelazima od tijela opruge na ušice pojavljuju se d o d a t n a naprezanja, koja m o g u biti z n a t n o veća od onih same opruge. Z b o g toga se ne m o g u navesti vrijednosti dinamičke izdržljivosti. D I N 2089, navodi k t o m e : Ako se ne m o g u izbjeći vlačne opruge s titrajnim opterećenjem, tre ba birati h l a d n o oblikovane vlačne opruge s uvaljanim ili uvijenim dršcima. Ako su ipak iz konstruktivnih razloga potrebne ušice ili kuke, t a d a polumjer zakrivljenja na prijelazu m o r a biti što je moguće veći. Postigne li se granica x i d o p , treba računati s tim da će se sila F 2 n a k o n stanovitog vremena rada

166

3. Opruge

opruge smanjiti, jer sila predopterećenja F 0 popušta. Nisu isključeni ni lomovi zbog u m o r n o s t i materijala. Za samo tijelo opruge vrijede ista d o p u š t e n a naprezanja kao i za tlačne opruge. Ne preporučuju se toplo oblikovane vlačne opruge. U naročitim slu čajevima treba se posavjetovati s proizvođačem opruga. P r o r a č u n cilindričnih tlačnih opruga od četverokutnog profila: vidi D I N 2090.

3.7. Gumene opruge G u m e n e se opruge upotrebljavaju uglavnom za prigušenje titraja i udara, npr. k a o opruge za temelje ili opruge uložaka elastičnih spojki. Vulkanizirana g u m a između metalnih ploča ili tuljaka može se opteretiti na smik ili tlak. Slika 175 prikazuje različite oblike izvedbe, a slika 176 praktičke pri mjere. G u m a (kaučuk) se ne može komprimirati. O n a može promijeniti svoj oblik, ali ne i volumen. K a d a bi gumu zatvorili sa svih strana o n a bi izgubila svoja elastična svojstva. Da se olakša vulkanizirdnje gumene mješavine, dijelovi moraju biti približ no j e d n a k e debljine, ali ne suviše debeli. Z b o g zarezne osjetljivosti gume treba izbjegavati oštre bridove ili uglove (zaobljenja ili rebra povoljna su). K a o materijal dolazi u obzir prirodna guma, buna-S, perbunan-guma i druge. B u n a i perbunan su sintetičke gume (umjetna guma). Dugotrajnim djelovanjem svjetla, topline i kisika g u m a stari i to tako da umjetna g u m a otvrdne, a p r i r o d n a omekša, uz stvaranje napuklina. Vlačna naprezanja pospješuju starenje (vlačne opruge izbjegavati!). Sintetička guma je manje od prirodne g u m e osjetljiva na toplinu, ulje i benzin. Između —20° i — 70°C g u m a smrzava, tj. postaje tvrda i krhka.

Slika 175. Osnovni oblici gumenih opruga a) opruga sa smičnim pločama; b) opruga sa smičnim tuljcima; c) tlačna opruga; d) uvojno-smična opruga; e) uvojno-smična opruga s pločama

167

3.7. Gumene opruge

Tok deformacije-naprezanja gume određen je p r e m a D I N 53504 (JUS 2 G.S2.127). Primjerice < 7 = 12 N / m m znači da se materijal pri t o m naprezanju rastegne 2 0 0 % . Naprezanje al00 je t a d a j e d n a k o m o d u l u elastičnosti, koji z n a t n o ovisi o tvrdoći gume. Tvrdoća se daje u internacionalnim stupnjevima tvrdoće I R H , koji približno odgovaraju konvencionalnoj Shore-A-tvrdoći ( D I N 53505 ili J U S G.S2.125). Shore-A-tvrdoća označuje o t p o r kojim se mate rijal opire prodiranju krnjeg stošca sa D = l , 3 m m , d=0,19 mm i oc=35°. Na primjer 40 Shore-A znači da je krnji stožac pri zadiranju za 1,27 mm naišao na o t p o r od približno 4,4 N. Skala tvrdoće ide od 0 do 100. 0 Shore-A izražava najmanju tvrdoću (dubina prodiranja 2,54 mm k o d 0,56 N), 100 Shore-A najveću tvrdoću (bez prodiranja kod 8,2 N). S praktički dovoljnom točnošću može se staviti: 50 S h o r e - A » 5 0 I R H . Vrste gume koje dolaze u obzir za opruge tvrdoće su 40 do 70 Shore-A » 4 0 do 70 I R H . Metalne ploče sprečavaju gumene opruge da se pri tlačnom opterećenju slobodno poprečno deformiraju. Z b o g toga karakteristike tlačnih o p r u g a ne ovise s a m o o tvrdoći materijala, nego u velikoj mjeri i o oblikovanju. Stoga se m o d u l elastičnosti 200

A3

81

32

83

WM9A

1

MAMA \

Slika 176. Metalastik-opruga (Carl Freuclenbercj, VVeinheim/Bergstr.) A okrugli ležaj; B odbojnik; C dvostruk U-ležaj; D ultratuljac; E plosnat ležaj; F Metacone-ležaj; G stožast prirubni tuljac; H Elastik-spojka

168

3. Opruge

E navodi u zavisnosti od tvrdoće i oblika (sl. 177). Oblik se obuhvata fakto r o m oblika k. On je o d n o s površine preko koje se dovodi sila, i slobodne površine. Za opruge k a o na sl. 175 c je p r e m a t o m e 2

, d • n/4 k=d-n-h

faktor oblika

d

4h

(145)

S u p r o t n o metalnim oprugama, gumene opruge imaju zakrivljene karak teristike. Pri m a l i m deformacijama m o ž e m o uzeti da je karakteristika ravna, tj. sa k o n s t a n t n o m krutošću c. Pri promjenljivom opterećenju opruga se očvršćuje, a njezina karakteristika o d s t u p a od statičke. O v o odstupanje obuhva ća se faktorom ep tj.: krutost opruge

c = =

c s

(146)

tat

c u N/mm ili Nmm/rad krutost opruge pri promjenljivom opterećenju, c u siai N/mm ili Nmm/rad krutost opruge pri mirnom opterećenju, prema jednadž bi (106) ili (107), str. 140, faktor korekcije kod tvrdoće = 40 50 60 70 Shore-A
J e d n a d ž b a (146) vrijedi za gumene opruge opterećene na tlak i smik. Statički m o d u l klizanja G treba uzeti sa slike 177. U tablici 70 iznesene su jednadžbe za proračun uobičajenih oblika o p r u g a i dopuštena naprezanja p r e m a iskustvu. P r o r a č u n daje samo približne vrijednosti. Ako je p o t r e b n o , treba razgovarati s proizvođačima opruga. 75 45

70

65

S0

-tvrdoća 55 50

45

ShoreA iO 35

N/mm2 iO

/

/

1

t

35 t/

I

30

/ •

f

^ 25 V

o

V

-

|5 20

ta o .Nj

X

1

o 6

o

•

0.5

1 faktor oblika k

'.5

Slika 177. Statički modul elastičnosti E u zavisnosti od tvrdoće i od faktora oblika, statički modul klizanja G u zavisnosti od tvrdoće

3.7. Gumene opruge

169

Tablica 70. Jednadžbe za proračun gumenih opruga i dopuštena naprezanja Opruga s pločama opterećena na smik sl. 175a

Opruga sa luljcima opterećena na smik sl. 175b

x = FjA

F/A

y = T/0

Opruga opterećena uvijanjem ha smik sl. 175d

Opruga s pločama opterećena uvijanjem na smik sl. 175e

40° okreta

2 0 ' okreta

Vrijedi do 2 0 % sabija nj a

2 0 % pomaka

t =

Tlačna opruga Sl. 175c

/=ln-

d7

= F/A

f

Fh

d\\,%nhG

T u N/mm 2

smično naprezanje

F u N E u N/mm 2 y u rad A u mm2 R, r u mm

sila opruge modul elastičnosti kut smika spojna površina guma-metal polumjer opruge

Naprezanje

T

1

A•E

AnhGV

<7dop

N/mm 2

Tlak

<7 d 0 „

N/mm 2

Ts = 0,65CR*-r4) G

R

a u N/mm 2 T u Nmm G u N/mm 2 a u rad h u mm s u mm

Vlak

1

tlačno naprezanje moment uvijanja opruge modul klizanja kut zakretanja opruge visina opruge debljina opruge

Paralelno smično T

mirno opterećenje

1 ... 2 1 . . . 1,5 0,5 . . . 1 1 ... 2

3...5 2,5 . . . 5 1 . . . 1.5 3 ... 5

1 ... 1... 0,3 . . . 0,5 . . .

Uvojno smično T

dop

N/mm

povremeni udar trajno titrajno opterećenje posebni slučajevi ograničenog udara

= 0,65

2

2 2 0,5 1

dop

N/mm

2

2 2 0,3 . . . 1 0,5 . . . 1,5

170

4.

O S O V I N E I VRATILA

4.1. Funkcija, oblikovanje Osovine (sl. 178 a i b) nose na sebi mirujuće ili rotirajuće strojne dijelove k a o što su remenice, zupčanici, rotori i sl. O n e mogu mirovati, tako da se na njima smješteni strojni dijelovi okreću, ili da rotiraju zajedno sa strojnim dijelovima pričvršćenim na njima. Osovine su opterećene samo na savijanje i ne prenose okretni m o m e n t ! Vratila (sl. 178c i d) na sebi nose strojne dijelove k a o i osovine, ali se ovi djelo vi stalno okreću te uvijek prenose okretni m o m e n t . Vratila su opterećena na savijanje i uvijanje. Osovine i vratila s centričnim uzdužnim provrtima nazivaju se šuplje osovine, o d n o s n o šuplja vratila (sl. 178 d). Rukavcima nazivamo o n e dijelove osovina i vratila kojima se oslanjaju na ležaje. K r a t k e osovine nazivaju se svornjaci. Za prijenos snage između pokretnih pogonskih i radnih agregata upotreb ljavaju se i savitljiva vratila, D I N 44713, npr. za pogon brojila, mjerila brzine vozila i brzine vrtnje, bušilica i drugih alata. Sastoje se od višeslojne žičane jezgre, koja se vodi u savitljivoj metalnoj cijevi. O p ć e n i t o se osovine i vratila izrađuju od čelika St 42 (Č. 0460) ili St 50 (Č. 0545), a visokonapregnute od St 60 (Č. 0645). K o d većih zahtjeva dolaze u obzir i C 35 (Č. 1430), 40 Mn 4 (Č. 3130), 3 4 C r 4 (Č. 4130), 41 Cr 4 (Č. 4131) i slično, d o k se k o d m o t o r n i h vozila uzima 16 M n C r 5, (Č. 4320), 20 M n C r 5, (Č. 4321), 18 C r N i 8, (Č. 5421) i slično. U p o t r e b a legiranih čelika isplati se k o d titrajnih naprezanja (izmjeničnog savijanja) s a m o onda, a k o ne postoji djelovanje zareza, jer su čelici visokih mehaničkih svojstava veoma osjetljivi na takva djelovanja. Za izbor materijala može biti mjerodavna o t p o r n o s t na koroziju. Ravne osovine i vratila do promjera o k o 150 mm izrađuju se obično od okruglog čelika tokarenjem, Ijuštenjem ili hladnim valjanjem. Deblja ili višestru ko stupnjevana vratila izrađuju se kovanjem i skidanjem čestica. Rukavci i prijelazi s j e d n o g promjera na drugi se p r e m a zahtjevima fino tokare, bruse, poliraju valjanjem, tiskanjem ili lepanjem. Najopterećeniji se površinski kale (jezgra m o r a ostati žilava) i najfinije obrađuju. Osovine i vratila od legirana čelika visoke čvrstoće nisu ništa kruća nego o n a od običnih konstrukcionih čelika, jer im je m o d u l elastičnosti jednak. Šuplje osovine i vratila s promjerom provrta od 0,5 d su za o k o 25 % lakši nego p u n a vratila, ali m o m e n t o t p o r a iznosi još uvijek o k o 95 %. Visokoturažne osovine i vratila od n = 1 5 0 0 s _ 1 moraju biti kruta, k r u t o uležištena i izbalansirana.

4.1. Funkcija • oblikovanje

Slika 178. Primjeri za osovine i vratila a) nepokretna puna osovina; b) okretna puna osovina; c) puno vratilo; d) šuplje vratilo

171

4. Osovine i vratila

172 1

Protiv uzdužnih pomicanja osiguravaju se osovine i vratila stupnjevanom promjenom promjera (stupnjevanjem), postavnim ili sigurnosnim prstenovima. Naizmjenično naprezanje na savijanje osovina i vratila izaziva pri svim p r o m j e n a m a presjeka, u t o r a i slično stalnu opasnost od loma zbog umornosti (djelovanja zareza!). Vršna naprezanja mogu se smanjiti raznim prikladnim mjerama pri oblikovanju^ Visina vršnih naprezanja za različito oblikovane prijelaze, utore, vidljiva je na slici 180. Vršna naprezanja stvaraju se i zbog naprešanih ili vruće navučenih glavina. Smjer t o k a sila koje prolaze kroz

zaštitna cijev

pogonska sirana

jezgro vratila iuuuuuuuuuuuuuaugt»j«Žžž'žM» ^ânnnnorinnnnnnnnnnnnl

innnnnnnnnnnnnnnprirlra

Slika 179. Savitljivo vratilo

osovinu ili vratilo mjerodavan je za čvrstoću. Iz primjera na slici 180 vidi se k o d kojeg je oblika prijelaza tok skretanja sila najblaži i time najmanje smanjuje čvrstoću oblika. Isto se t a k o može zarezima za rasterećenje (E na slici 180) tok sila blaže skrenuti.

Slika 180. Zarezno djelovanje i tok sila u osovinama i vratilima
Preporučuje se kod naizmjenično na savijanje opterećenih osovina i vratila kontrolirati tok sila, jer se najčešće nalazi mogućnost povećanja čvrstoće oblika. Prioritetni promjeri za osovine i vratila proizlaze iz s t a n d a r d n i h brojeva D I N 3 ( J U S A.A0.001). S t a n d a r d n e brzine vrtnje pri opterećenju za remenice i klinaste remenice vidi u D I N 112, (JUS M.Cl .250), a za alatne strojeve u D I N 804 (JUS M.C1.253).

4.2. Rukavci

173

4.2. Rukavci 4.2.1. Nosivi rukavci _.._^&ukflucL_Mika 181) k o d osovina ili vratila su cilindrična, konična ili kuglasta rotaciona tijela koja se u ležajima okreću ili miruju (pokretni ili nepomični rukavac). Nosivi rukavci su opterećeni p o p r e č n o na os rukavca. Rukavci koji se nalaze na krajevima osovine ili vratila nazivaju se čeoni rukavci, a u n u t a r toga unutarnji rukavci. Ojačanja (vjenac) ili stanjenja, služe za preuzimanje malih uzdužnih sila k a o aksijalno osiguranje položaja. Visina vijenca najčešće iznosi a = 0,1 d, a širina £> = 0,1 do 0,15 4. Umjesto vijenca može se naprešati i prstenove ili k o d umjerenih sila postavne prstenove osigurati vijkom ili zatikom (slika 182).

Slika 181. Nosivi rukavci a) cilindrični čeoni rukavac; b) cilindrični unutarnji rukavac s ojačanjem; c) cilindrični unutarnji rukavac; d) konični nepokretni rukavac; e) kuglasti pokretni ili nepokretni rukavac

Slika 183. Rukavci ručica a) uvijčan s vijčanim nastavkom; b) uprešan; c) s konusom i vijčanim nastavkom

Kuglasti rukavci omogućuju k u t n u pokretljivost osovine, ali zbog nepovoljnog trenja nisu prikladni k a o rotacioni rukavci. Često je iz proizvodno-tehničkih razloga ili zbog vezanja uz materijal korisno da se rukavac izrađuje posebno s vijčanim n a s t a v k o m ili n a s t a v k o m koji se uprešava, npr. rukavac ručice prema slici 183.

174


Standardizirani su: cilindrični krajevi vratila D I N 478 (JUS M.B1.090), konični krajevi vratila D I N 749 (ISO/R 775) i D I N 750 (ISO/R 775), krajevi vratila za mazne p u m p e D I N 746 (ISO/R 775), za zupčane pogone D I N 783 (ISO/R 775), za električne strojeve D I N 42943 (JUS N.G0.020 i 021), za p o m o ć n e strojeve D I N 73031 (ISO/R 775), za jednodjelne postavne prstenove D I N 705, a za dvodjelne D I N 708.

4.2^2. Potporni rukavac Potporni ili uporni rukavci aksijalno su opterećeni, te služe k a o p o d u p o r a osovine ili v r a t i l a J Z a male pritiske zadovoljava pun uporni rukavac (sl. 184a). Budući da je brzina klizanja na o b o d u najveća, a u sredini nula, rukavac se nejednako troši i ne ostaje ravan. Teoretski je u centru površinski pritisak beskonačno velik, što može dovesti do poteškoća p r i g o d o m podmazivanja.

Slika 184. Potporni rukavci a) s punom naležnom površinom; b) s prstenastom naležnom površinom; c) s prstenastom naležnom površinom i lećastom potpornom pločom; d) kuglasti rukavac

U p o t r e b o m prstenastog potpornog rukavca (sl. 184 b) smanjuje se ovaj nedo statak. Povoljno je da se kaljeni rukavac oslanja na p o t p o r n u ploču, kaljenu ili od lijevana željeza. Lećasta u p o r n a ploča (s na sl. 184c) nastavlja se (podešava se) s a m a p r e m a p o t p o r n o j kliznoj plohi. Kuglasti rukavci (sl. 184d) podešavaju se isto t a k o sami k a o rotacioni rukavci. Nisu podesni zbog nepo voljna trenja.

4.3. ^Čvrstoća 4.3.1. Momenti savijanja i uvijanja, momenti inercije i momenti otpora . „ O s o v i n e i vratila treba smatrati nosačima na dva oslonca, s^pojedinačnim silama F. Na mjestima ležaja javT|aju s e r e a k c i j e ' F A i F B j N a slici i85 označeni su 6p¥slhTprešjeci~gfafički i p o m o ć u brojeva.[0pasnim "presjecima treba_smatrati syeL presjeke na mjestima promjene promjera, na m j e s t i m a I J i o r a ^ ^ b o J a itd., a kod" ravnih ("glatkih) osovina i Vratila na mjestu najvećeg m o m e n t a

4.3.

175

Čvrstoća

navijanja.) Sile F proizlaze iz sile koja se javlja na zubu, vlačne sile remena, težrft^"~"riijelova koje nosi i slično. O određivanju njihove veličine bit će govora kasnije u odgovarajućim poglavljima.

Slika 185. Momenti savijanja u opasnim presjecima osovina i vratila a) primjer s jednom silom; b) primjer sa dvije sile

4.

Slika 186. Moment savijanja M ako sile djeluju u raznim ravninama (osovina.ili vratilo crtano je tako da je raščlanjeno u dijelovima između opasnih presjeka) Fx horizontalna sila; Fy vertikalna sila; FA, FB reakcije u osloncima; Mx momenti sila FK; My momenti sila Fy; 1 . . . 4 opasni presjeci

Ako sile F ne djeluju u jednoj ravnini, pojedine sile rastavljaju se u horizontalne i vertikalne "komponente F x i F y t a k o , da se stvore dvije ravnine sila. M o m e n t i savijanja M x i M y u tim m e đ u s o b n o o k o m i t i m ravninama zbrajaju se geometrijski (sl. 186) na pojedinim presjecima u rezultirajući m o m e n t savijanja M. Radi boljeg pregleda m o m e n t i su crtani u smjeru sila


176

(površine presjeka), iako stvarno djeluju o k o m i t o na površine presjeka. Rezultirajući m o m e n t savijanja je o n d a mjerodavan za p r o r a č u n čvrstoće. Isto t a k o m o g u uzdužne sile, npr. aksijalna k o m p o n e n t a sila zupčanika s kosim zubima, izazvati u presjecima d o d a t n a vlačna ili tlačna naprezanja. odvođenje snage 1 pogon odvođenje sna.ge 2 ^ ^ ^ ^ ^ n

i

- »>j

3

— a

n

n

u

u

, .

/

1

/

dio vratila bez uvojnog opterećenja

I7vv\ c :

Slika 187. Tok okretnih momenata u vratilu

i Budući da vratila prenose uvijek okretni m o m e n t , opterećena su i na torziju (uvijanje). O k r e t n i m o m e n t ne prolazi: o b i č n o ' č i j e ^ D o v o d i se preko, pogonskog strojnog dijela (npr. remenice), a odvodi preko drugih strojnih dijelova (npr. z u p č a n i k a ) ' slika 187.

•

•

Tablica 71. Momenti W i W{ protiv savijanja i torzije, te momenti inercije / r i U raznih presjeka osovina i vratila i

0 —

Glatko vratilo

w

h

Vratilo s utorom

»O.lrf 3

wO,lĐ3

»0,2^

kO,2
«0,05rf*

«0,05Z) 4

«0,lrf*

«0,lrf*

Vratilo s provrtom

D3

dD2

10

6

Ozubljeno vratilo

Klinasto vratilo

Poligonsko

Poligonsko vratilo PC4

vratilo P3

*0,1

K

» 0 , 1 5 D\

—

»0,2D\

«2 W

D* ~20

*2I<

dD3 12~

*0,05Z)

4 r

-l,2£» V s

*0,1Z)4-2,4Z)8V

ss 0,075 Đ 4

=0,14Z) 4

4.3.

177

Čvrstoća

Za proračunavanje naprezanja na savijanje i torziju potrebni su momenti otpora presjeka W protiv savijanja i Wt protiv torzije. J e d n a d ž b e za njih su u tablici 71. P o r e d toga dani su i m o m e n t i inercije potrebni pri proračunavanju deformacija.

4.3.2. Približni proračun na torziju i savijanje Preporučljivo je da se za torziono opterećeni dio vratila najmanji potrebni promjer d odredi unaprijed prema iskustvenim vrijednostima dopuštenih napre 3 zanja. Iz uvjeta da je t t = T/Wt = itdop, dobiva se za vratila sa Wtzs0,2d potreban 3

najmanji promjer

^min

U

mm

T u Nmm idfl P U N/mm 2

T

dm]n=

T

—

(147)

2T

\ °> tdop

najmanji dopušteni promjer vratila u području opterećenom okret nim momentom, pogonski okretni moment, dopušteno torziono naprezanje prema tablici 7 2 .

Ako su projektom određene dimenzije osovine ili vratila, preporučljivo je da se prije nego što se računski provjeri čvrstoća oblika, izvrši približna kontrola na savojnu čvrstoću p r e m a iskustveno dopustivim naprezanjima (tablica 72). U pojedinim opasnim presjecima iznosi: ••

naprezanje na savijanje a { u N/mm 2 M u Nmm W u mm 3

•

M

tlAo^

er f = —

(14o)

naprezanje na savijanje u opasnom presjeku, moment savijanja u opasnom presjeku, moment otpora opasnog presjeka (vidi tablicu 71). 2

Tablica 72. Dopuštena naprezanja na torziju i savijanje u N/mm za osovine i vratila (iskustvene vrijednosti) Vrst osovine ili vratila Nepokretne osovine od čelika St 42 . . . 50 (Č. 0460 . . . Č. 0545) Okretne osovine od čelika St 42 . . . 50 (Č. 0460 . . . Č. 0545)

T Idop

a fdop

—

50 . . . 100 30 . . . 60

-

Transmisijska vratila od čelika St 42 (Č. 0460) Vratila dizalica od čelika St 50 (Č. 0545) Vratila prijenosnika od čelika St 60 (Č. 0645) ili legiranog čelika

12 20 40 60

Vratila ručnih dizalica sa zupčastom letvom od čelika St 70 (Č. 0745)

. . . .

. 18 .40 . 60 . 80

30 40 60

. . 60 . . 60 . . 100

100

. . 1-50

Teoretski se svi presjeci m o g u t a k o dimenzionirati da u njima vlada j e d n a k o naprezanje na savijanje. Iz uvjeta za presjek x o-f = M X /T4 7 X = e r f d o p može se za WX d 5 na bilo kojem mjestu x izračunati promjer presjeka: 3,

promjer osovine ili vratila 12* Bememi strojeva

dx=

I

M

01 f

—

V' fdop

(149)

178


T a k o k o n s t r u i r a n a osovina ili vratilo bila bi paraboloid (okomito šrafirani dio na sl. 188). P o t r e b n o je, međutim, dobiti proizvodno i funkcionalno p o g o d a n oblik sastavljen od cilindara i stožaca t a k o da to ne dovodi do podrezivanja paraboloida. P r e t k o v a n i m osovinama i vratilima jednakih napreza nja na savijanje ušteđuju se materijal i obrada.

Slika 188. Osovina ili vratilo s jednakim naprezanjem na savijanje

4.3.3. Čvrstoća oblika U o p a s n o m presjeku vratila m o g u n a s t a t i : naprezanje na savijanje

vlačno

ili

torziono

tlačno

naprezanje

naprezanje

<7 f , <7, T, u N/mm 2 M f , T u Nm

W, W, u mm 3 A u mm 2

Mf

w A T

(150)

(151) (152)

savojno, vlačno, tlačno i torziono naprezanje, uzimajući u obzir pogonske udare ili vrijednosti najvećih vršnih momenata savijanja ili torzije za određeni presjek, uzdužna sila u odgovarajućem presjeku, moment otpora odgovarajućeg presjeka protiv savijanja, odno sno torzije (tablica 71) površina odgovarajućeg presjeka.

Pri i s t o d o b n o m opterećenju na savijanje i uvijanje zamišljamo da ona izazivaju s a m o n o r m a l n a naprezanja, nazvana ekvivalentno ili reducirano naprezanje. Time je opterećenje vratila svedeno na opterećenje na savijanje. P r e m a hipotezi o najvećem deformacionom radu pri promjeni oblika iznosi: ekvivalentno naprezanje u N/mm 'ekv a u N/mm 2

0 & v = \ / c l + (3ao) z t

(153)

ekvivalentno (reducirano) naprezanje, gornje naprezanje promjenljivog opterećenja. To je najveće nor malno naprezanje koje nastaje u presjeku, naime: CT. , = CT R + CT

4.3. Čvrstoća

179 f, u N/mm

2

torziono naprezanje prema (152),

a0

odnos koji pokazuje način naprezanja na savijanje i uvijanje. Treba staviti: 2 3a ,« 0,48 kod naizmjenično promjenljivog savijanja i nepromjen ljive torzije ( a 0 « 0 , 4 ) , »1,47 kod naizmjenično promjenljivog savijanja i jedno smjerno promjenljive torzije ( a 0 « 0 , 7 ) , «3 kod naizmjenično promjenljivog savijanja i naizmje nično promjenljive torzije (
P o m o ć u faktora oc0 prilagođuje se torziono naprezanje naizmjenično pro mjenljivom naprezanju na savijanje. To znači da se može p o m o ć u faktora oc0 preračunati torziono naprezanje x t u odgovarajuće jednakovrijedno promjen ljivo torziono naprezanje. Ako je vrst savojnog i uvojnog opterećenja j e d n a k a (na primjer obje izmjenično promjenljive ili obje jednosmjerne), o n d a je a n « 1. Čvrstoća oblika a 0 k a o dinamička izdržljivost o d r e đ e n o g presjeka osovine ili vratila iznosi: Čvrstoća oblika

a0=

o~ b D N

p =

f c • <7DN

(154)

g

oQ u N/mm2 2 c D N u N/mm 2 bp

čvrstoća oblika određenog presjeka, dinamička naizmjenično promjenljiva izdržljivost materijala prema tablici 7 3 , faktor kvalitete površine prema slici 189, faktor zareznog djelovanja prema (155), odnos naprezanja prema (159), faktor za granicu čvrstoće oblika « 2 , 1 kod dijelova s opterećenjem na savijanje, « 1 , 6 kod dijelova bez opterećenja na savijanje.

k

Faktor zareznog djelovanja
jS k f =

(155)

koeficijent oblika zareza prema slikama 1 9 0 do 1 9 3 . Osim toga treba uvrštavati: a « 3 za zupčaste i klinaste profile vratila, « 1 , 4 za poligonske profile vratila (odgovarajuće oblike vidi u tablici 7 1 ) , radijus ekvivalentnog zareza je karakteristična vrijednost zarezne osjetlji vosti materijala prema tablici 7 3 , reducirani gradijent (pad) naprezanja prema ( 1 5 6 ) do ( 1 5 8 ) kod: K F

Q* X

savijanja

x ~ Vd + Vq

(156)

vlak/tlak

X~2/Q

(157)

torzija

X~2/d+l/Q

(158)

/ u mm-1 d u mm Q u mm 12*

reducirani gradijent (pad) naprezanja, najveći promjer presjeka, polumjer zaobljenja dna zareza (vidi slike 1 9 0 do 1 9 3 ) .

4. Osovine i vratila Tablica

73.

Dinamička vlačno-tlačna naizmjenično promjenljiva izdržljivost

2

mm

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

140

170 ^

190

210

230

270

320

360

410

450

500

550

600

0,12

0,09

0,08

0,06

0,04

0,03

0,025

0,02

0,02

0,015

0,01

0,2

0,15

100 £00 400 600 800 1000 1200 1400

lomna čvrstoća

ou —

N/mm

Slika 189. Faktor utjecaja kvalitete površine bp u zavisnosti od vlačne čvrstoće crM čelika (kvalitete površina, vidi u tablici 26, strana 78)

J e d n a d ž b a (156) vrijedi za dijelove vratila opterećene na savijanje, jed n a d ž b a (157) za dijelove bez savojnog opterećenja, j e d n a d ž b a (158) za dijelove vratila opterećene isključivo na torziju. Ako je q < 0 , 5 m m , o n d a u j e d n a d ž b a m a (156) do (158) treba ipak uvrstiti Q = 0,5mm, jer se tok sila ne lomi oštro o k o zareza, nego prolazi u luku o k o njega. K o d glatkih dijelova vratila bez utora je q = O O , pa u j e d n a d ž b e (156) do (158) treba uvrštavati 2/q = 0. K o d utornih osovina ili dijelova vratila (dosjedni klin, klinasta vratila, utori ozubljenih vratila) može se približno uzeti da je Q « t / 2 ^ b / 2 (t — d u b i n a u t o r a o d n o s n o zubca, b = širina utora). I k o d naprešanih glavina (sl. 193 a) treba uvrstiti q = 0,5. Odnos naprezanja

a

srlG%

(159)

u N/mm 2 srednje naprezanje titrajnog opterećenja. Ono je jednako konstant nom (mirnom) normalnom naprezanju kojem se superponira naizmje nično naprezanje. U normalnom slučaju su to vlačna ili tlačna naprezanja a. Načelno, u pojedinim presjecima vratila je
<7 s r

4.3. Čvrstoća

181 g/l-0,05 0,07 OJ 0J5

0,4 05 OS 0,7 0,8 0,9 1 odnos d/D ——

0,4 0.5 0,6 0,7 08 0,3

odnos d/D——

Slika 190. Koeficijenti oblika a k f kod vratila s različito oblikovanim prijelazima s većeg na manji promjer

Slika 191. Koeficijenti oblika ot^,. kod vratila s utorom po obodu" 3,0 2JS

>

IV

\2fi

_ _

l2fi

1 18 ° 16

1 1,4 Slika 192. Koeficijent oblika o^,. kod vratila s poprečnim provrtom

t u

1

0,1

02

0J3 odnos §/d

0,4

Q5

A k o su vlačna o d n o s n o tlačna naprezanja a i naprezanja na. savijanje rj f konstanta, k a o što je to kod osovine koja miruje, o n d a će biti aja = \. A k o ne djeluje vlačno ili tlačno naprezanje već samo naizmjenično promjen ljivo naprezanje na savijanje, o n d a je ajag=0 (čisto naizmjenično opterećenje). U dijelovima vratila koji su opterećeni isključivo na torziju, stavlja se aja =0 kod naizmjenično promjenljivog x t , aja =0,5 kod jednosmjerno promjenlji vog i t , aja =1 kod nepromjenljivog x t . U ovim slučajevima treba uzeti o " e k v ~ l , 5 T t . Z a ispravno dimenzioniranje mjerodavna j e : Sigurnost Uobičajeno

protiv

su:

SD^2

umornosti kod

aja%=0

SD= a0/aekv do

(160)

0,25,

S D ^ 1 , 7 kod ( 7 s r / a g > 0 , 2 5 d o 0,75, S

D

=

\ A

kod

<7 g r /<7 g >0,75

do

1.

182


oblik A

oblik B

Slika 193. Koeficijenti oblika oc^ kod vratila a) s naprešanom glavinom (za presjek x prema slici 190); b) sa zarezom s oštrim bridovima za uskočnike; c) s blagim prijelazima; d) s utorima za pero, odnosno utorima za dosjedni klin

4.4. Deformacije 4.4.1. Deformacije zbog sila savijanja Osovine i vratila izložena su savijanju zbog djelovanja sila F (sl. 194). D u g a i t a n k a vratila m o g u često biti dovoljno čvrsta, "ali"deformacijom m o g u da remete funkcionalnost. T a k o npr. m o g u da d o v e d u d o ^djfuârija "u zahvatu k o d , zupčanih prijenosnika ili do zagrijavanja u kliznim ležajima zbog r u b n o g pritiska. U kritičnim slučajevima t r e b a p r e m a . t o m e . p r o r a č u n a t i , progib i kqsX..p^ložaj-.jâvca : 2 5 s _ 1 ) , i (vidi sl. 196) t a n /? A ; B ^ 0 , 0 0 1 do 0,002 (manje vrijednosti kod dugih kliznih ležaja, a velike kod kratkih kliznih ležaja; vidi 5.1.6.). G l a d a k stap dobiva p r e m a slici 195 na mjestu x

p r o g i b ]

y =

F • l3

(

e i r r ,

VÎ+T)

x

x3\

5

Slika 194. Progib osovine ili vratila i kosi položaj rukavaca u ležajevima

(161)

183

4.4. Deformacije

Nadalje

na mjestu x

kut nagiba:

i

F 2 2 tan /? = ; (l -x ) 2E- J{

I

i

proizlazi

*4

(162)

K o d x = 0 nestaju članovi sa x.

Slika 195. Progib ukliještenog glatkog štapa

-E

Slika 196. Osovina ili vratilo zamišljeno rastavljeno, tako da postaju dvije konzole

K o d višestruko stupnjevanih osovina ili vratila s j e d n o m silom između ležaja, prema slici 196, zamišljamo da je osovina ili vratilo ukliješteno u hvatištu sile F i da je k a o konzola savijana reakcijama u osloncima duljina / A i / B . Progib u osloncu fA u mm FA u N / u mm E u N/mm 2 J{ u m m 4

fA

FJ

l\

3£VJfl

,

/I-/?

J

,

/

3

3-/|

(163)

(2

progib ispod F A . Progib/ B ispod FB treba proračunati na isti način, sila oslonca ležaja (reakcija), duljina stupnja od FA, modul elastičnosti materijala vratila, za čelik % 210000 N/mm 2 , moment inercije odgovarajućeg presjeka vratila prema tablici 71, strana 176.

Ispod sile F iznosi: progib

/ = / A + (/"B-/A)

U L

(164)

Sada treba odrediti pojedine kutove savijanja p \ , j8 2 . . . p o m o ć u jednadžbe (162). Za stranu A na slici 196 je, na primjer:

184


i prema tome:

tan a-

_f\

~/B

(165)

L

tan jSA = tan (27/?-a)

(166)

Sa s t r a n o m 5 treba postupiti na isti način. Budući da su kutovi savijanja veoma maleni, može se staviti da je t a n a n a , tan o d n o s n o tan/? A ^27/$ — ot (a i $ u radijanima). Konzolno uležištene osovine ili vratila smatraju se, p r e m a slici 197, da su ukliještene u osloncu F B t a k o , da se k a o prije stvaraju dvije konzole.

5

F

JL

Slika 197. Progib osovine ili vratila kod konzolnog uležištenja

K o d osovina i vratila koja su opterećena sa više sila, progibi se proračuna vaju pojedinačno, za svaku silu Fx, F2,... posebno, te se o n d a izmjeri vrijednost / na mjestu najvećeg progiba (dobiva se crtanjem elastične^Jirjije). S k u t o m nagiba treba postupiti u istom smislu. Ako sile djeluju u raznim ravninama, treba pojedine progibe fi,f2,--i kutove nagiba $ 2 , . . . te m o m e n t e savijanja (vidi sl. 186) na odgovara jućim mjestima geometrijski zbrajati.

4.4.2. Deformacije izazvane torzionim silama T o r z i o n i m m o m e n t o m zakreću se m e đ u s o b n o presjeci vratila. D v a presjeka u r a z m a k u ? glatkog dijela vratila (sl. 198) zakreću se za kut oc= T • l/(G • /,). — K u t zakretanja stupnjevanog vratila (sl. 199) iznosi:

Slika

199. Za proračunavanje kuta uvijanja stupnjevanog vratila

Ts

Tj

4.5.

Kritična brzina vrtnje

185

oc=—27——

kut zakretanja a u rad 2 G u N/mm T u Nmm / u mm 4 /, u m m

G

1,

(167)

kut zakretanja, 2 modul klizanja materijala vratila, za čelik iznosi* » 8 0 0 0 0 N/mm , torzioni moment u odgovarajućem dijelu vratila, dio duljine vratila s konstantnim momentom inercije i torzije, moment inercije protiv zakretanja u odgovarajućem dijelu vratila, prema tablici 71.

D r u g a vratila, n p r ^ t r a n s m i s i o n a , deformiraju se z n a t n o već pri razmjerno malom torzionomlm^ dovodi zbog elastičnosti vratila do nepoželjnih torzionih titraja strojnih dijelova m o n t i r a n i h na vratilu (djelovanje k a o Rod ravnih torzionih opruga, vidi 3.4.). Z a t o se ograničuje kut zakretanja p r e m a iskustvu ha veličinu a/27/=0,25 °/m. a k o 1.1 označava u k u p n u duljinu dijela vratila koji je torziono opterećen.

4.5. Kritična brzina vrtnje 4.5.1. Fleksiona kritična brzina vrtnje Osovine i vratila, zajedno s m a s a m a koje su na njima smještene, predstavljaju fleksione elastične opruge. Djelovanjem neke vanjske sile počet će te mase vibri"rati vlastitim prigušenim titrajima (vidi sl. 157, str. 141). Prilikomi TOLtadjjeJavljaju se periodični, impulsi centrifugalne sile. Ovi impulsi odgovaraju brzini vrtnje, a nastaju radi toga jer se stvarni položaj težišta ne p o k l a p a s teoretskim. Do toga dolazi zbog neizbježnog odstupanja stvarnih mjera od nazivnih, u granicama dopuštenih odstupanja. A k o se sada slučajno p o k l o p i pogonska brzina vrtnje: ^ koji tvori osovina ili vratilo sa m a s a m a smještenim na njima, nastat će rezonancija...Uz nemiran h o d vibrirat će osovina ili vratilo, povećavajući stalno a m p l i t u d u titraja, sve do l o m a . R e z o n a n t u brzinu vrtnje nazivamo fleksionom kritičnom brzinom vfinje, n k r i ,. Preciznim balansiranjem i k r u t o m izvedbom m o ž e se d a n a s raditi i u s a m o m kritičnom području. O v a m e t o d a je, međutim, upotrebljiva samo u posebnim slučajevima. Ako je fleksiona kritična brzina vrtnje n k r i l manja od m

Slika 200. Titranje osovine ili vratila zbog premještanja težišta a elastična linija; b amplitude titranja elastične linije; m masa montirana na vratilu; 5 0 težište mase; F f centrifugalna sila; Ff' centrifugalna sila nakon pola okretaja

186


pogonske n, m o r a pri puštanju stroja u pogon i zaustavljanju biti područje kritične brzine vrtnje brzo prijeđeno. Dugačke i t a n k e osovine i vratila imaju visoku fleksionu kritičnu brzinu vrtnje. K a k o iz (109 a), strana 141, proizlazi, frekvencija vlastitih titraja sustava zavisi od krutosti c i od m a s a m koje vibriraju. Sami impulsi i sile koje djeluju Fx, F2,. . . ne utječu na kritičnu brzinu vrtnje! Fleksiona

kritična

brzina

K

"krit ~ ~

vrtnje nr i

271 \/ m

/z^j, u s K

_ 1

c u N/m m u kg g u cm/s 2 fG u cm

K

~

(168)

2TT

fleksiona kritična brzina vrtnje, faktor načina ležištenja = 1 za osovine i vratila koja se slobodno okreću u ležajima (slika 201a), = 1 , 3 za osovine obostrano učvršćene (slika 201 b), = 0,9 za konzolno uležištene osovine ili vratila (slika 201 c), krutost sustava koji vibrira, masa sustava koji vibrira, zemaljsko ubrzanje = 9 8 1 cm/s 2 , najveći progib izazvan težinama masa strojnih dijelova smještenih na vratilo ili osovinu.

Slika 201. Shematski prikaz različitih uležištenja osovina i vratila a) okretno u ležajevima; b) obostrano ukliješteno; c) konzolno

P r i proračunavanju f G p o m o ć u jednadžbi (163) i (164) [u (164) je to f] smiju k a o sile koje opterećuju vratilo ili osovinu biti uzimane u obzir samo težine masa. Ne smiju p r e m a t o m e biti uzimane u obzir vučne sile remena, sile koje djeluju na zube zupčanika i t d ! Fleksiona kritična brzina vrtnje neovisna je od toga da li su vratilo ili osovina u h o r i z o n t a l n o m , k o s o m ili vertikalnom položaju! Budući da težina vlastite mase vratila ili osovine nije pri p r o r a č u n u uzimana u obzir, izračunata kritična fleksiona brzina vrtnje leži iznad stvarne. Razlika koja se stoga javlja povećava se s povećanjem progiba izazvanog težinama masa. Z a t o se osovine i vratila nastoji dimenzionirati t a k o da izračunata kritična brzina vrtnje n k r i t leži uz dovoljnu sigurnost iznad ili ispod stvarne pogonske brzine vrtnje. Za sustave k o d kojih su na teškom vratilu ili osovini smješteni lakši strojni dijelovi, dobit ć e m o točnije vrijednosti n k r i t a k o u p r o r a č u n u u z m e m o u obzir i vlastitu težinu vratila, o d n o s n o osovine. To ćemo učiniti t a k o da ćemo težine parcijalnih dijelova vratila ili osovina nadomjestiti silama s hvatištem u težištu svakog parcijalnog dijela. Ali ni to nije p o t p u n o točno, jer je vlastita težina zapravo k o n t i n u i r a n o opterećenje.

187

4.5. Kritična brzina vrtnje

4.5.2. Torziona kritična brzina vrtnje Vratilo 3_rnasama koje su na njemu smještene ravna je torziona opruga koja će.početi-vibrirati prigušenim torzionim titrajima a k o ju izložimo kolebanjima okretnog m o m e n t a . Ako kolebanja o k r e t n o g m o m e n t a odgovaraju brzini vrtnje k a o što je. to kod zalomljenih vratila stapnih strojeva, doći će i kod torzionih vibracija do rezonancije,. To će. nastati k a d a p o g o n b u d e j e d n a k a vlastitom titranju sustava. Torziona kritična brzina vrtnje n k r i t j e d n a k a j e p^srj£ist„za^mqgučjhpsti l o m a k a o ! f l e k s T o n a . Impulsi okretnih m o m e n a t a ograničeni su ipak na posebne slučajeve. """"" Torziona kritična brzina vrtnje

/-

n^^K,—-

(169)

- 1

n,^, u s torziona kritična brzina vrtnje, c u Nm/rad krutost vratila, 2 J u kgm moment tromosti mase vratila, uključivo mase dijelova smještenih na vratilu.

Uzimajući u obzir oznake dane na slici jednadžbe:

199, izračunava se krutost iz

r4z7 c c u Nmm/rad G u N/mm 2 / u mm 7t u mm 4

G

it

(170)

krutost vratila, modul klizanja materijala vratila « 8 0 0 0 0 N/mm 2 za čelik, duljine pojedinih stupnjevanih dijelova vratila, polarni moment inercije pojedinih poprečnih presjeka (tablica 71 str. 176).

188

5.

LEŽAJI

5.1. Trenje, podmazivanje i maziva

5.1.1. Trenje Osovine i vratila imaju oslonce u kliznim ili valjnim ležajima. Ležaji se p o d m a z u j u da bi gubici trenja, a time i zagrijavanje, bili što manji. P o d trenjem se p r e m a D I N 5281 podrazumjeva o t p o r koji se javlja između površina nalijeganja dvaju tijela i suprostavlja se m e đ u s o b n o m gibanju bilo klizanjem, bilo kotrljanjem ili valjanjem (trenje gibanja — kinetičko trenje), ili onemogućuje gibanje (trenje mirovanja — statičko trenje). Za ležaje značenje ima samo trenje gibanja. K t o m e se r a č u n a i startno trenje u početku gibanja i trenje zaustavljanja na kraju gibanja. U trenje gibanja spadaju slijedeće vrste trenja: 1. Trenje klizanja, k a d a površine nalijeganja klize j e d n a po drugoj (klizni ležaj, klizna vodilica k o d alatnih strojeva). 2. Trenje kotrljanja, k a d a se dva elastična tijela (na primjer od čelika) kotrljaju j e d n o po d r u g o m . Z b o g elastične doformacije nastaje iz teoretskog točkastog ili linijskog d o d i r a površinski dodir koji daje klizni udio (valjčići koji se s l o b o d n o gibaju između dvije vodilice). 3. Trenje valjanja, k a d a se valjaju dva tijela j e d n o po drugom, pri čemu je učešće klizanja i kotrljanja o d r e đ e n o unaprijed z a k o n i m a gibanja (valjni ležaji, b o k o v i zupčanika).

Slika 202. Vrste trenja a) suho trenje bez sloja koji razdvaja naležne površine; b) mješovito trenje; djelomično suho, djelomično tekuće trenje; ć) tekuće trenje (plovno trenje) s međuslojem koji razdvaja 1 pomični dio; 2 mirujući dio; 3 međusloj; 4 gibanje; 5 opterećenje

P o z n a t e su nadalje još slijedeće vrste trenja: 1. Trenje čvrstih tijela, pri kojem se čvrsta tijela d o d i r u j u ' n e p o s r e d n o . Na njiho vim p o v r š i n a m a je oksidacioni sloj ili sloj k r u t o g maziva.

5.1. Trenje • podmazivanje • maziva

189

2. Suho trenje, a k o između dodirnih površina n e m a oksidacionog sloja, sloja vlage, niti bilo kakvog drugog stranog sloja (slika 202 a). 3. Tekuće trenje, a k o se površine nalijeganja ne dodiruju, a vrhove njihovih površinskih hrapavosti razdvaja nosivi tekući ili plinoviti međusloj (slika 202c). A k o se p o t r e b a n tlak za nošenje stvara s a m o gibanjem tijela, o n d a ga nazivamo hidrodinamičkim, a k o pak nastaje p u m p o m s posebnim pogonom, o n d a hidrostatičkim. Trenje koje pri t o m e nastaje je trenje zbog viskoziteta (žilavosti) materijala nosivog međusloja. 4. Mješovito trenje nastaje m e đ u površinama nalijeganja a k o postoji djelomično trenje čvrstih tijela, a djelomično tekuće trenje (slika 202 b). Mješovito trenje nastaje pri suviše s p o r o m gibanju (kod pokretanja i zaustavljanja), suviše visokom opterećenju ili nedovoljnoj količini tekućine, o d n o s n o plina.

5.1.2. Podmazivanje i maziva Radi olakšanja klizanja površina nalijeganja, te radi smanjivanja ili čak sprječavanja trošenja, upotrebljavaju se maziva. O n a treba da omreže klizna mjesta, da prianjaju uz materijale, da razdvajaju hrapavošću izazvane m e đ u s o b n e neravnosti površina nalijeganja, da sama imaju nisku unutarnju žilavost, da ne nagrizaju materijale i da ih štite od korozije, a da po mogućnosti i hlade, prenose pritisak, brtve i štite maziva mjesta od nečistoća i vode. K a o maziva dolaze u obzir: 1. Tekuća maziva (ulja). O n a općenito udovoljavaju najbolje zahtjevima i često se s njima može ostvariti hidrodinamičko podmazivanje. 2. Masti za podmazivanje su plastične tvari kod kojih su metalnim sapunima ili materiji za zgušćavanje d o d a n a ulja. 3. Mješavine čvrstih maziva s uljima ili mastima. Čvrsta maziva u p r a h u miješaju se s uljima ili mastima. Služe k a o tankoslojno mazanje pri poteško ć a m a uhodavanja. 4. Kruta maziva su k r u t e tvari u p r a h u ili u obliku ljusaka, koje d o b r o prianjaju uz klizne površine i time im poboljšavaju klizna svojstva. Najčešće se upotrebljavaju u spoju s uljima, mastima, umjetnim m a s a m a , na primjer grafit i molibdendisulfid. 5. Umjetne mase s kliznim sposobnostima. U obzir dolaze: poliamid PA, poliacetal P O M , politetrafluoretilen P T F E i fluoretilen-propilen P F E P , koji se upotreb ljavaju za klizne tračnice, ležajeve, brtvila kod vratila i zupčanike. Osim toga mogu se k r u t a maziva d o d a t i (inkorporirati) umjetnim m a s a m a da bi im se poboljšala klizna svojstva, na primjer grafit ili molibdendisulfid za blazinice od umjetnih masa. 6. Suhi tanki mazivi slojevi su čvrsta maziva u tankim slojevima (TSF) koja služe k a o trajno mazivo, isključujući mogućnost zagađivanja d o b a r a koja se prerađuju, k a o što su živežne namirnice ili tekstil. 7. Plinovi. P o n e k a d i zrak služi k a o mazivo kliznih ležaja k o d malih brzohodnih strojeva.

190

5. Ležaji

Najvažnija maziva za ležaje su ulja. Najčešće se daje prednost jeftinim mineralnim uljima u o d n o s u na sintetička ulja. S v a k o m gibanju tekućine suprotstavlja se unutarnje trenje. Ako dvije površine p o d m a z a n e uljem klize j e d n a po drugoj, o n d a se i pojedini uljni slojevi pomiču m e đ u s o b n o uz trenje. Što je trenje veće, to je tzv. žilavost tekućine veća. Ta žilavost tekućine naziva se viskozitet. Sloj tekućine izložen trenju, k a o što je npr. nosivi međusloj (mazivi sloj) k o d hidrodinamičkog podmazivanja, može se zamisliti da je sastavljen od tankih slojeva slično s n o p u m e đ u s o b n o p o m a k n u t i h igraćih k a r a t a (sl. 203). P r i njihovu m e đ u s o b n o m u z d u ž n o m pomicanju nastaje između pojedinih slo jeva smično naprezanje T, čija veličina zavisi od vrste tekućine (žilavosti tekućine) i od razlike brzina pojedinih slojeva. Što je veći p a d brzine, to je veće smično naprezanje T. K a o mjera za viskozitet mazive tekućine u gibanju označava se dinamički viskozitet n k a o o n o smično naprezanje koje bi nastalo kad između dva sloja r a z m a k n u t a za jedinicu duljine (1 m) postoji razlika u brzini od jedne jedinice brzine (1 m/s). * P r e m a slici 203 m e đ u s o b n i r a z m a k dviju površina je Ay, a njihova razlika u brzini Av. P r e m a t o m e imali bismo kod površina u r a z m a k u 1 (jedna jedinica duljine) p a d brzine v = Av/Ay. Ako pri o v o m e p a d u između pojedinih slojeva djeluje smično naprezanje T i a k o se pretpostavlja da su smično naprezanje i p a d brzine v m e đ u s o b n o proporcionalni (Nevvtonova tekućina), o n d a bi smično naprezanje za jedinicu brzine iznosilo n = x(v\ p r e m a t o m e je: dinamički viskozitet

"

n=

Av/Ay

1 /

\

H

1

/

a

Slika 203. Pomicanje slojeva tekućine kod hidrodinamičkog podmazivanja (a su zamišljeni slojevi tekućine koji se međusobno pomiču kao složaj igraćih karata)

Ako se uvrsti T U N / m 2 = Pa (Pascal), Av u m/s i Ay u m, tada proizlazi internacionalna jedinica N/m m/s

2

za N m

dinamički

viskozitet

s = Pas (Pascal-sekunda)

m

kp kp Konvencionalno je do sada vrijedila u tehnici jedinica —^ s. Tada j e l — r S = 9,81 Pas. m nr Često se upotrebljavalo i poaz (Poise, P) prema francuskom fizičaru PoiseuiUe. Postoji i odnos 1 P a s = 1 0 P ili 1 P a s = l daP (dekapoaz) ili 1 P a s x IO3 cP (centipoaz). Dakle:

1 Pas = 10 P = 1 0 3 cP

191


Dinamički viskozitet može se mjeriti pomoću viskozimetra s kuglom, kod kojeg se kugla spušta kroz cijev napunjenu uljem za ispitivanje. Vrijeme spuštanja je izravno proporcionalno dinamičkom viskozitetu.

Osim dinamičkog, postoji i kinematski viskozitet v nekog ulja, p o d kojim se podrazumjeva o d n o s dinamičkog viskoziteta n p r e m a gustoći ulja Q. Kinematski •;

n v=—

viskozitet

e

3

2

Ako se r a č u n a Q U kg/m , a iz 1 N = 1 kg • 1 m/s proizlazi za 1 kg = 1 2

N-s m

2

,

2

, w N • s /m N - s dakle o u = — = — ^ — dobiva se m m internacionalna

jedinica N • s/m 2

za 2

N-s /m

kinematski m

4 =

viskozitet

2

T

Konvencionalno je do sada vrijedila, prema engleskom fizičaru Stokesu, nazvana jedinica 1 S t ( S t o k e s ) = l cm 2 /s. Nadalje je 1 St = 100cSt (centistokes) i tako:

l m 2 / s = 1 0 4 S t = 1 0 6 cSt N-s2 Budući d a j e općenita gustoća ulja Q« 0,9 k g / d m = 900 kg/m = 900 ^ 4 , 3

3

može se pri preračunavanju kinematskog viskoziteta u dinamički upotrijebiti slijedeća skraćena veličinska j e d n a d ž b a : dinamički viskozitet

n = 0,09

P a s = 0,0009 St

Pas cSt

(171)

Ako, na primjer, neko ulje ima kinematski viskozitet v = 50 cSt, onda je dinamički visko zitet: n = 0,0009

50 cSt cSt

Pas = 0,045 Pas

O v o preračunavanje p o t r e b n o je stoga što je kinematski viskozitet, iako beznačajan za tehniku podmazivanja, gotovo isključivo može naći u podacima proizvođača ulja. Sva tekuća maziva s p o r a s t o m t e m p e r a t u r e postaju rijeđa, što znači da se njihov viskozitet smanjuje. Z b o g toga se m o r a viskozitet uvijek naznačiti u ovisnosti o temperaturi. T a k o , na primjer v 5 0 = 63 cSt znači da kinematički viskozitet ulja na t = 5 0 ° C iznosi v = 63 cSt. Na slici 204 prikazane su promjene viskoziteta n o r m a l n i h ulja u ovisnosti o temperaturi. Viskozitet raste također i s t l a k o m ulja, ali se taj p o r a s t jedva očituje do 40 M P a = 40 N / m m 2 . Od važnosti je još stinište, k a o t e m p e r a t u r a na kojoj se ulje počinje skrućivati, plamište k a o t e m p e r a t u r a na kojoj se zapali uljna para, ali ne i s a m o ulje, te postojanost prema starenju, k a o neko o d r e đ e n o povećanje ostatka uljnog koksa u ulju n a k o n određenog vremena.

192

5. Ležaji

K a o maziva ulja dolaze u obzir: 1. Destilati, koji se dobivaju destilacijom p r o d u k a t a zemnog ulja. O n i su prikladni do 40 °C, te se upotrebljavaju k o d jednostavnih prijenosnika, kliznih ležaja, zglobova i kliznih putanja. 2. Maziva ulja A D I N 51505 (JUS B.H3.313 i 316) s vrelištem višim od onog koje imaju destilaciona ulja. O n a su kvalitativno ispod destilata, a i jeftinija su. Imaju vrlo d o b r u sposobnost prianjanja i podmazivanja, pa su p o g o d n a za podmazivanje stalno svježim uljem, te za p r o t o č n o podmazivanje do 50 °C. 3. Rafinati su ulja čija su svojstva poboljšana rafinacijom (čišćenjem). O n i udovoljavaju naročito visokim zahtjevima sposobnosti podmazivanja, posto j a n o s t i mazivog sloja i postojanosti p r e m a starenju. Standardizirana su k a o maziva ulja C. Upotrebljivost i p r e k o 50 °C.

temperatura t — -

(prema Niemann-Cameron-Vogelu)

4. Legirana ulja su rafinati ili sintetička ulja kojima su d o d a n i različiti aditivi, između ostalog dodaci za visoki tlak koji povećavaju o t p o r n o s t na visoki tlak (grafit, cinkov sulfid, molibdendisulfid, fosfor, te spojevi fosfora, s u m p o r a i klora).


193

5. Sintetska ulja su umjetna ulja. Stinište im je nisko, imaju p o g o d a n odnos viskozitet — temperatura, naročito povišenu postojanost p r e m a starenju, više plamište nego mineralna ulja. Budući da su veoma skupa, upotrebljavaju se samo t a m o gdje n o r m a l n a maziva zatajuju. I sintetska ulja m o g u se legirati aditivima (vidi p o d 4). Od sintetskih ulja najbolje karakteristike viskozitet — t e m p e r a t u r a pokazuju silikonska ulja, te se široko primjenjuju ( — 70 °C do + 250°C, v 5 o = 25 do 350 cSt). Sposobnost omrežavanja je manja. Osobito d o b r o djelovanje pokazuju pri podmazivanju umjetnih masa, k a o što su poliamid i polistirol. Mazive masti su mineralna ulja zgusnuta p o m o ć u metalnih sapuna. Sapunasta građa (čvrsta pjena od sapuna) obavija kapljice ulja, te ih samo u najmanjim količinama oslobađa za podmazivanje. Za vrijeme gibanja istisne se ulje iz p o r a i podmazuje. P o d saponifikacijom podrazumijeva se općenito kemijska reakcija između masnih kiselina i mineralnih soli, pretežno kalcijevim, natrijevim ili litijevim hidroksidima. Postoje p r e m a tome masti kalcija, natrija ili litija. Svojstvo masti da se može nanositi u slojevima i da se lako plastično deformira, o z n a č a v a m o k a o konzistenciju, koja se izražava p o m o ć u penetracije. Na 25 °C mjeri se d u b i n a p r o d o r a ispitnog stožca i o n a se izražava u deseti n a m a milimetra. Na primjer, penetracija 310 znači da ispitni stožac prodire u mast za 310 • 0,1 mm = 31 m m . Odležane masti daju penetraciju mirovanja, a p r e t h o d n o gnječene daju penetraciju valjanja. Maziva mast je to bolja, što je manja razlika između tih penetracija. Penetracija valjanja tekućih masti, koje su veoma meke, je 355 do 475 (razred konzistencije 1 do 3), tvrđe masti od 85 do 205 (razred konzistencije 4 do 6). Konzistencija se p o r a s t o m tempera ture smanjuje, ali ne u onoj mjeri k a o viskozitet ulja. Masti u tehničkoj upotrebi su: 1. Mazive masti na bazi kalcijeva sapuna. Udovoljavaju jednostavnim zahtjevi ma podmazivanja od — 35 °C do + 5 0 ° C , ne otapaju se u vodi, pa su p o g o d n e za podmazivanje na o t v o r e n o m (građevinski strojevi, kolsko posto lje i jednostavni klizni ležaji). N a k n a d n a podmazivanja p o t r e b n a su u kraćim vremenskim razmacima. Za valjne ležaje p o g o d n e su od — 20 °C do + 50 °C. 2. Mazive masti na bazi natrijeva sapuna. S t r u k t u r a im je vlaknasta, d o b r a sposobnost podmazivanja, ali se otapaju u vodi. T e m p e r a t u r a upotrebe je — 30 °C do + 1 1 0 ° C . P o g o d n e su za klizne i valjne ležaje, ali pristupom vode se ispiru. 3. Mazive masti na bazi litijeva sapuna. O n e su kratkovlaknaste strukture i ne otapaju se u vodi, njihova t e m p e r a t u r a upotrebe iznosi — 30 °C do + 1 2 5 °C, a kratkotrajno (do 100 sati u k u p n o ) i do + 1 4 0 °C. Sadrže primjese koje im daju sposobnosti za visoke pritiske. 4. Mazive masti na bazi kompleksne saponifikacije. I m a više metalnih sapuna (barij/kalcij ili litij/magnezij/stroncij), koji kemijski m e đ u s o b n o stvaraju komplekse (spojeve). Ne otapaju se u vodi, a njihova t e m p e r a t u r a upotrebe je —25 °C do + 1 5 0 °C. Za klizne i valjne ležaje su neograničeno upotrebljive. Z b o g visoke cijene dolaze u obzir samo t a m o gdje zataje jeftine mazive masti. 13 Elementi strojeva

194

5. Ležaji

5. Blok-masti (briketne masti). To su tvrde masti izrađene u obliku kvadra, koje se umeću u k o m o r e kliznih ležaja. Njihova penetracija iznosi 20 do 85. T e m p e r a t u r a u p o t r e b e do 160 °C Upotrebljavaju se u valjaonicama za ležaje valjanih staza, k o d k a l a n d r a (strojevi za valjanje) za p r e r a d u umjetnih masa i gume, u principu kod teških, s p o r o h o d n i h strojeva s vrućim ležajnim mjestima. Kruta maziva imaju vlastitu sposobnost podmazivanja. Grafit i molibden disulfid k a o tvari sa slojevitom mrežastom s t r u k t u r o m (slojevito postavljeni mali lamelasti djelići) najznačajniji su. Upotrebljavaju se t a m o gdje se ne može postići hidrodinamičko podmazivanje, što znači k o d malih brzina klizanja, gibanja a m o - t a m o ili u d a r n i h opterećenja, što bi probMo inače mazivi sloj. I pri nepovoljnim kombinacijama materijala, k a o što je čelik po čeliku, korisno je djelovanje krutih maziva, zbog razdvajanja površina nalijeganja. Klizni slojevi krutog maziva koja čvrsto prianjaju ne m o g u se tako lako istisnuti k a o uljni sloj, čak ni na veoma visokim t e m p e r a t u r a m a , na kojima z n a d u zatajiti i sintetska ulja. Svemirski letovi mogli su se svladati samo u p o t r e b o m krutih maziva. Lamelasti djelići krutih maziva mogu se m e đ u s o b n o lako pomicati. M n o g o brojne lamele ulaze u udubljenja površinske hrapavosti kliznog materijala i prianjaju uz materijal t a k o da se naležne površine više ne dodiruju. N e d o statak je, međutim, u t o m e da se ovim mazivima ne m o g u postići t a k o niski koeficijenti trenja k a o s hidrodinamičkim podmazivanjem. Molibdendisulfid M o S 2 može se upotrebljavati od — 1 8 0 ° C do + 4 5 0 °C, a ako n e m a pristupa zraka, čak do 650 °C. U trgovinu se isporučuje u obliku p r a h a ili umješani u masti ili ulja, u obliku paste. Koeficijent trenja u ležaju p a d a s povećanjem opterećenja između 0,02 i 0,12. Grafit je građen od a t o m a ugljika, a p r e m a M o S 2 bolje vodi toplinu, ali mu nije t a k o velika m o ć prianjanja, jer djeluju s a m o adhezione sile. Grafitom se ne povisuje sposobnost primanja pritiska masti i ulja k a o sa M o S 2 . Najčešće se upotrebljava s drugim nosiocima ili mazivima. Grafit se proizvodi u pahuljicama ili u p r a h u i z n a t n o je jeftiniji od M o S 2 . Na 400 °C počinje da oksidira, te izgara iznad 550 °C u ugljični dioksid. Duktilni metali (jako deformabilni), k a o što su aluminij, kositar, olovo ili b a k a r u p r a h u , te koloidno srebro, miješaju se s mazivima i spriječavaju kod mješovitog trenja trošenje kliznih površina.

5.2. Klizni ležaji 5.2.1. Hidrodinamička teorija podmazivanja, ležaji s višestrukim kliznim površi nama, utori za podmazivanje Ležaji služe k a o oslonci rukavca osovina i vratila. Razlikuju se nosivi ležaji za radijalne sile (poprečne sile) i uporni ili potporni ležaji za aksijalne sile (uzdužne sile). Rukavci rotiraju p o d m a z a n i uljem ili mastima, eventualno krutim mazivima u tuljcima ili blazinicama ležaja, izloženi trenju klizanja.

195

5.2. "Klizni ležaji

Idealno je hidrodinamičko podmazivanje uljem (vidi 5.1.1. str. 188), jer se t a d a ne troše klizne površine. Nosivi mazivi uljni sloj može nastati samo o n d a ako se između površina nalijeganja načini uljni klin i ako je brzina klizanja dovoljno velika. „Plivanje" kliznih površina može se usporediti sa skijanjem na vodi. Gibanjem i koso postavljenim skijama p r e m a vodenoj površine proizvede se dovoljno visok tlak vode, koji može nositi skijaša. U kliznim ležajima taj z a d a t a k preuzima uljni klin. Na slici 205 prikazan je način nastajanja nosivog uljnog sloja. U stanju mirovanja rukavac leži ekscentrično u blazinici ležaja (slika 205 a), stvarajući klinast procjep. P r o s t o r između blazinice i rukavca ispunjen je mazivim uljem, koje za vrijeme gibanja m o r a da stalno dotiče. K a d a se rukavac počne luljak

ležaja

rukavac

Slika 205. Položaj rukavca kod raznih brzina vrtnje; /i0 je debljina uljnog filma u suženom dijelu klinasta procijepa

okretati trenje čvrstih tijela (suho trenje) prelazi najprije u mješovito trenje (trenje pri pokretanju). Površina rukavca nosi ulje koje prianja i tlači ga u klinast procjep. Z b o g toga u procjepu raste tlak, koji rukavac premješta (ekscentrično) u j e d n u stranu. P o r a s t o m brzine vrtnje povećava se i tlak, rukavac se uzdiže i počinje plivati na t a k o stvorenom uljnom sloju najmanje debljine h 0 (sl. 205 b). Mješovito trenje prelazi na taj način u tekuće strenje. Brzina vrtnje pri kojoj se događa taj prijelaz naziva se prijelazna brzina vrtnje. Daljim p o r a s t o m brzine vrtnje smanjuje se ekscentricitet (sl. 205c), a kod zamišljene beskonačno velike brzine vrtnje rukavac bi čak centrično rotirao u blazinici. Slika 206 prikazuje karakteristiku koeficijenta trenja k a o funkciju brzine vrtnje (Stribeckova krivulja). U području 7 vlada mješovito trenje (pod ručje o s k u d n o g podmazivanja). T o č k a npr označava prijelaznu brzinu vrtnje. Područje 2 je područje hidrodinamičkog podmazivanja u kojem je koeficijent tre nja uvjetovan samo viskozitetom mazi va ulja, a povećava se s brzinom vrtnje (porast smičnog naprezanja u slojevima Slika 206. Koeficijent trenja u ovisnosti

o brzini vrtnje pri hidrodinamičkom podmazivanju [krivulja po Stribecku) 13*

tekućine). Slika 205 e pokazuje razdio-

bu tlaka ulja, koja je j e d n a k a površinskom tlaku na blazinicu.

196

5. Ležaji

Debljina mazivog uljnog sloja h0 (vidi sl. 205) ovisi od opterećenja ležaja. Povećanjem sile (opterećenja) o n a se smanjuje, a k o d suviše velike sile, dakle kod suviše visokog površinskog tlaka, može čak probiti mazivi sloj. Što je viši površinski tlak, a brzina klizanja manja, to veći m o r a da bude visko zitet maziva. O b r n u t o , k o d velikih brzina klizanja preporučuje se nisko viskozno mazivo, jer unutarnje trenje u mazivu raste sa žilavošću ulja. Isto t a k o se povećavaju zagrijavanje i gubici energije. Sile koje djeluju, na primjer sile zuba z u p č a n i k a ili remena, savijaju vratilo (vidi 4.4.1. strana 182), t a k o da se rukavci nagibaju. O v o na krajevima osobito širokih ležaja može prouzročiti visoke rubne tlakove (sl. 207a), ukoliko se blazinice ne m o g u podešavati p r e m a nagibu (sl. 207b). Rubni tlakovi dovode do velikog trošenja, do zagrijavanja ili čak do zaribavanja. Kuglasta p o m i č n a podloga p r e m a slici 207 b stvara doduše mogućnost podešavanja, no p o t r e b n a je velika zračnost u ležaju, jer je za pomicanje kuglastog zgloba, u kojem treba savladavati veliko startno trenje, p o t r e b n a također određena zračnost. To se naročito primjećuje pri kolebanju opterećenja, jer tada najuže mjesto h 0 uljnog sloja (slika 205b) putuje a m o - t a m o . Vratilo t a d a radi nemirno, ali mogu nastati i vibracije. Da bi uležištenja bila točna, o d n o s n o da bi se spriječile vibracije, upotrebljavaju se klizni ležaji s višestrukim kliznim površinama. p r e m a slici 208 (na primjer kod veoma preciznih alatnih strojeva). Blazinice s višestrukim kliznim p o v r š i n a m a omogućuju točan centričan h o d rukavca vrati la i stvaraju na svim klinastim procijepima nosivi mazivi sloj. Zračnost u ležaju je veoma malena; o d g o v a r a debljini mazivog sloja h0. Z a t o su klizne površine oblikovane klinasto.

Slika*^207. Nagib rukavca a) rubni pritisak kod nepokretne (krute) blazinice; b) sprečavanje stvaranja rubnog pritiska upotrebom blazinice uložene u kuglast zglob

Ulje za podmazivanje dovodi se kroz provrte u kućištu ležaja do u t o r a za podmazivanje ili do k o m o r a za podmazivanje, t a k o da se može raspodijeliti preko cijele širine ležaja (sl. 209). Na čeonoj strani ležaja otječe ulje n a k o n podmazivanja u sabirnik. O d a n l e se p o n o v o dovodi do ležaja p o m o ć u uljne crpke. Loše smješteni utori za razvođenje ulja (sl. 209 gore) mogu čak dovesti do prekida uljnog sloja i time z n a t n o pogoršati podmazivanje. Nepovoljni su ili ukršteni ili u obliku zavojnice izrađeni utori za razvođenje maziva. Utore za razvođenje maziva ne stavljati u tlačno područje!

5.2.

197

Klizni ležaji

Na ležajima podmazivanim mašću, kod kojih se ne može računati s tekućim trenjem, preporučljivo je, naprotiv, utore za razvođenje maziva razmjestiti po čitavoj kliznoj površini, k a k o bi bili dovoljno snabdijevani mašću.

Slika 208. Klizni ležaj s više kliznih površina a) ležaj s dvostrukom kliznom površinom i blazinicom kod koje zračnost ima oblik limuna; b) ležaj s dvostrukom kliznom površinom i međusobno zaokrenutim klinastim procjepima; c) ležaj s trostrukom kliznom površinom i neokrugla blazinica dobivena tlačenjem; d) ležaj s trostrukom kliznom površinom i utorom za razvođenje maziva;
loše :

Slika 209. Pogrešan i ispravan položaj utora za razvođenje maziva pri tekućem trenju

Često se p i t a m o da li su bolji klizni ili valjni ležaji. Svaka vrst ležaja ima svoje specifične prednosti i nedostatke. Velika površina podmazivanja kliznih ležaja djeluje prigušujući na vibracije i šum, tako da klizni ležaji općenito mirnije rade. Klizni ležaji rađeni su j e d n o s t a v n o i mogu biti dijeljeni. K o d čistog trekućeg trenja klizni ležaji postižu gotovo neograničenu trajnost i mogu raditi najvećim brzinama vrtnje. Općenito su jeftiniji od valjnih ležaja.

5. Ležaji

198

5.2.2. Dovod maziva, uređaji za podmazivanje P r e m a vrsti ležaja i načinu p o g o n a m o r a se p o v r e m e n o ili stalno dovoditi mazivo do kliznih površina. To se vrši p r e k o kanala, utora, k o m o r a i slično. Podmazivanje mastima nisko opterećenih, sporednih ležaja i zglobova, te za p r a s n u okolinu, j e d n o s t a v n o je i jeftino. Suvišna mast ne kaplje s ležajnih mjesta, već izlazi iz ležaja k a o vijenac koji štiti od onečišćenja. M a s t se m o r a odgovarajućim uređajima tlačiti do ležajnih mjesta. Prekomjerno zagrijavanje ležaja dovest će do topljenja cijelokupne masti i do pražnjenja spremnika, a time i do zapaljenja ležaja. oblik A

oblik B

oblik C

oblik D

Slika 211. Kuglaste glave za dovođenje maziva DIN 3402 (JUS M.C4.611-614) crveno označeno

Slika 210. Staufferrova mazalica Din 3411 (JUS M.C4.600 i 601)

Slika 213. Otvor za podmazivanje uljem podešavanje

staklo

Slika 212. Samopodmazivanje mastima; a) mazalica s oprugom; b) s komorom za mast

staklo za postnatranje

Slika 214. Samopodmazivanje uljem: a) mazalica s fitiljem; b) otkapna mazalica

D o v o d n i kanali zatvaraju se Staufferovim mazalicama D I N 3411 (JUS M.C4.600 — 6 0 1 ; slika 210) ili kuglastim glavama za podmazivanje D I N 3402,

199

5.2. Klizni ležaji

(JUS M.C4.611 — 614; slika 211). Okretanjem poklopca s navojima ostvaruje se u napunjenoj mazalici p o t r e b a n tlak. Ako svi kanali za dovođenje ma ziva dolaze s jednog središnjeg mjesta, s tog se mjesta m o g u opskrbiti istodobno sva ležajna mjesta. Postoje, osim toga, mazalice s oprugom (mazalice za masti), u kojima je stap opterećen o p r u g o m i stalno tlači na zalihu masti, te t a k o opskrbljuje mašću mjesta za podmazivanje (sl. 212a). Ako se u tijelu ležaja nalazi zaliha masti (sl. 212 b) koja svojom težinom tlači na rukavac i time osigurava stalno podmazivanje, o n d a se to naziva podmazivanje s komorom za mast. Podmazivanje uljem dolazi u obzir za sve b r z o h o d n e ležaje s velikim površinskim pritiscima i višim t e m p e r a t u r a m a . Za p o d r e đ e n e svrhe, kao što je podmazivanje zglobova, jednostavnih i lako pristupačnih sporednih ležaja ili poljoprivrednih strojeva, zadovoljava ručno podmazivanje. Mazivo se dovodi do otvora za podmazivanje p o m o ć u kantice za ulje ili brizgalice za ulje. Pri t o m e ležaj dobiva s a m o onoliko ulja koliko je p o t r e b n o da ne d o đ e do zagrija vanja. Da bi se mogla preuzeti dovoljna količina ulja, m o r a da je otvor za podmazivanje veći nego onaj za podmazivanje m a s t i m a (sl. 213). Z b o g sprječa vanja onečišćenja otvora za podmazivanje, preporučljivo gaje zatvarati m a z n o m nazuvicom.

Slika 215. Podmazivanje prstenom za podmazivanje a) sa slobodnim prstenom D I N 322; b) sa čvrstim prstenom

Automatski uređaji za podmazivanje opskrbljuju ležajna mjesta stalno uljem u ograničenoj količini kapljica (5 do 40 kapi/min). Slika 214 prikazuje mazalicu s fitiljom i otkapnu uljnu mazalicu. D a n a s se daje prednost malim p u m p nim agregatima, koji opskrbljuju m n o g a mjesta za podmazivanje i p r e m a veličini ležaja i brzini vrtnje dopremaju 0,1 do 5 c m 3 ulja u minuti. Ulje n a k o n toga otječe u sabirnik. Podmazivanje uranjanjem j e d n o s t a v n o je, sigurno i štedljivo. Dijelovi prijenosnika koji rotiraju (na primjer zupčanici) uranjaju se u uljnu kupelj i bacaju ulje na ležaje. Z b o g unutarnjeg trenja smiju dijelovi prijenosnika uranjati s a m o m a l o (inače su veći gubitci energije i zagrijavanje). Za vodo ravna vratila p o k a z a l o se k a o p o u z d a n o podmazivanje maznim prstenom (sl. 215). U blazinici ili tuljku ležaja nalazi se prorez u kojemu visi slobodno na vratilu tanak mazni prsten D I N 322 (sl. 215 a). Rukavac koji rotira nosi

5. Ležaji

200

sa sobom prsten, a prsten na sebi transportira ulje iz k o m o r e za ulje prema gore. Podmazivanje m a z n i m prstenom može se obavljati i čvrstim prstenom (sl. 215 b). Najsigurnije i najekonomičnije je optočno (cirkulacijsko) podmazivanje, koje udovoljava najvišim zahtjevima postavljenim na p o g o n s k o važne ležaje. Sva mjesta za podmazivanje opskrbljuju se iz jedne uljne p u m p e preko sistema cijevi. Ulje koje otječe filtrira se, u određenim slučajevima hladi, i sakuplja u zbirnike. Sakupljeno ulje p o n o v o se p u m p a u sistem. Ulje koje cirkulira, istodobno hladi ležaje.

5.2.3. Materijali za ležaje (ležajni materijali) i materijal rukavca Na materijale za ležaje od kojih se izrađuju tuljci ili blazinice postavlja se niz zahtjeva kojima moraju udovoljiti. P r e m a D I N 50282 zahtjevi su uglavnom ovi: 1. Prilagodljivost. Ležajni materijal treba da se pod opterećenjem elastično, a u d a n o m slučaju i plastično, prilagođava p r o m j e n a m a oblika. 2. Tlačna čvrstoća. Ležajni materijal treba da trajno p o d n o s i tlačno optere ćenje. 3. Podnošljivost (konpatibilnost) s materijalom rukavca. 4. Neosjetljivost na zaribavanje. Ležajni materijal m o r a imati svojstvo da se na visokim t e m p e r a t u r a m a ne zavaruje s materijalom površina nalijeganja rukavca. 5. Mala sklonost stvaranju brazda. G r a đ a strukture treba da je takva da se na kliznim površinama pod opterećenjem i deformacijom ne stvaraju brazde, koje mogu dovesti do brzog habanja. 6. Sposobnost uhodavanja. Ležajni materijal treba da se lako prilagođava odstu panjima geometrijskog oblika zbog opterećenja, t a k o da se površine nalije ganja i dalje glačaju, ali ne ohrapavljuju. 7. Otpornost protiv habanja. Ležajni materijal treba da bude o t p o r a n protiv promjena površine klizanja, ukoliko bi zbog mehaničkih uzroka došlo do odvajanja malih djelića. 8. Sposobnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju. Materijal m o r a omogući ti da se proces klizanja održi još neko, ograničeno, vrijeme ukoliko nastupe nepredviđene nepovoljne pogonske okolnosti, na primjer prekid dovoda ma ziva. Materija] ne smije tada zaribati. 9. Sposobnost omrežavanja mazivom. omrežavanje mazivom. 10.

Toplinska vodljivost. Materijali nastalu toplinu trenja.

Materijal

treba

treba da po

da

omogući jednoliko

mogućnosti d o b r o

odvode

Za ležajne materijale upotrebljavaju se pretežno metali. Bijele kovine, k a o što su legure kositra, olova, bizmuta i a n t i m o n a , imaju osobito dobra

5.2.

Klizni ležaji

201

svojstva uglačavanja, prilagodljivosti i otpornosti protiv habanja. O n e pokazuju dobre osobine klizanja pri nepovoljnom podmazivanju, ali se tale već na 300 °C. Z a t o su podesne s a m o . za pogonske temperature do 110°C. Djelići nastali trošenjem d u b o k o se utisnu, tako da postaju neškodljivi. Za visoko opterećene ležaje, s površinskim pritiscima koji prelaze vrijed nosti za gore navedene bijele kovine, pogodni su crveni liv, olovne ili aluminijske bronce, te aluminijeve bronce s većim brojem legirajućih elemenata (neke legirane još s niklom). O n e su p o g o d n e do 200 °C, a djelomice i iznad toga. Međutim, spo sobnosti klizanja pri nepovoljnom podmazivanju više nisu tako dobre. O n e odvode toplinu bolje nego bijele kovine. Djelići nastali trošenjem se također d u b o k o utisnu. Sivi lijev se zbog postojanja grafitnih lamela p o g o d n i h za podmazivanje upotrebljava kao ležajni materijal. Loše se uhodava, jedva ima sposobnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju i osjetljiv je na rubne pritiske. Z a t o dolazi u obzir samo kod malih brzina klizanja, do o k o 1 m/s i malih površinskih pritisaka. Za male ležaje s malim brzinama klizanja, koji p r e m a potrebi treba da rade i bez n a d z o r a (bez n a k n a d n o g podmazivanja), pokazale su se dobrim sinterirane kovine k a o što su sinterirano željezo ili sinterirane bronce. Nastaju prešanjem metalnog p r a h a u kalupe. Z a t o su m e k a n e i porozne. Pore (šupljine) mogu primiti znatne količine mazivog ulja, ali se ne može očekivati p o t p u n o tekuće trenje. Pri maloj brzini klizanja trošenje ostaje u podnošljivim grani cama. U novije d o b a umjetne mase k a o klizni materijal sve su značajnije. Nedo statak im je sklonost puzanju pod opterećenjem i velika toplinska raztežljivost (oko 10 p u t a veća nego metala!). Poliamidi (poznati k a o nylon) imaju visoku čvrstoću, d o b r u sposobnost klizanja pri nepovoljnom podmazivanju i sposob nost prigušivanja, te su veoma optorni protiv trošenja. Nedostatak im je da upijaju vodu (bubre). Poliuretani (trgovački naziv vulkollan) su po svojim osobinama slični poliamidima, ali znatno manje upijaju vodu. P o g o d n i su za pogonske temperature o d - 2 5 ° C d o + 8 0 °C, k r a t k o t r a j n o i o d - 4 0 J C d o + 1 3 0 °C. Poliacetali, osobito polioksimetili, pokazuju p r e m a čeliku dobra klizna svojstva. M o g u se lako izraditi na mjeru. Fluorirani ugljikovodici izgledaju k a o vosak, postojani su p r e m a kiselinama, lužinama i otapalima. P o d n o s e tempe rature od — 270 °C do + 2 6 0 ° C . P o d opterećenjem skloni su puzanju i nisu osobito o t p o r n i p r e m a trošenju. Od osobite prednosti je njihov mali koeficijent trenja, koji se pri s p o r o m hodu i visokim pritiscima može smanjiti čak na 0,01, tako da se m o g u upotrebljavati posve bez maziva. Veoma su skupi. Klizne osobine navedenih umjetnih masa m o g u se poboljšati punilima k a o što su ugljen, grafit, molibdendisulfid, bronca ili olovo. I smole za lijevanje, k a o što su fenol, epoksid i poliester, p u n e se (miješaju) grafitom ili molibdendisulfidom. Sve na taj način punjene umjetne mase upotrebljavaju se kao samopodmazivajući tuljci, klizni dijelovi itd., gdje se zahtijeva čisto trajno podmazivanje. Budući da su skupe, treba paziti da debljina stijenke bude što

202

5. Ležaji

manja. P r o b l e m a t i č n o je što su zbog visokog udjela smole čvrste i što im je nosivost visoka, ali je njihova sposobnost podmazivanja manjkava. Uz veliko učeš će punila dobivaju visoku sposobnost podmazivanja, ali se brzo troše. Prešane umjetne smole s tekstilnim ulošcima, k a o slojevito prešan materijal, dolaze u obzir a k o se zahtijeva velika čvrstoća i elastičnost. S inkorporiranim M o S 2 su čak samomazivi. Ležajne površine dobivene nanošenjem maziva i lakova ostavljaju n a k o n sušenja grafitni ili M o S 2 sloj. T a k o dobivene klizne površine dobivaju na važnosti pri s u h o m podmazivanju. Klizni lakovi upotrebljavaju se pretežno Tablica 74. Uobičajene ležajne kovine Naziv Kratica 1 ) Osobine i upotreba Ležajna kovina na osnovi legure olovo-kositar DIN 1703, J U S C E I . 1 0 0 ______ Ležaji željezničkih vozila i u općem strojarstvu. Olovno alkalična ležajna kovina Visoko opteretivi. _L_gPb_ Ležajno tvrdo olovo Normalno opterećenje u strojogradnji; za uljevke LgPbSbi 2 LgPbSn 5 Pri većim zahtjevima na klizna svojstva i opterećenja Bijela kovina LaPbSn 10 10 LgPbSn 6 CD Kadmijumska 6 Pri najvećim zahtjevima na klizna svojstva i opterećenja LgPbSn 9 C d _ _bijela kovina 9 LgSn"80 ' 80 Pri jakom udarnom opterećenju Bijela kovina LgŠn 80F 80F Lijevana kositrena bronca i crveni lijev DIN 1705 ( J U S C.D2.304 i 302) G-SnBz 14 Tvrda, otporna prema morskoj vodi, najveće opterećenje (G-CuSn 14) do /; = 60 N/mnr G'-SnBz 12 Zilavotvrda, dobra otpornost na habanje, otporna prema Lijevana kositrena G-CuSn 12 morskoj vodi, za visoke brzino vrtnje, kratkotrajno bronca do /; = 25 N/mm 2 ZiiavoTvrda, s vrlo dobrom otpornošću na habanje, "G~Zîi"BžT2"~ otporna prema morskoj vodi, za najveće opterećenje (GZ-CuSn 12) do / ; = 120 N/mm 2 GC-SnBz 12 (GC-CuSn 12) Žilavi materijal velikog rastezanja, otporan prema j G-SnBz 10 I (G-CuSn 10) morskoj vodi, otporan prema koroziji Rg 10 Tvrdo, otporno prema morskoj vodi, za najveća opte (G-CuSn 10) rećenja do p = 50 N/mm 2 GZ-RG 10 Tvrdo, otporno prema morskoj vodi, za umjereno (GZ-CuSn 10 Zn) Crveni lijev kao GC-RG 10 opterećenje i niske klizne brzine lijevana kositrena (GC-CuSn 10 Zn) bronca, s dodacima Rg7 Srednje tvrda dobra sposobnost, u slučaju oštećenja drugih legiranih otporna prema morskoj vodi, za najveće opterećenje (G-CuSn 7 ZnPb) 2 elemenata do /; = 40 N/mm Srednja tvrda, velika otpornost na habanje, dobra GZ-RG 7 sposobnost prinudnog gibanja, u slučaju oštećenja (GZ-CuSn 7 ZnPb) otporna prema morskoj vodi. visokooplcrcliv do GC-Rg 7 /; = 40 N/mm 2 . Za najveće opterećenje do /; = 80 N/mm 2 (GC-CuSn 7 ZnPb) Kg 5 Dobra livljivost, otporno prema morskoj vodi (G-CuSn 5 ZnPb) GZ-Rg 5 Srednje tvrdoće, otporno prema morskoj vodi, (GZ-CuSn 5 ZnPb) GC-Rg 5 za umjerena opterećenja (GC-CuSn 5 ZnPb)' I * ~ —

L. PbSn5 U P b Sn]0_ L.PbS?T6Ćd~ L.PbSnćCd L.SnSO Pb L.SnM) P. Cu S n l 4

1 0 :

CN

1 o I u

P. Cu S n l 4

C. Cu S n l 2

! CO

N. Cu S n l 2 P. Cu SnIO P. Cu S n l O Z n 2 i C. C u S n l O Z n 2 N. Cu S n l O Z n 2

Q

P.CuSn7Pb6Zn4

3 ! C.CuSn7Pb6Zn4 N.CuSn7Pb6Zn4 P.CuSn5Pb5Zn5 C.CuSn5Pb5Zri5 N.CuSn5Pb5Zn5 \__

Lijevana aluminijska bronca s dodacima drugih legiranih elemenata, D I N 1714 (JUS C.D2.303) G-NiAlBzF 50 P. CuAI_9_ (G-CuAl 9 Ni Velika čvrstoća, otporna prema morskoj vodi i kiselinama Lijevana nikaljG-NiAlBzF 60 otporna prema habanju, uz dobro podmazivanje podnosi -aluminijska bronca P. CuAllO Fe3 2 velika udarna opterećenja do p = 2SQ N/mm kao lijevana alumi (G-CuAl 10 Ni) nijska bronca, G Z - N i A l B z F 70 P.CuAU0Fe5Ni5 s dodacima drugih (GZ-CuAl 10 Ni) legiranih elemenata G-NiAlBzF 68 P.CuAlllFe6Ni5 (G-CuAl 11 Ni)

') Kratice u zagradi odgovaraju sistematici kratica prema D I N 1700, GZ označava centrifugalni lijev, a GC bezdani lijev.

203

5.2. Klizni ležaji

za male brzine klizanja i visoke pritiske. Prikladni su za nanošenje na metale ili umjetne mase. T r e b a istaći da ni j e d n o suho podmazivanje ili podmazivanje mašću ne može zamijeniti ili se približiti h i d r o d i n a m i č k o m podmazivanju uljem. I umjetne mase treba podmazivati uljem ili mastima, da se ne bi brzo istrošile. U tablicama 74 i 75 sastavljen je pregled najvažnijih materijala za ležaje. \ Tablica 75. Uobičajene ležajne kovine i plastične mase Naziv

\ Osobine i upotreba

Kratica 1 )

Lijevana olovna bronca i lijevana kositreno-olovna bronca, D I N 1716 Lijevana olovna bronca

G-PbBz 25 (G-CuBp 25)

Pretežno za ležaje motora s unutarnjim izgaranjem

P. Cu Pb 25

G-SnPbBz 5

Srednje tvrda; žilava; dobra klizna svojstva; dobra otpornost na habanje; podnaša niske rubne pritiske

P. Cu Pb 5 SnlO

G-SnPbBz 10 (G-CuPb 10 Sn)

Srednje meka; vrlo dobra klizna svojstva; dobra otpornost na habanje; za visoke površinske pritiske; podnosi rubne pritiske

P. Cu P b l O S n l O

G-SnPbBz 15 (G-CuPbl5Sn)

Mekana; naročito dobra klizna svojstva; za visoke površinske pritiske; podnosi rubne pritiske; dobre osobine prinudnog gibanja ako nastane oštećenje

P. C u P b l 5 S n 8

Mekana; najbolja klizna svojstva; kod visokih površinskih pritisaka i malih brzina klizanja; naročito dobre osobine prinudnog gibanja ako nastane oštećenje

P. Cu Pb20 Sn5

(G-CuPb 5 Sn) Lijevana kositreno-olovna bronca

G-SnPbBz 20 (G-CuPb 20 Sn)

Sivi lijev, D I N 1691 Sivi lijev s lisnatim grafitom

J U S C.D2.305

J U S C.J2.020

GG-20

Za podređene svrhe pri malom opterećenju

SL20

GG-25

Za umjereno opterećenje do pritiske

SL25

v = l m / s ; osjetljiv na rubne

Sinterirane kovine Sinterirano željezo, sinterirana bronca, sinterirana kositre na bronca

Nije standardi zirano

Do /7 = 1 0 N / m m z i do v = l m/s, a uz dodatno podmazivanje do v = 3 , 5 m / s . N e p o g o d n o za udarno opterećenje i rubne pritiske

Plastične mase Fenolne plastične mase za prešanje D I N 7708

Tip 71 74 77

Prešana umjetna smola sa slojevitim punilom D I N 7335

Hgw 2081, 2082, 2083,2088,2089

Poliamid (Nylon)

PA 6,6

Vulkollan

P U R Tip 40

Polioksimetilen

POM

Politetrafluoretilen

PTFE

Lijevana smola

umjetna |

Fenol, epoksid, poliester

') Vidi bilješku za tablicu 74

Dobra klizna svojstva; v i s o k o o t p o m e protiv habanja; i za podmazivanje v o d o m ; naginju bubrenju; rukavci moraju biti kaljeni; loši vodiči topline

Dobra.klizna i prigušna svojstva, te svojstva gibanja; pri oštećenju naginju puzanju; niska otpornost protiv habanja; samopodmazivanje sa maznim punilima; bez mazivnih punila rade na suho ako je nisko opterećenje i brzina klizanja; loši vodiči topline

Samopodmazivanje p o m o ć u maznog punila, a kod malih brzina klizanja mogu se jako opteretiti; loši vodiči topline

204

5. Ležaji

Pri čistom tekućem trenju materijali ležaja značajni su samo toliko što maziva treba da d o b r o prijanjaju na njima i da onemogućuju štetne deforma cije. U području mješovitog trenja, koje se javlja i kod hidrodinamičkog podmazivanja ležaja pri pokretanju i zaustavljanju, ležajni materijali su od velikog značenja. Rukavci su gotovo isključivo od čelika. Da bi se habanje ograničilo na tuljke, o d n o s n o blazinice, m o r a biti rukavac uvijek oko 3 do 5 p u t a tvrđi od ležajnog materijala. Za tvrđe klizne materijale potrebni su zato rukavci kaljenih površina. U tom slučaju biraju se čelici za cementiranje ili poboljšanje.

5.2.4. Oblikovanje nosivih ležaja (radijalnih ležaja) Nosivi ležaji izrađuju se k a o ležaji izravno povezani s konstrukcijama stroja, ugradni, stojeći ili prirubni ležaji. Ležaji koji su izravno povezani s konstrukcijama stroja su lijevanjem ili kovanjem d o d a n i ili privareni dio sklopa. U g r a d n i ležaji montiraju se k a o posebni strojni dijelovi u strojne konstrukcije, dok se stojeći ili prirubni ležaji ugrađuju kao posebne strojne grupe.

klizno površina

Slika 216. Ležaj oblikovan u samoj konstrukciji a) u lijevanu stijenku uprešani tuljak ležaja; b) u privareni dio uprešani tuljak ležaja

Slika 217. Ugradni ležaji a) kratki klizni ležaj s jednim prstenom od sinterirane kovine ili specijalnog sivog lijeva DIN 733; b) kratki klizni ležaj sa dva prstena D I N 734, vanjski prsten od sinteriranog željeza, a unutarnji prsten od kaljena čelika; c) ugrađeni dvoprstenasti kratki klizni, ležaj

Tuljak ležaja uprešan u ojačanu stijenku (vezni ležaj) prikazuje slika 216. Ugradni ležaj s ugradbenim mjerama valjnog ležaja pokazuje slika 217. O n i se čvrsto uprešavaju protiv okretanja u kućište stroja (sl. 217 c). Budući da su vlastite konstrukcije ležaja često skuplje, treba ovim ležajima, ukoliko odgovaraju, dati prednost. Jednodjelni stojeći ležaji D I N 504 (sl. 218 a) i prirubni ležaj D I N 502 (sl. 218 b) pogodni su za prigradnju u različitim položajima. U njih se može

205

5.2. Klizni ležaji

uprešati tuljak ležaja p r e m a slici 219. Dimenzije tuljaka u oblicima prema D I N 1850 (ISO 2795; sl. 219) od različitih materijala vidi u tablici 76.

'

II II

II ' II

II1111

III1

11

11 II

Slika 218. Stojeći jednodjelni i prirubni ležaji a) jednodjelni ležaj D I N 504 sa Staul'ferovim podmazivanjem ili podmazivanjem s komorom za mast (izvedba A s tuljkom, izvedba B bez tuljka); b) prirubni ležaj, D I N 502 za Staufferovo podmazivanje (izvedba A sa tuljkom, izvedba B bez tuljka).

B

c

D

ta

MWWA -lSlika 219. Tuljci za klizne ležaje prema D I N 1850, (ISO 2795) izvedbe A, B i C za čelik, lijevano željezo, obojene metale, sinteriranu kovinu i materijale za prešanje; izvedba D za sinteriranu kovinu i ugljen; izvedbe E i F za ugljen

Ako se rukavac ne može uvlačiti s čeone strane, ležaji se izrađuju kao dijeljeni. Dijeljeni ležaji sastoje se od tijela k a o donjeg dijela i od poklopca kao gornjeg dijela, koji su opremljeni sa polovinom- blazinice. Da bi mogli prihvatati sile, m o r a kućište ležaja biti dimenzionirano snažno i k r u t o (ukrućeno protiv titraja) i oblikovano t a k o da d o b r o odvodi toplinu (velike površine!). P r i g o d o m pritezanja vijaka p o k l o p a c ležaja se ne smije primjetno izvitoperiti (pogodni su elastični vijci). Z b o g mogućnosti m e đ u s o b n o g fiksiranja položaja kućišta i p o k l o p c a ležaja, dobivaju ležaji površine za centriranje (sl. 220). Reguliranje blazinica p r e m a istrošenju omogućava se t a k o da se između njihovih spojnih površina umeću limene folije, koje se mogu izvaditi. Stične površine dvodjelnih i višedjelnih blazinica ne smiju ležati u zoni pritiska (prekid filma za podmazivanje!). Materijal gornjeg i donjeg dijela kućišta najčešće je sivi lijev, rjeđe čelični lijev, ili laki metali. Stojeći ležaj s poklopcem D I N 505, sa Staufferovim mazalicama ili podmazivanjem s k o m o r o m , može imati blazinice od sivog lijeva, bronce ili crvenog lijeva.

5. Ležaji

206

Leži li rukavac pri gibanju izravno na materijalu kućišta ležaja (vidi sl. 223 a), tuljku ležaja ili blazinici ležaja, govori se o ležaju od jednoslojnog materijala. Ako je u blazinicu ležaja ulijevena na primjer ležajna kovina,

Slika 220. Stojeći dvodjelni ležaj s poklopcem: a) kućište ležaja; b) poklopac; c) blazinice ležaja

Tablica 76. Preporučljive dimenzije ležajnih blazina u mm, D I N 1850, ISO 2795 (slika 219)

red I red 2

red 1 red 2 Duljina /

10

12

14

16

9 10

11 12

14 16

16 18

18 20

20 22

22 25

|

20

22

25

28

32

36

25 26

26 28

30 32

34 36

38 40

42 45

40

45

50

56

63

70

80

90

100

110

125

140

160

180

200

48 50

52 56

58 60

65

75

82 85

95 100

105 110

115 120

125 130

140 145

155 160

80

| 200

220

10

12

14

16

18

20

22

25

36

63

70

80

90

100

110

120

140

28 160

32

56

180

200

3

4

6

40

45

50

Čelik, sivi lijev, obojeni metali

Materijal

Sinterirana kovina

Prešani

Ugljen

materijali

A, B i C G o t o v o za ugradnju

A, B , C i E

D, E i F -

A, B i C D

Oblik Unaprijed obrađeno s a . 7 \/samo Vanjski promjer dv i debljina stijenke s pri provrtu dt

"i

E

-

E

do 58 mm

Red 1

Red 2

od 60 mm

Red 1, kod jakog habanja red 2

Red 1

prije ISA tolerancijsko polje koje se preporučuje za:

E

nakon

ugradnje

E 6 do F 7

G7

H7

H7

Utanačiti

ugradnje

D 10 do 50 mm D 11 C 11 preko 50 mm x 8 toplo navučeno

d. "2 \ Provrt za ugradnju j tuljka Dopušteno srednje odstupanje između d x i rf.

rć

r6

za 10 s 6 uprešano

H 6 do H 7

72

IT 8

H7

72IT8

H7 '/.IT10

H7

72 IT 8

5.2. Klizni ležaji

207

t a k o da samo blazinica daje krutost, a ležajna kovina daje klizne osobine, govori se o ležaju od dvoslojnog materijala.

Slika 221. Mogućnosti oblikovanja kliznog dijela noseće blazinice a) lijevana klizna blazinica za vratila bez vijenca; b) lijevana klizna blazinica za vratila s vijencem; c) lijevana klizna bla zinica za vratila s visokim vijencem; d) platirana klizna blazinica za vratila bez vijenca; e) platirana klizna blazinica za vratila s vijencem

Slika 222. Ležaj iz dvoslojnog materijala s prstenom za podmazivanje

Zbog zagrijavanja rastežu se ležajne kovine i p o t p o r n a blazinica. Uslijed razlike rastezanja m o ž e se ležajna kovina odvojiti od svoje podloge. Z a t o se uljevci ukotve ili prileme (sl. 221 a do c). Ležajne kovine se ulijevaju (npr. bijela kovina) centrifugiranjem ili se brizgaju (npr. olovne bronce). Osim toga može se ležajnu kovinu platirati (navaljati) u t a n k i m slojevima od 0,5 do 0,8 mm (sl. 221 d i e), pri čemu se hladno zavaruje s p o t p o r n o m blazinicom. Još u tanjim slojevima može se nanositi elektrolitičnim p u t e m . K o d ležaja s troslojnim materijalom se na kliznom sloju od ležajne kovine (npr. bijele kovine) nalazi još jedan tanki sigurnosni sloj (npr. od olovne bronce). Slika 222 prikazuje primjer ležaja od dvoslojnog materijala, izvedenog k a o prirubni ležaji s m a z n i m prstenom.

208

5. Ležaji

Tuljci kliznih ležaja i blazinice s uljevkom od ležajne kovine sa vijencem ili bez njega (ojačenje) standardizirani su sa D I N 7473 do 7477. Vijenac služi za prihvaćanje bočnog pritiska (kod čvrstih ležaja). I umjetne mase se uprešavaju k a o klizni sloj. Z b o g mogućnosti usidrenja p o t p o r n a blazinica dobiva neku vrst unutarnjeg navoja, koji seže gotovo do klizne površine. Na taj način se izbjegava utjecaj loše toplinske vodljivosti umjetnih masa. Ležaji velike širine d o b r o odvode toplinu. S druge strane, kod široke i krute blazinice, zbog progiba osovine ili vratila, nastaju rubni pritisci. Kuglaste blazinice, p o p u t zglobova s mogućnošću k u t n o g zakretanja, postavljaju se same p r e m a nagibu rukavca (sl. 223). Takvi ležaji nazivaju se, prema njihovom prvom proizvođaču, Sellersovi ležaji. dijeljeno

prstenasta opruga

dijeljeno

Slika 223. Klizni ležaj s blazinicama okretnim u kuglastom zglobu a) Sellersov stojeći klizni ležaj (dugi klizni ležaj) s prstenom za podmazivanje (Pintsch Bainag AG. Uut/.bach);h)Zglobni ležaj INA (kratki klizni ležaj)(Industrievverk Schaejjler, Herzogenaurach) dijeljeno

Kratki klizni ležaji, koji se sve više upotrebljavaju zbog manjeg r u b n o g tlaka i bolje raspodjele tlaka, m o g u se razmjerno više opteretiti nego dugi klizni ležaji.

matica za podešavanje

Slika 224. Namjestiv konusni klizni ležaj

R a d n a vratila u alatnim strojevima, od kojih se zahtijeva točan centričan hod, izrađuju se često k a o konusni klizni ležaji (sl. 224), na kojima se može d o b r o podešavati zračnost. Nosivi ležaji transmisija na zidovima, stropovima, podovima, nosačima i t o m e slično, montiraju se na stalcima, konzolama, p l o č a m a itd. D I N 117, 118, 119,187, 188, 189, 194 i 195.

5.2.

209

Klizni ležaji

5.2.5. Proračun nosivih ležaja (poprečnih ili radijalnih) Stvarna razlika između promjera provrta i promjera rukavca (sl. 225 a) je apsolutna zračnost ležaja

Z=D—d

(172)

Ako se svede na jedinicu promjera rukavca, o n d a je to relativna zračnost

ležaja

(173)

=

^ "~^

Određivanje ležajne zračnosti zavisi od površinskog tlaka, te brzine klizanja, i maziva. Da bi se postigla j e d n a k a nosivost pri raznim brzinama klizanja, m o r a biti zračnost ležaja Z pri velikim brzinama velika, a pri malim mala. O b r n u t i su odnosi k o d površinskih tlakova. S povećanjem zračnosti ležaja m o r a se povećavati i viskozitet ulja. K o d većih zračnosti smanjuje se trenje a time i snaga trenja, koja dovodi do zagrijavanja. Prevelike p a k zračnosti prouzročuju pojave vibracija i nemirnog h o d a . Ležajnim materijali ma s velikim toplinskim rastezanjem p o t r e b n a je veća zračnost. Z b o g toga što kruto kućište spriječava rastezanje p r e m a van, širi se p r e m a unutra, a rukavac se širi samo p r e m a van. Od prvorazrednog značenja je d u b i n a hrapavosti _Rt dosjednih površina (vidi tablicu 26, str. 78). K o d h i d r o d i n a m i č k o g podmazivanja treba da iznosi: apsolutna debljina uljnog sloja

h0 = 5,75 pm

'A

, 0,75

(174)

(vidi i sliku 205, str. 195). A p s o l u t n a zračnost ležaja treba opet da iznosi Z = 4h0. Iskustvene vrijednosti za relativne zračnosti ležaja: i//»0,001 do 0,002 za ležajne metale, i ^ « 0,0015 do 0,0025 za sinterirane kovine, t//% 0,003 do 0,0045 za umjetne mase. Za ležajne kovine može se p r e m a iskustvu o d a b r a t i za:

relativnu zračnost ležaja

\J/& 0,0008

/

v

V m/s

^0,002

(175)

ako je v = d-Ti-n brzina klizanja (v u m/s, d u m, n u s - 1 ) . Klizne dosjede za razne relativne zračnosti ležaja vidi u tablici 77. Tablica 77. Srednja relativna zračnost ležaja V kod različitih dosjeda Promjer rukavca (čepa) mm preko 3 0 . . . 5 0 preko 5 0 . . . 8 0 preko 80 . . . 120 preko 120 . . . 180 preko 180 . . . 250

14 Elementi strojeva

Dosjedi provrt/vrati o ' H7/g6

H7/f 7

H7/e8

H 7/d 8

H 7/c8

H 7/b8

H 7/a9

0,00074 0,00053 0,00041 0,00031 0,00024

0,00125 0,00092 0,00071 0,00055 0,00045

0,00205 0,00150 0,00116 0,00091 0,00074

0,00280 0,00212 0,00165 0,00131 0,00106

0,00395 0,00282 0,00220 0,00178 0,00148

0,00517 0,00359 0,00275 0,00224 0,00204

0,00897 0,00620 0,00456 0,00394 0,00382

210

5. Ležaji

P o d relativnom debljinom uljnog sloja <3 podrazumijeva se o d n o s apsolut ne debljine uljnog sloja h 0 p r e m a apsolutnoj debljini uljnog sloja Z/2, koja bi se dobila pri velikoj brzini vrtnje n, sto znači o d n o s visina klinastog procjepa (vidi sl. 205). Relativna

debljina

uljnog

K

sloja

Z/2

(176)

P r i dimenzioniranju nosivih ležaja r a č u n a se sa srednjim površinskim t l a k o m p k a o pritiskom sile F na projekciju površine nosivog rukavca, o d n o s n o dijela tuljka ležaja (sl. 225 b). P r e m a t o m e vrijedi za srednji p F d b

u u u u

površinski

N/mm N mm mm

2

tlak

P-

d-b

(177)

srednji površinski tlak ležaja, radijalna sila u ležaju, promjer rukavca, širina ležaja.

projektima površina

Slika 225. Princip nosivog ležaja: a) apsolutna zračnost ležaja; b) opterećena projekciona površina

Orijentacione vrijednosti za površinske tlakove vidi u tablici 78. Karakteristična veličina nosivih ležaja je konstruktivna karakteristika b/d, koja općenito leži između b/d=0,6 do 1,5. Z b o g male opasnosti od rubnih tlakova nastoji se upotrebljavati k r a t k e klizne ležaje. A k o m e đ u t i m b postaje p r e m a l e n o , o n d a istječe mazivo b o č n o iz procjepa, a da se ne stvara p o t r e b a n tlak u mazivu. Za radijalno opterećene klizne ležaje mjerodavna je bezdimenzionalna karakteristika: Sommerfeldov p u Pa = N/m 2 \j/ n u Pas a> u rad/s

broj

So =

p-yj:

2 • co

(178)

srednji površinski tlak [jednadžba (177)]; I N/mm 2 = IO6 Pa, relativna zračnost ležaja, dinamički viskozitet ulja, kutna brzina =2- n • n, gdje je n u s _ 1 .

5.2.

Klizni ležaji

1

Sommerfeldovim brojem može se sa slike 226 p r e m a o d n o s u b/d (karakteri stici ležaja) odrediti odgovarajuća debljina uljnog sloja 5.

đ'0.05

0

0,5 karakteristika

\Q ležaja

15 b/d

Slika 226. Relativna debljina uljnog sloja u zavisnosti od Sommerfeldova broja So i karakteristike ležaja b/d

Prijelazna brzina vrtnje, pri kojoj mješovito trenje prelazi u tekuće trenje, ne treba da iznosi više od nprxn/3. Na taj način nastoji se držati područje mješovitog trenja, a time i istrošenje, što nižim. G r a n i c o m se smatra n p r = n/2. Ovdje n označava pogonsku brzinu vrtnje. P o k u s i m a je utvrđeno da tekuće trenje počinje s debljinom uljnog sloja od x 3 pm. Ta debljina određuje dakle prijelaznu brzinu vrtnje. Uvrstimo li za hpr = 5pr • Z/2 = 0,003 mm [jednadžba (176)], d o b i v a m o sa Z = t/. • d (jednadž ™ m • Za ovu debljinu

ba (173)] za relativnu debljinu uljnog sloja 5pT =

uljnog sloja može se sa slike 226 očitati pripadajući Sommerfeldov broj Sopr. J e d n a d ž b o m (178) izračunava se t a k o đ e r : prijelazna

kutna

brzina

OJ pr"

p-ijj: n • Sopr

(179)

Za copr, p , ip, S o p r vidi legendu uz jednadžbu (178).

Prijelazna brzina vrtnje je p r e m a t o m e n =a> J2iz u s _ 1 . U k o l i k o je pokretanje isključivo u h l a d n o m stanju, može se računati s viskozitetom ulja u hladnom stanju. M e đ u t i m , za vrijeme pogona, pri tekućem trenju [jednadžba 14*

5

21^

-

Leža

J>

(178)] uvijek je mjerodavan viskozitet ulja na pogonskoj t e m p e r a t u r i ! Iz jed nadžbe (179) može se odrediti, pri datoj prijelaznoj brzini vrtnje, p o t r e b a n viskozitet ulja. Ako leži <5 p r <0,04 uzima se Sopt k o d <5 = 0,04, Tablica 78. Vrijednosti za srednji površinski tlak kod kliznih ležaja u strojogradnji

Materijal ležaja

Materijal koji se preporučuje za vratilo

1

'odmazivanje ) gl

Sivi lijev GG-15, GG-20 (SL 15, S L 2 0 )

St 37, St 42, St 50 (Č 0362, Č 0460, Č 0545)

T

Perlitni lijev GG-20, GG-25 (SL 20, SL 25) honovano

St 60 kaljeno i fino brušeno (Č 0645) C 15 kaljeno i lepovano (Č 1220)

U U

Sinterirano željezo i bronca

St 50, St 60, St 70 (Č 0545, Č 0645, Č 0745) St 60, C 15 i slično ( Č 0 6 4 5 , Č 1220) kaljeno i fino brušeno

G-SnBz 14. Rg 5 (P. CuSn 14, P. CuSn 5 Pb 5 Zn 5) i druge

St 50, St 60 (Č 0545, Č 0645) i slično St 60, C 15 ( Č 0 6 4 5 , Č 1220) i slično kaljeno i fino brušeno

2 /.-vrijednosti u N/min pri brzini klizanja v u m/s | 2...4

2 . . . 1,2

•3 . . . 3 15 . . . 5

6 20

uljem natopljeno

3

2. . . 1

U

10

5 ... 3

T

5

U

25

20 . . . 8

4

25

20 . . . 10

5

G - P b B z 2 5 (P. C u P b 2 5 ) G-SnPbBz 20 (P. Cu Pb 20 Sn 5) i druge (kao višeslojni ležaj)

St 60 (Č 0645) čelici za cementiranje i poboljšanje

U

LgPbSb 12, LgPbSn 5 (L.PbSn 5)

St 50, St 60 i slično (Č 0545, Č 0645)

T

3 ... 1

LgSn 80 (L.Sn 80 Pb) (kao višeslojni ležaj)

St 50, St 60 i slično (Ć0545, C0645) St 60, C 15 ( Č . 0 5 4 5 , Č 1220) i slično, kaljeno i fino brušeno

T

5 ... 2

S o M s 68

Višeslojni ležaj od umjetne smole (punilo Sn) Teflon, ZSV i slično Jednostavni ležaji od prešanih umjetnih smola ( D I N 7703) (Novoteks, Reziteks) Prešano drvo (Breza, lipa)

St 60 ( Č 0 6 4 5 ) , C 15 (Č 1220) i slično, kaljeno i fino brušeno

St nekaljeno (Č) St kaljeno (Č)

St kaljeno (Č)

St 50 (Č 0545) St 60 ( Č 0 6 4 5 ) i sl.

U

30

25 . . . 10

10

U

15

8 ... 5

4

Voda, ulje U U

p • v do 40 (N/mm 2 ) (m/s) p • v do 60 (N/mm 2 ) (m/s)

U

2,5

Mast

3,5

1

Vrijednosti za p važe ukoliko nije drugačije navedeno, za fino obrađene površine ležaja i rukavca. ') T: Štedljivo podmazivanje kapanjem ili protočnim podmazivanjem kroz otvore za kapanje, mazalica s fitiljom, Staufferovim mazaricama (kod podmazivanja mašću) i tome slično. U: Obilno podmazivanje kapanjem ili optočno podmazivanje pomoću maznog prstena, jastuka za mazanje, pumpe i tome slično.

213

5.2. Klizni ležaji

Koeficijent tekućeg trenja j e : u

brzohodnom

u

području

području

teškog

pri

So
opterećenja

pri

(180)

~Šo 3\j/

So>l

(181)

\fŠo

Iskustvene vrijednosti za koeficijente trenja p r e m a brzini klizanja kod kliznih ležaja, uz različite vrste podmazivanja, te za uobičajena maziva, vidi u tablici 79. Tablica 79. Iskustvene vrijednosti za koeficijent trenja u kliznim ležajima i preporučljivo mazivo Vrste ležaja i podmazivanje i

Materijal ležaja

Trenje pri zaletu

S rednja vrijednost od ji Mješovito trenje

Tekuće trenje

Mast

G G , G-SnBz,

Rg

0,12

0,05 . . . 0,1

-

Ulje

G G , G-SnBz,

Rg

0,14

0,02 . . . 0,1

0,003 . . . 0,008

. - _ |

Ulje

LgPbSb,

LgSn

0,24

-

0,002 . . . 0,003

=5 u

Ulje

Umjetna smola za prešanje

0,14

0,01 . . . 0,03

0,003 . . . 0,006

Ulje

Materijal za sinteriranje

0,17

Suho

Višeslojna umjetna smola

i i i I j|

J i »N

Uporni ležaj mast ulje

0,002 . . . 0,014

Pri brzini klizanja < 0 , 1 m/s: 0,05 . . .0,1 0,2 . . . 6 m/s: 0,1 . . . 0,16 i

G G , G-SnBz LgSn

0,15 0,25

LgSn

0,25

! 0,03

-

J

Segmentni ležaj, ulje

0,002

v u m/s

Preporučeno mazivo

. . . 0,7 0,4 . . . 2 0,5 . . . 10 10 . . . 30

Kruta maziva, grafit, molibdendisulfid, eventualno klizni lak Mazive masti eventualno s dodacima (aditivima) za visoke pritiske ili molibdendisulfid Motorno ili strojno ulje Turbinsko ili vretensko ulje

>30

Vretensko ulje, a u određenim slučajevima voda ili zrak

Za održavanje tekućeg trenja treba ulje koje otječe n a d o k n a d i t i dotjecanjem novoga, što znači da u svakoj jedinici vremena m o r a prostrujiti ležajem od ređeni volumen maziva. Srednja brzina kojom ulje kruži u procjepu ležaja iznosi u / 2 (na nepomičnoj blazinici je brzina nula-, a na rukavcu koji rotira je u ) . Procjep ležaja prosječne je debljine Z/2. Ako bi sveukupno mazivo ulje otjecalo prosječnom brzinom, bio bi p o t r e b a n volumenski p r o t o k od u Z - • — b. Stvarno se od toga samo jedan dio koristi, jer veći dio i dalje rotira s rukavcem. Što je manja relativna debljina uljnog spoja <5, to će više ulja otjecati, jer je ostali dio procjepa odgovarajuće veći. Ako uvrstimo za v = d • 71 • n, a za Z = ij/-d, t a d a će biti p o t r e b a n :

214

5. Ležaji

volumenski protok ulja

(182)

VuV] = k • V- \j/ • n

3

. VaVi u dm /s potreban volumenski protok ulja, Fu dm

3

2

volumen ležaja = - • d • b,

ih _ 1 n u s k

relativna zračnost ležaja, pogonska brzina vrtnje ležaja, faktor protoka, kod (5 = 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 kx 0,5 0,45 0,42 0,4 0,35

0,4 0,3

Trenje na kliznoj površini prouzročuje gubitak snage, koja se pretvara u toplinu: snaga trenja

(183)

Pti = F-p-v

P t r u Nm/s = W snaga trenja, F u N opterećenje, \i koeficijent trenja, kod tekućeg trenja prema jednadžbi (180), odnos no (181), inače prema tablici 79, v u m/s brzina klizanje =d-%- n.

Razvijena toplina najvećim se dijelom odvodi od kućišta ležaja na okolni zrak, dok manji dio preuzima vratilo, koje ga odvodi dalje. Za odvod topline p o t r e b n a je t e m p e r a t u r n a razlika ležaja i okoline At. Sto je razlika veća, to se odvodi više topline. P o g o n s k a t e m p e r a t u r a u n o r m a l n o m slučaju ne treba da prelazi t = 50 °C, a u izuzetnim slučajevima 80 °C, ukoliko se upotreb ljavaju odgovarajuća maziva postojana na povišenim t e m p e r a t u r a m a . Ako je t 0 t e m p e r a t u r a okoline, o n d a je pogonska t e m p e r a t u r a ležaja t = t 0 + At. Ako su le žajni tuljak ili blazinica od metala, dobiva se: porast temperature ležaja At u K PR u W VV a u — t K-m2 AK u m2

p At=-—— ct-AK

(184)

povišena temperatura ležaja (K = Kelvin), snaga trenja prema (183), W koeficijent prijelaza topline » 2 0 pri lakom strujanju zraka J J K-m2 (normalan slučaj), rashladna površina kućišta ležaja i vratila. Prema iskustvu je pri rfglOOmm: AKx25 do 35 d • b+ 15 d2, kod 100mm: AKx20 do 30 d • b + 10 d2 (male vrijednosti samo kod kratkih kliznih ležaja do b/d = 0,8).

U ovoj j e d n a d ž b i nije uzeta u obzir toplina koju kod hidrodinamičkog podmazivanja odvodi ulje što protječe, jer je o n a relativno mala. Pri većim opterećenjima ili b r z i n a m a klizanja, na kojima bi t e m p e r a t u r a ležaja mogla poprimiti n e d o p u š t e n o visoke vrijednosti, m o r a k r o z ležaj strujati veća količina ulja (rashladno ulje) k a k o bi se snizile temperature. P o n e k a d se hladi i vodom. T a d a je ležaj okružen k o m o r o m kroz koju cirkulira rashladna voda. Uzima se k a o p o t r e b a n :

5.2.

215

Klizni ležaji

protok rashladnog sredstva Vhl u dm 3 /s

(185)

potreban protok rashladnog sredstva,

J APR u W = s

c u

AP VM=——— c • A thl

J

r K-dnr

AtM u K

toplina koju treba da odvodi rashladno sredstvo. Najčešće je to samo onaj dio topline koji se ne odvodi okolnim zrakom. Ako cijelu količinu topline trenja treba da odvodi samo rashladno sredstvo, onda je A PR = PR; J specifična toplina rashladnog sredstva 1680 , za ulje i K•dnr J »4200 ^ za vodu; K-dm3 temperaturna razlika u rashladnom sredstvu =tiz — tu, ako je tiz izlazna temperatura, a tu ulazna temperatura. Prema iskustvu uzima se Athl ss 10 K ali ne više od 15 K.

Ako su tuljci ležaja rađeni od umjetnog materijala, o n d a se toplina z n a t n o lošije odvodi. U t o m slučaju m o r a se uzeti u obzir i toplinska vodljivost umjetnog materijala. Jedan dio topline odvodi se od površine klizanja radijalno k r o z stijenku tuljka ležaja n- d-b, drugi radijalno u rukavac, a o n d a aksijalno kroz rukavac i vratilo. A k o p u t prodiranja topline čini tuljak debljine stijenke s i (ležajne) širine b (teoretski pojednostavnjena pretpostavka), o n d a se iz toplinske ravnoteže (dovod topline = o d v o d u topline) dobija snaga trenja: PR = At I fcB —

— Xz\

— AB + /c z —

sa /c B «0,5 i /c z «0,02. Ovi koeficijenti uzimaju u obzir iskustvene vrijednosti akumulacije topline. To znači da je t e m p e r a t u r n a razlika At razlika između temperature površine klizanja i o k o l n o g zraka, dočim je razlika između površine klizanja i vanjske površine tuljka, o d n o s n o između površine klizanja dijela vratila koji se nastavlja na rukavac, z n a t n o manja. A B i A z su toplinska vodljivost materijala tuljka i rukavca. Ako uvrstimo za F = p-d-b i time PR—p- d-b- p,-v [jednadžba (183)], o n d a gornja j e d n a d ž b a preoblikovana p r e m a At dobiva slijedeći oblik: porast temperature ležaja

At = — - , — - ~

V

^

7 i ( 0 , 5 - ^ + 0,02 \ s 2

p u N/m = Pa v u m/s p VV Au u K-m VV XL u K-m 5 u m bum

—

(186)

. b 2

6

površinski tlak prema jednadžbi (177) (1 N/mm = 10 Pa), brzina klizanje —d-n-n, koeficijent trenja (tablica 79), W toplinska vodljivost umjetnog materijala %0,235 Km VV toplinska vodljivost čelika » 1 9 , K m debljina stijenke tuljka od umjetnog materijala, širina ležaja.

216

5. Ležaji

Iz jednadžbe (186) proizlazi da se At smanjuje smanjivanjem debljine stjenke s i širine ležaja b. P r e m a t o m e treba obje vrijednosti držati što manjima. Poraste t e m p e r a t u r e At može se birati koliko to bez štete dopušta umjetni materijal. Pri uvrštavanju iznosa za \x m o r a se uzeti u obzir da koeficijent trenja s povećanjem o b o d n e brzine raste, a smanjuje se s povećanjem opterećenja. Osim toga, treba uzeti u obzir koja je vrsta podmazivanja o d a b r a n a (podmazivanje mašću ili uljem, o d n o s n o suhim mazivima). Vidi k t o m e tabli cu 79). 5.2.6. Oblikovanja

upornih

(aksijalnih) ležaja

Jednostavni ležaj sastoji se od dviju ploča koje klize jedna po drugoj (sl. 227a). H i d r o d i n a m i č k o podmazivanje (tekuće trenje) ne može se postići jer n e m a uljnog klina. Ležaj može da radi samo u području mješovitog trenja. Z b o g toga se može s a m o neznatno opteretiti, a upotrebljava se samo za podređene svrhe. U gradnji alatnih strojeva upotrebljavaju se za male aksijalne sile klizni prstenovi p r e m a D I N 2208 do 2210 (sl. 228), od kojih se dva sparuju u jedan ležaj. Jedan je opremljen provrtima za zatike, a drugi ekscentričnim u t o r o m za razvođenje maziva. .

Slika 227. Princip aksijalnih ležaja a) jednostavni prstenasti aksijalni ležaj; b) hidrostatički prstenasti aksijalni ležaj; c) hidrostatički prstenasti aksijalni ležaj; d) hidrodinamički prstenasti ležaj sa segmen tima nagibnim na svornjacima; e) hidrodinamički prstenasti ležaj sa segmentima nagibnim na kuglama;/) hidrodinamički prstenasti ležaj s nepokretnim segmentima

5.2.

217

Klizni ležaji

Hidrostatski ležaj (sl. 227 b i c) razlikuje se od običnog samo time što sa p u m p o m stalno tlači ulje među klizne površine, a zatim otječe prema van. Ako je konstrukcija ispravna ležaj radi pri pokretanju i zaustavljanju s tekućim trenjem. U takvom slučaju trošenje praktički i ne postoji. K o d hidrodinamičkog ležaja (sl. 227d i e) stvaraju se klinasti procjepi potrebni za stvaranje hidrodinamičkog pritiska. To se postiže tako da se ravna ploča giba po k r u ž n o p o r e d a n i m nagibnim segmentima, koji se sami postavljaju u p o t r e b a n kosi pložaj. Klinasti procjep može se dobiti i iz p u n o g prstena zakošenjem nepokretnih segmenata (sl. 227 f). Hidrodinamički ležaj (sl. 227d i e) prema Michellu naziva se i nagibni segmentni uporni ležaj, a p r e m a slici 227 f uporni ležaj s čvrstim segmentima. Ovaj posljednji je p o g o d a n za srednja opterećenja, te se izrađuje s klinastim površinama nagiba 1:200 do 1:500. Segmenti s oblogom od bijele kovine ili plastične mase m o g u se više opteretiti. Uobičajene mjere su a = 0,38 do 0,42 /, Z. = 0 , 6 do 1,3 /. Gornji glatki u p o r n i prsten izrađuje se za male ležaje od finog lijeva, a za veće od površinski kaljena čelika. Za turbine izrađeni su aksijalni ležaji s nagibnim segmentima, za nosivost do 50 000 kN i brzinu klizanja od 60 m/s. Velike brzine zahtijevaju d o b r o hlađenje (cirkulacija zraka, vodeno hlađenje, cirkulacija ulja s međuhlađenjem). Budući da pri malim brzi n a m a zbog mješovitog trenja postoji opasnost od zaribavanja, p o t r e b n o je brzo pokretanje i zaustavljanje. Dovod ulja treba da je uvijek iznutra, da ne bi došlo do odbacivanja ulja zbog centrifugalne sile, pa da o n o ne dolazi do klizne površine.

5.2.7. Proračun upornih ležaja (aksijalnih ležaja) Za sve aksijalne ležaje p r e m a slici 227 j e : srednji površinski tlak p u N/mm [•' u N A u mm 2

p = F/A

(187)

2

površinski tlak (uobičajene vrijednosti kao kod nosivih ležaja, tab lica 78, str. 212), opterećenje ležaja, opterećena površina ležaja = 2 • n • rm • b prema slikama 227a i b, =2n(rmax + rm-m)b prema slici 227c, =z •/•/.» 0,8 • 2n • rm • b prema slikama 227d do f, sa z kao brojem segmenata.

Brzina klizanja uzima se u proračunima uvijek srednja brzina klizanja v u m/s rsr u m n u s~i

v = 2- n - rm - n

(188)

srednja brzina klizanja, srednji promjer ležaja. Za ležaj na slici 227c je 2r sr = r max + rmm, pogonska brzina vrtnje ležaja.

Jednostavni aksijalni ležaji p r e m a slici 227 a, koji ne rade s tekućim trenjem, proračunavaju se p r e m a d o p u š t e n o m površinskom tlaku na zagrija vanje. Za to služe jednadžbe (183) i (184). T a d a treba staviti za d=2rsr.

218

5. Ležaji

K o d hidrostatičkih aksijalnih ležaja tlak ulja stvara se p o m o ć u p u m p e , koja m o r a da dobavlja dovoljnu količinu ulja. Tlak ulja m o r a da bude z n a t n o veći od srednjeg površinskog tlaka p. Na kliznim površinama tlak ulja se smanjuje p r e m a mjestu istjecanja. Ovdje se ne javlja prijelazna brzina vrtnje, jer ležaj za vrijeme r a d a p u m p e , a i pri mirovanju, „pliva", Debljina uljnog sloja h Q može se o d a b r a t i proizvoljno. Preporučljivo je da se ne uzima manja vrijednost od one p r e m a jednadžbi (174) na strani 209. K o d izvedbe p r e m a slici 227 b dobiva se

koeficijent trenja

v

^ ^

"

(189)

K o d izvedbe p r e m a slici 227c j e : n-co 2(dv + r D p&—— • - — — — ^ -

koeficijent trenja

P'K r\ u Pas a> u rad/s p u N/m 2 = Pa h0 u mm rv, ru, r srv , rsnj u mm

(190)

(>"srv + W

dinamički viskozitet mazivog ulja, kutna brzina vratila, površinski tlak prema jednadžbi (187) (1 N/mm 2 = 10 6 Pa), odabrana debljina uljnog sloja, polumjeri prema slikama 227b i c.

Za izvedbu p r e m a slici 227b p o t r e b a n je: volumenski protok ulja

VuUazz}

F • h3

Za izvedbu p r e m a slici 227c p o t r e b a n j e : volumenski protok ulja u dm 3 /s F u N h0 u dm r\ u Pas b u m Jîj a

r

srv>

r

srU

u

m

Fulja« -

(191)

6n-bz

, ,

F-hl

2 >,

(192)

potreban volumenski protok ulja, opterećenje ležaja, odabrana debljina uljnog sloja, dinamički viskozitet mazivog ulja na pogonskoj temperaturi, širina ležaja, srednji polumjeri prema slici 2 2 7 c

Snagu trenja P R , p o r a s t t e m p e r a t u r e ležaja At i p r o t o k rashladnog sredstva F h l , treba p r o r a č u n a t i p r e m a j e d n a d ž b a m a (183) do (185) Preporučljivo bi bilo da se za približno određivanje AK uzima d=2rsr = rv + ru, a za b = rv — ru. K o d hidrodinamičkih aksijalnih ležaja s čvrstim segmentima (sl. 227f), p o d relativnom debljinom uljnog spoja q> podrazumjeva se o d n o s apsolutne debljine uljnog sloja h 0 p r e m a najvećoj visini klina H (slika 229): relativna debljina uljnog sloja

h0 (p=—& H

h0

— aK-l0

(193)

219

5.2. Klizni ležaji /;0 H aK I0

u u u u

mm ili /.im mm ili pm rad mm ili pm

apsolutna debljina uljnog sloja, visina klina, kut klina, duljina klina.

1

Slika 228. Klizni prsten, D I N 2208

U

0,6 ne 1

y — -

Slika 229. Čvrsti klinasti procijep hidrodinamič kog aksijalnog ležaja

Slika 230. Koeficijent uljnog sloja K u zavisnosti od relativne debljine uljnog sloja ep i od karakteristike ležaja IJb

P r e m a hidrodinamičkoj teoriji podmazivanja iznosi apsolutna debljina

h0 u mm 17 u Pas v u m/s b u m p u N/mm 2 K

uljnog sloja

I yj • v b K 1 —

(194)

apsolutna debljina uljnog sloja, dinamički viskozitet mazivog ulja na pogonskoj temperaturi, brzina klizanja, prema (188), širina ležaja, površinski tlak, prema (187), koeficijent uljnog sloja kojim se uzima u obzir karakteristika ležaja l0/b, prema slici 230.

Nagibni segmenti aksijalnih ležaja (sl. 227 d i e) sami se postavljaju u nagib klina p r e m a najvećoj vrijednosti koeficijenta K p r e m a sl. 230. Ovaj u području
220

5. Ležaji

prijelazna kutna brzina copi u rad/s /jpr, Kpr, b n u Pas 2 p u N/mm rsr u m

^ p r ^ p r ^

^

(195)

prijelazna kutna brzina, vidi legendu za (194) (/ipr kao h0, Kpr kao K), dinamički viskozitet mazivog ulja, u datom slučaju u hladnom stanju, površinski pritisak, prema (187), srednji promjer ležaja.

Za izbor prijelazne brzine vrtnje npr=ojpr/2n vrijedi k a o što je rečeno u 5.2.5. strana 209, pri čemu treba staviti za d=2rf.r. Pri lo/b = 0,l do 1,3 i (p = 0,6 do 1 iznosi

koeficijent trenja

ju«3

/ rj • v /—p-b

V

(196)

vidi legendu uz jednažbu (194),

n, v, b

p u N/m 2 = P a . površinski pritisak, prema jednadžbi (187) (1 N/mm 2 = 10 6 Pa).

Za održavanje tekućeg trenja p o t r e b a n je volumenski protok ulja 3

Kulja u dm /s z b u dm v u dm/s h0 u dm

Vulia = 0,7 z • b • v • h0

(197)

potreban volumenski protok ulja, broj segmenata, širina ležaja, brzina klizanja, prema (188), apsolutna debljina uljnog sloja, prema (194).

Za snagu trenja P R , porast temperature ležaja At i p r o t o k rashladnog sredstva VM, vrijedi o n o što je rečeno za hidrostatičke ležaje, na strani 218.

5.3. Valjni ležaji 5.3.1. Konstrukcija i karakteristike Valjani ležaji su svi kuglični, valjkasti i igličasti ležaji. Između čeličnih prstenova ili ploča gibaju se valjna tjelešca s trenjem kotrljanja, a njihov koefici jent trenja je za 25 do 50 % niži u odnosu na klizne ležaje. Valjni ležaji se prema t o m e manje zagrijavaju i rade s manjim gubicima energije. Nadalje rade s manjim zračnostima, p r e m a t o m e i točnije (važno za električne i alatne strojeve). T r e b a im m a l o prostora, nije n u ž a n nadzor, maziva trebaju malo, a nije im p o t r e b n o nikakvo uhodavanje. Njihova internacionalna standardizacija jamči njihovu izmjenljivost. K a o nedostatak valja navest veću osjetljivost na u d a r n a opterećenja, te bučniji rad u odnosu na klizne ležaje. O p ć e n i t o su skuplji od kliznih ležaja, te zahtijevaju da se provrt kućišta i rukavci izrađuju u uskim grani-

5.3.

221

Valjni ležaji

č a m a tolerancija. M o n t a ž a i d e m o n t a ž a jednodjelnih valjnih ležaja je teža nego dijeljenih kliznih ležaja. P r e m a smjeru djelovanja sila razlikujemo radijalne ležaje, aksijalne ležaje i utorne kuglične radijalne ležaje za radijalno i aksijalno opterećenje (sl. 231). K o d radijalnih ležaja valjčići se gibaju između prstenova, dok kod aksijalnih između dva koluta.

Slika 231. Valjni ležaji za različite smjerove opterećenja (prikaz prema SKF-RIV, Schvveinfurt Frankfurt) a) cilindrično-valjkasti ležaj za radijalno opterećenje; b) aksijalni kuglični ležaj za aksijalno opterećenje; c) radijalni kuglični ležaj za radijalno i aksijalna opterećenja

Slika 232. Oblici valjnih tjelešaca a) kugla; b) valjak; c) stožac;c/) bačvica;
Slika 233. Kavezi valjnih ležaja a) limeni kavez za kugle; b) masivni kavez za valjčiće

Valjni ležaji sastoje se od prstenova ili ploča, valjnih tjelešaca, koja mogu biti kuglastog, cilindričnog, stožastog ili bačvastog oblika (sl. 232), a najčešće još nalazimo i kavez. Kavez sprječava međusobni dodir valjnih tjelešaca (sl. 233). Radijalni ležaji imaju unutarnji i vanjski prsten, između kojih se kotrljaju valjna tjelešca. Prstenovi, ploče i valjna tjelešca izrađeni su od poseb nog čelika legiranog k r o m o m . Valjna tjelešca i valjne staze su kaljene, brušene i polirane. Za kaveze se najčešće upotrebljava čelični lim, rjeđe mjed (za masivne kaveze), laki metali ili umjetne mase (fenoplast ili poliamidi).

5. Ležaji

222

Vanjske dimenzije valjnih ležaja standardizirane su p r e m a internacionalnim planovima mjera, a njemački p r e m a D I N 616 (za sada u pripremi) (JUS M.C3.521). Ovi planovi mjera sadrže devet redova promjera: 7 8 9 0 1 2 3 4 5 i deset širina, o d n o s n o redova visina 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 (sl. 234). U svakom redu promjera dodijeljen je j e d n o m p r o v r t u određeni vanjski promjer. S v a k o m redu promjera dodijeljeno je nekoliko redova širina (kod radijalnih ležaja), o d n o s n o redova visina (kod aksijalnih ležaja), pri čemu u o d n o s u na istu visinu presjeka ima red 7 najmanju, a red 6 najveću širinu. Na primjer, red mjera 13 znači da je ležaj dimenzioniran p r e m a redu širina 1 i redu promjera 3.

I

red širine

odnosno

3

fc. J L

visine

6 red mjera

Slika 234. Red mjera valjnih ležaja, koji se sastoje od reda širine, odnosno visine, i reda promjera

P r e m a D I N 623 (za sada u pripremi) (JUS M.C3.506) valjni ležaji nose posebne oznake, t a k o da su ležaji s istim o z n a k a m a izmjenljivi. Te oznake su: 1. Predznak K (kavez s valjnim tjelešcima), L (slobodan ležajni prsten), R (ležajni prsten k a o unutarnji ili vanjski prsten s valjkastim ili igličastim vijencem). Ovaj znak ne dolazi u obzir za p o t p o r n e ležaje, već samo za dijelove ležaja (za n e p o t p u n e ležaje). 8-20

B-23

8>23

H-28

Slika 235. Primjeri obilježavanja valjnih ležaja

Bazično obilježje sastavljeno je od o z n a k a za red ležaja i od o z n a k a za provrt ležaja u k o d i r a n o m obliku (sl. 235). O z n a k a za red ležaja sadrži opet tip ležaja (vrst ležaja, serije) u obliku brojeva ili slova, a red mjera u brojkama. Primjere vidi na slikama 235 i 236. Dopunska oznaka stavlja se kod ležaja koji odstupaju od n o r m a l n e izvedbe, te daje p o d a t k e o odstupanjima. D o p u n s k a o z n a k a se sastoji od slova, a u nekim slučajevima i od daljnjih brojeva. T i m e se označavaju: unutarnja

5.3.

Valjni ležaji

223

konstrukcija, vanjske mjere, vanjski oblik, brtvenje, izvedba kaveza, konstruk cija kaveza, tolerancije, zračnost ležaja. Primjerice, P5 označava razred tole rancija P5 p r e m a D I N 620 (ili J U S M.C3.752-758), C2 radijalnu zračnost ležaja koja je manja od normalne, Sl pogonske t e m p e r a t u r e do 200 °C. NU

NJ

NUP

NU+HJ

NJ+HJ

N

U

L

Slika 236. Oznake pojedinih izvedaba cilindričnih valjkastih ležaja

Isporučive izvedbe, mjere i podaci o nosivosti nalaze se u katalozima proizvođača. Ovdje nije moguće dati p o d a t k e o svim izvedbama i mjerama. Dopuštene tolerancije ugradbenih mjera i točnost vrtnje valjnih ležaja dane su u D I N 620 (JUS M.C3.752 - 758). Svaki radijalni ležaj ima u stanju isporuke određenu radijalnu zračnost između valjnih tjelešaca i valjnih prstena. Pri ugradnji s prijeklopom između vanjskog prstena i provrta u kućištu, te između unutarnjeg prstena i vratila, sužava se vanjski prsten, a unutarnji se proširuje. Na taj način se radijalna zračnost smanjuje. O n a se ni u kojem slučaju ne smije smanjiti na nulu. N o r m a l n i ležaji t a k o su izrađeni da kod uobičajenih dosjeda preostaje još dovoljna pogonska zračnost. A k o pogonski ili temperaturni uvjeti zahtijevaju čvrst dosjed, m o r a se odabrati ležaj s odgovarajućom većom radijalnom zrač nošću. A k o se zahtijeva veća točnost vođenja, odabiru se ležaji s manjom radijalnom zračnošću. Ležaji m o g u dobiti i povećanu točnost vrtnje, npr. za uležištenje precizno rotirajućih radnih vretena alatnih strojeva. Radijalni kuglični ležaji i igličasti ležaji izrađuju se i s bočnim zaštitnim ili brtvenim pločama (sl. 237 b do e). Prve sprječavaju oštećenje valjnog sustava stranim tijelima, a druge izlaz maziva iz ležaja. Time se ušteđuje brtvenje na drugim mjestima.

I 9/

IM

0)

F)

9)

i m a

Slika 237. Izvedbe kugličnih ležaja, D I N 625 (IUS M.C3.601) a) normalna izvedba; b) s jednom zaštitnom pločom; c) sa dvije zaštitne ploče; d) s jednom brtvenom pločom; e) sa dvije brtvene ploče; j) s prstenastim utorom; g) s prstenastim utorom i uskočnikom; h) s prstenastim utorom, uskočnikom i jednom zaštitnom pločom

224

5. Ležaji

Z b o g mogućnosti jednostavnijeg aksijelnog učvršćivanja vanjskih prstena mogu se nabaviti ležaji s prstenastim utorima (sl. 237 f do h). K a o posebnu konstrukciju treba spomenuti ležaj sa četiri oslonca (sl. 238), koji m o g u prihvatiti sile u četiri točke. Time su ovi ležaji veoma stabilni. Njihov unutarnji p r s t e n j e dvodjelan. Na taj se način može umetnuti m n o g o kuglica, koje zajedno s visokim naslo nima prstena ležaja omogućuju vrlo veliku nosivost.

Slika 238. Ležaj sa četiri oslonca i dvodjelnim unutarnjim prstenom, D I N 628 (JUS M.C3.611) (kut pritiska a = 35°)

5.3.2. Pravila ugradnje, mogućnosti opterećenja Za učvršćivanje osovina i vratila u u z d u ž n o m smjeru predviđa se najčešće čvrst ležaj. Z b o g tolerancija i toplinskog rastezanja nisu m o g u ć a dva čvrsta ležaja, jer bi se valjna tjelešca previše tlačila na bokove valjnih staza (sl. 239 a),

lp. opruga

Slika 239. Oblikovanje čvrstih i slobodnih ležaja (F čvrsti ležaj; L slobodni ležaj). a) dva kuglična ležaja oblikovana kao čvrsti ležaji (loše zbog mogućnosti zaglavljenja!); b) slobodni ležaj s mogućnošću aksijalnog pomaka u provrtu kućišta ležaja; c) slobodni ležaj s mogućnošću aksijalnog pomaka na vratilu; d) cilindrično-valjkasti ležaj oblikovan kao slobodni ležaj; e) igličasti ležaj oblikovan kao slobodni ležaj; f) dva slobodna ležaja s aksijalnom zračnošću u provrtu kućišta; g) dva slobodna ležaja opterećena oprugama

5.3.

Valjni ležaji

225

t a k o da bi za k r a t k o vrijeme došlo do zagrijavanja i oštećenja. T r e b a zato predvidjeti mogućnost dilatiranja! Čvrsti ležaj može, osim radijalnih sila, preuzeti i aksijalne sile u j e d n o m , ili u o b a smjera. Slobodni ležaji omogućuju aksijalno pomicanje. K o d čvrstog ležaja učvršćuju se unutarnji i vanjski prsten, a kod slobodnog samo j e d a n prsten (sl. 239 b i c). K o d cilindrično-valjkastih ležaja N i NU i igličastih ležaja prsteni su m e đ u s o b n o aksijalno pokretljivi. Z a t o se, k a o kod slobodnih ležaja, pričvršćuju oba prstena (sl. 239 d i e). Ako je za osovinu ili vratilo d o p u š t e n a m a l a aksijalna zračnost, m o g u se ugraditi i dva slobodna ležaja. Njihova aksijalna zračnost ograničava se p o m o ć u graničnika u kućištu (sl. 239 f). Aksijalna zračnost može se odstraniti i p o m o ć u elastičnih opruga, koje ležaje drže stalno p o d malim opterećenjem (sl. 239 g).

Slika 240. Primjeri oblikovanja čvrstih ležaja a) s kugličnim ležajem, DIN 625 (JUS M.C3.601); b) sa dva kuglična ležaja s kosim dodirom, D I N 628 (JUS M.C3.611); c) s cilindrično-valjkastim ležajem, D I N 5412 (JUSM.C3.631); d) sa samoudesivim bačvastim ležajem, D I N 635 (JUS M.C3.715)

Učvršćenje prstenova u oba aksijalna smjera vrši se ojačanjem, stupnje vanjem, uskočnicima, poklopcima, m a t i c a m a itd. Mogućnosti oblikovanja čvrstih i slobodnih ležaja pokazuju slike 240 i 241. Svorne ljuske s maticom, s utorima i sigurnosni prstenovi, standardizirani su u D I N 5415 (JUS M.C3.530).

Slika 241. Primjeri oblikovanja slobodnih ležaja a) s kugličnim ležajem, D I N 625 (JUS M.C3.601); b) sa dva kuglična ležaja s kosim dodirom, D I N 628 (JUS M.C3.611); c) sa cilindrično-valjkastim ležajem, D I N 5412 (JUS M.C3.631); d) sa samoudesivim kugličnim ležajem na nateznoj ljusci, D I N 630 (JUS M.C3.541) i 5415 (JUS M.C3.530)

Daljinu mogućnost aksijalnog učvršćenja unutarnjih prstena pokazuje slika 242, a učvršćenje vanjskog prstena slika 243. 15 Elementi strojeva

226

5. Ležaji

Slika 242. Primjeri aksijalnog učvršćenja unutarnjib prstena valjnih ležaja a) s postavnim prstenom; b) s odstojnim prstenom, sigurnosnim prstenom ili uskoč nikom; c) s dvostrukom maticom; d) s odstojnom cijevi

Slika 243. Primjeri aksijalnog učvršćenja vanjskih prstena valjnih ležaja a) slobodni ležaj s uskočnikom i poklopcem; b) slobodni ležaj sa dva poklopca; c) čvrsti ležaj s uskočnikom i poklopcem; d) s uskočnikom i dvodjelnim kućištem

Površine nalijeganja, ojačanja vratila, vijenci, tuljci i slično moraju biti okomiti na os vrtnje! Samopodesivi radijalni kuglični ležaji osjetljivi su na aksijalna opterećenja i zato se ne smiju upotrebljavati k a o aksijalno visoko opterećeni čvrsti ležaji. Ako se osi obaju p r o v r t a kućišta za uležištenje vratila ne poklapaju, t a d a treba ugraditi samopodesive radijalne kuglične ili bačvaste ležaje (sl. 244), koji sprečavaju zaglavljivanje.

Slika 244. Uležištenje vratila oblikovanog kao držač noževa blanjalice pomoću dvorednog samoudesivog kugličnog ležaja, D I N 630 (JUS M.C3.541) (po Kugelfischeru)

Prsteni moraju radijalno čvrsto dosjedati uz površine nalijeganja, k a k o bi se u p o t p u n o s t i mogla iskoristiti nosivost ležaja. To se postiže čvrstim dosjedom koji prstenove podupire, tj. ukrućuje ih. P o t r e b n i prijeklop zavisi od visine p o g o n s k o g i u d a r n o g opterećenja. Za približnu procjenu pogonske zračnosti može se uzeti da prijeklop vratila proširuje unutarnji prsten za 7 0 % veličine prijeklopa, a prijeklop vanjskog prstena steže ga za 5 0 % veličine njegova prijeklopa. Ako se o b a prijeklopa odbiju od zračnosti kojom se ležaj nabavlja,

5.3.

227

Valjni ležaji

tada, uzimajući u obzir toplinska rastezanja, m o r a da preostane još p o t r e b n a pogonska zračnost. Čvrsti dosjed obaju prstena često nije m o g u ć zbog montaže i demontaže. P r e m a smjeru i vrsti vanjskih sila tada treba odlučiti kojemu se od prstena smije dati labav dosjed. Za to su mjerodavne slijedeće mogućnosti opterećenja: 1. Obodno opterećenje, a k o prsten rotira, a sila (opterećenje^ miruje, ili a k o prsten miruje, a rotira sila (opterećenje). 2. Točkasto opterećenje, a k o prsten i sila (opterećenje) (opterećenje) sinhrono r o t i r a s prstenom. 3. Njihajuće opterećenje, a k o se prsten njiše, prsten miruje, a njiše se sila opterećenja.

a

sila

miruju

ili

opterećenja

ako miruje

sila ili

K o d o b o d n o g ili njihajućeg opterećenja n e o p h o d n o je p o t r e b a n čvrst dosjed prstena, d o k k o d točkastog opterećenja može imati manje čvrst dosjed, jer mu sila ne daje p o v o d za pomicanje. Uobičajene dosjede za vratila i provrte kućišta p r e m a D I N 5425 (JUS M . C 3 . 7 5 2 - 7 5 8 ) vidi u tablici 80.

Slika 245. Ugradnja igličastih ležaja s vanjskim, i unutarnjim prstenom a) kao slobodni ležaj ugrađen u vretenu za unutarnje brušenje; b) dva slobodna ležaja s čeonom ivicom radi bočnog vođenja u potpornom valjku

Igličasti ležaji, u odnosu na kuglične i valjkaste ležaje, trebaju mali ugradbeni prostor i omogućuju relativno veliku opteretivost. Igličastim ležajima uležiščuje se čak i klipnjače visokoturažnih benzinskih m o t o r a , vratila električnih naprava, glavine elektromagnetskih spojki, zupčanike u alatnim strojevima, remenice i t o m e slično. U g r a d b e n e primjere pokazuje slika 245. Za bočno vođenje izrađuju se igličasti ležaji s r u b o m (sl. 245b). Igličasti ležaji izrađuju se sa unutarnjim prstenom ili bez njega. U d r u g o m slučaju iglice se gibaju neposredno po kaljenom, brušenom i p o l i r a n o m rukavcu i time im je p o t r e b a n još manji prostor (sl; 246 a i b). I stijenka provrta kućišta može služiti k a o ploha po kojoj se mogu kotrljati iglice. U tom slučaju iglice ne dobivaju ni unutarnji ni vanjski prsten (sl. 246c). Igličasti ležaji mogu se uglavnom uspore diti sa cilindrično-valjkastim ležajima NU i ne m o g u preuzeti aksijalne sile. Razvijene su, međutim, i konstrukcije s dijelovima kugličnih ležaja (sl. 246 d) koje mogu preuzeti aksijalne sile. /

228

5. Ležaji

s

o 2

o

._ « S 52

c •o

s r ?

*

> o

60

o.

u o o. c

l i l i O 13 3 3 T3 U C/1

o &

CJ

o § 9

D o o

d, Z

5

o c S o

a

CL.

-C

'S

J2 S « a. o

3

Slika 246. Igličasti ležaj bez unutarnjeg prstena i u kombinaciji s aksijalnim kugličnim ležajem a) s vanjskim prstenom; b) s ljuskom za igle; c) samo s vijencem za igle; d) igličasti ležaj u kombinaciji s aksijalnim kugličnim ležajem, ugrađen u okretnoj bušenoj čahuri

-o

ja

e 6-3 5

I ae'

| Radijalni kuglični ležaj

Promjer vratila

Cilindrični i stožasto valjkasti ležaj

Za sve promjere

Radijalni samoudesivi valjkasti ležaj ISO-tolerancijsko polje

preko 18 do 100

preko 100 do 140

preko 140 do 200

-

-

-

do

preko 40 do 100

preko 100 do 140

preko 140 do 200

-

-

do

preko do

preko 65 do 100

preko 100 do 140

preko 140 do 200

m6')

n64)

do 18

j 6

g 6')

H61)

J5

40

40

k52)3)

40 65

m52)3)

P

Za sve promjere

h 9/TT 5 5 )

6

h lo/rr 7 5 )

Tolerancijska polja za kućišta Neodređeni smjer opterećenja

Opterećenje u točki Pretpostavka

Čisto aksijalno opterećenje

Dovod topline kroz vratilo

Srednje opterećenje i pogonski uvjeti

U d a m o opterećenje, mogućnost potpunog rasterećenja

Proizvoljno opterećenje

Srednje optf :rećenje, pomičnost v anjskog prst ena poželjno

Primjeri

ISO-tolerancijsko polje ') ) 3 ) 4 ) 5 )

Svi ležaji

H 8 do E8

Cilindar za sušenje

G7

Transmisije

H8

Opća strojo gradnja

Ležaji kotačii vozila na tračnicama dijeljeni nedijeljeni

H7

J77)

Električni strojevi

J6

Malo

Srednje i veliko opterećenje

nepotrebno

Vanjski prsten u pravilu još | pomičan

Vanjski prsten je lako pomičan

Visoko udarno opterećenje

Obodno opterećenje

ne

Glavni ležaj koljenčastog vratila

K7

Teško opterećeni ležaji, tankostjena kućišta

Vanjski prsten nepomičan

Valjci transportnih traka, uznica i zateznih remenica

M8

Debelostijene glavine Tankostijene i ležaji glavine klipnjača

N7

P7

Za točno uležištenje predvidjeti kvalitetu 5. Ako se za dvoredne kuglične ležaje s kosom dodirnom osi upotrebljava tolerancijsko polje s većim gornjim odstupanjem od j 5, potrebni su ležaji s većom radijalnom zračnošću. Za radijalne stožaste ležaje može se u pravilu upotrijebiti k 6 odn. m 6, jer ne treba uzimati u obzir smanjivanje zračnosti ležaja. Za vozila na tračnicama treba uzimati počev od 100 mm promjera rukavca kvalitetu n 6. h 9/IT 5 znači da odstupanja od točnog geometrijskog kružnog oblika vratila ne smiju prijeći toleranciju kvalitete 5; h l O / I T 7 znači da odstupanje od točnog geometrijskog kružnog oblika vratila ne smije prijeći toleranciju kvalitete 7. 6 ) Ovo vrijedi za kućišta od sivog lijeva i čelika. Za kućišta od lakih metala treba se u pravilu koristiti tolerancijskim poljima koja daju čvrst dosjed. Za točno uležištenje preporučuje se kvaliteta 6. Za kuglične ležaje s naslonom, čiji plašt ima gornje odstupanje +1 //m, treba uzeti slijedeće veće tolerancijsko polje, npr. H 7 umjesto J 7. 7 ) Ako se za dvoredne kuglične ležaje s kosom dodirnom osi upotrebljava tolerancijsko polje s donjim odstupanjem manjim od J 7, onda su potrebni ležaji s većom radijalnom tolerancijom. 2

5. Ležaji

230

Aksijalni ležaji ne omogućuju radijalno vođenje! J e d n u ploču treba centri rati u kućištu, a d r u g u na rukavcu. Aksijalni kuglični i aksijalni igličasti ležaji osjetljivi su na p o m a k osi ležaja (sl. 247a). K o d k u t n o g p o m a k a osi p o g o d n e su kuglaste pločice (sl. 247 d) ili samopodesivi aksijalni bačvasti ležaji (sl. 247 e). Ovi posljednji m o g u primiti i znatnije radijalne sile. P r i naizmjeničnom djelova nju upotrebljava se dvosmjerni aksijalni kuglični ležaj D I N 715 (JUS M.C3.701 i 705) sa tri ploče.

Slika 247. Ugradnja aksijalnih ležaja a) loša ugradnja aksijalnog kugličnog ležaja b) ispravna ugradnja aksijalnog kugličnog ležaja, D I N 711; c) aksijalni igličasti ležaj; d) aksijalni kuglični ležaj s kuglastom pločicom, D I N 711; e) aksijalni samopodesivi bačvasti ležaj

Slika 248. Uležištenje s mogućnošću podešavanja zračnosti a) stožasto-valjkasti ležaj; b) kuglični ležaj s naslonom

Slika 249. Kućište dvodjelnog stojećeg ležaja za valjne ležaje sa stožastim provrtom, i natezne ljuske prema D I N 736 i 737 (JUS M.C3.542) (za valjne ležaje s cilindričnim provrtom vidi D I N 738 i 739)

5.3. Valjni ležaji

231

Stožasti valjkasti ležaj i radijalni kuglični ležaj s naslonom (slika 248) u prednosti su zbog mogućnosti podešavanja aksijalne, a kod a) i radijalne pogonske zračnosti. M o g u se rastaviti, te posebno ugraditi unutarnji i vanjski prsten. To je korisno naročito pri serijskoj montaži. U prednosti su i k a o ležaji koji se m o g u aksijalno i radijalno opteretiti. Upotrebljavaju se za uležištenje k o t a č a k o d vozila i vretena alatnih strojeva. Valjni ležaji ugrađuju se i u jednodjelna i dvodjelna stojeća ili prirubna kućišta ležaja, i to bilo k a o čvrsti, bilo k a o slobodni ležaji (sl. 249).

5.3.3. Nosivost i vijek trajanja K a k o sa slike 231, strana 221, proizlazi, ležaji moraju p r e m a načinu ugradnje i konstrukciji preuzeti radijalne sile FT, aksijalne sile P a ili obije istodobno. U posljednjem slučaju govori se o kombiniranom opterećenju. Prigo d o m proračunavanja pretpostavljamo da je k o m b i n i r a n o opterećenje zamije njeno k o d radijalnih ležaja ekvivalentnom (jednakovrijednom) radijalnom si lom F, a kod aksijalnih ležaja ekvivalentnom aksijalnom silom F. K a d bi ova sila djelovala samostalno, o n d a bi pri d i n a m i č k o m opterećenju (okretno gibanje) izazivala isti zamor materijala pri statičkom opterećenju (mirovanje) istu deformaciju, k a o k a d bi radijalno i aksijalno opterećenje djelovalo zajedno. To se, n a r a v n o , odnosi samo na ležaje koji su na temelju oblika izvedbe ugrađeni k a o čvrsti, i u stanju su da primaju radijalne i aksijalne sile. P r o r a č u n nosivosti za valjne ležaje je standardiziran po D I N 622 (za sada u pripremi) ( J U S M.C3.825 — 860). P r e m a t o m s t a n d a r d u podrazumijeva se da je dinamička nosivost (vijek trajanja) n e k o g ležaja onaj broj okretaja ili broj pogonskih sati, koje ležaj može da izdrži bez z n a k o v a z a m o r a materijala na prstenovima, p l o č a m a ili valjnim tjelešcima. Z a m o r materijala počinje s malim p u k o t i n a m a , koje kasnije prelaze u rupičavost. Da bi se m o g a o izračunati vijek trajanja ležaja, navedena je za svaki ležaj dinamička nosivost C (za radijalne i aksijalne kuglične ležaje, te igličaste ležaje, vidi tablice 81 do 83). D i n a m i č k a nosivost je d i n a m i č k o ekvivalentno opterećenje pri kojem 90 % svih ležaja 6 daje n o m i n a l a n vijek trajanja od IO okretaja. Ako je ekvivalentno p o g o n s k o opterećenje F manje od dinamičke nosivosti C, o n d a je vijek trajanja odgovara juće veći od 10 6 okretaja, n a i m e : L = 10 6 (C/F)x pri x>\. K o d n o r m a l n i h ležaja s p o g o n s k o m t e m p e r a t u r o m preko 120 °C javlja se promjena strukture koja deformira ležaj. Da bi se to spriječilo, podvrgavaju se t a k o opterećeni ležaji p o s e b n o m p o s t u p k u stabilizacije. To dovodi do smanjivanja dinamičke nosivosti. U t o m slučaju izračunava se dinamička nosivost uvođenjem faktora tvrdoće j H : dinamička

nosivost

(nominalni

vijek

trajanja) (198)

232

5. Ležaji L u okr. nominalni vijek trajanja, /H faktor tvrdoće na pogonskoj temperaturi t ^150°C' 200 °C 250 °C 300 °C /H=l 0,9 0,75 0,6 C u kN dinamička nosivost normalnog ležaja (vidi tablice 81 do 83), F u kN dinamičko ekvivalentno opterećenje prema jednadžbi (199), odnosno slije dećim podacima, x eksponent vijeka trajanja =3 za sve kuglične ležaje (točkast dodir), = 10/3 za sve valjkaste, igličaste, stožaste i bačvaste ležaje (linijski dodir),

Dinamičko ekvivalentno opterećen

F = XFr+Y-Fa

(199)

F u kN

zamišljeno djelovanje pojedinačne sile koje izaziva jednako veliko optere ćenje kao kad djeluju radijalna i aksijalna sila zajedno, Fr u kN radijalno opterećenje, F a u kN aksijalno opterećenje; kod kugličnih ležaja s kosim dodirom ili stožastih ležaja treba uvrštavati F a prema slijedećim podacima, X radijalni faktor prema D I N 622 (JUS M.C3.825-860), za kuglične ležaje D I N 625 (JUS M.C3.601) vidi tablicu 84. Y aksijalni faktor D I N 622 (JUS M.C3.825 — 860), za kuglične ležaje D I N (JUS M.C3.601) vidi tablicu 84.

K o d igličastih ležaja D I N 617 (ISO 3030 i 3096) i cilindrično-valjkastih ležaja D I N 5412 ( J U S M.C3.631) je F = Fr, jer ovi ležaji ne m o g u prihvatiti, ili m o g u prihvatiti s a m o n e z n a t n e aksijalne sile. Za aksijalne kuglične ležaje D I N 711 je F = Fa, jer ovi ležaji ne m o g u prihvatiti radijalne sile.

Slika 250. Iznalaženje efektivne aksijalne sile Fa kod dvaju kugličnih ležaja s kosim dodirom (ili stožasto-valjkasti ležaj, po Kugelfischeru)

Ako se vratilo uležišti u kuglične ležaje s kosim dodirom ili u stožaste ležaje, javljaju se u njima aksijalne reakcije. Zamišljamo p r e m a slici 250 da su p r o d u ž e n e spojne linije dodirnih t o č a k a valjnih tjelešaca (to su one točke preko kojih se vrši prijenos sile između valjnih tjelešaca i prstenova) p r o d u ž e n e do osi vratila. Time se na presjecištu određuje položaj radijalnih reakcionih sila FrA i F r B , izazvanih opterećenjem vratila. Uvrštavanjem ovih sila u j e d n a d ž b u (199) m o ž e se izračunati aksijalna sila F a , a k o je F x p o g o n s k a aksijalna sila vratila, koju m o r a da prihvati j e d a n od dva ležaja:

Tablica 81. ttmenzije za kuglične ležaje D I N 625 (JUS M.C3.601) i nosivost prema D I N 622 (JUS M . C 3 . 8 2 5 - 8 6 0 ) : vidi i sl. 235 na str. 222

=3 « O O. 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

d mm

10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

D mm

32 35 42 47 55 62 68 75 80 90 95 100 110 115 125 130 140 145 150 160 170 180 200 210 225 240 260 280 290 310

B mm

8 8 8 8 9 9 9 10 10 11 11 11 13 13 14 14 16 16 16 18 19 19 22 22 24 25 28 31 31 34

C kN

Co kN

4,05 4,4

2,24 2,6

5,1 5,6 8,8 9,65 10,4 12,2 12,5 15,3 15,6 16,6 20,4

3,1 3,75 6,0

20,8 25,0 25,0 30,5 31,5 34,5 31,5 45,0 48,0 61,0 55,0 67,0 71,0 93,0 108 116 132

7,1 8,0 9,5 10,2 12,5 13,4 15,0 18,3 19,3 23,6 23,6 29,0 31,0 33,5 32.5 43,0 48,0 62,0 60,0 72,0 76,5 98,0 114 127 146

D mm 26 28 32 35 42 47 55 62 68 75 80 90 95 100 110. 115 125 130 140 145 150 160 170 180 200 210 225 240 260 280 290 310

B mm 8 8 9 10 12 12 13 14 15 16 16 18 18 18 20 20 22 22 24 24 24 26 28 28 33 33 35 38 42 46 46 51

C kN

Co kN

2,9 3,15 4,4 4,65

1.56 1,76 2,55 2,85

7,35 7,8 10,0 12,5 13,2 15,6 16,3 22,0 21,6 22,4

4,5 5,0 6,7 8,65

30,0 31,0 37,5 39,0 45,5 47,5 47,5 56,0 63,0 65,5 83,0 85,0 96,5 108 132 146 153 166

9,5 11,8 12,7 17,3 17,6 18,6 25,0 26,5 32,0 34,0 40,0 42,5 42,5 51,0 57,0 61,0 78,0 85,0 96,5 110 137 156 170 190

D mm

B mm

30 32 35 40 47 52 62 72

9 10 11 12 14 15 16 17

80 85 90 100 110 20 125 130 140 150 160 170 180 190 200 215 230 250 270 290 310 320 340 360

18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 30 32 34 36 38 40 40 42 45 48 52 52 55 58

Serija ležaja 64

Serija ležaja 63

Serija

Serija ležaja 60

Serija ležaja 160

c

kN 4,0 5,4 6,1 7,5 10,0 11,0 15,3 20.0 22,8 25,5 27,5 34,0 37,5 44,0 48,0 52,0 57,0 65,5 72,0 85,0 96,5 104 112 114 122 129 134 143 166 176 186 212

Co kN

D mm

B mm

2,24 3,0 3,55 4,4 6,3 7,1 10,0 13,7 16,0 18,0 20,0 25,5 28,5 34,5 38,0 41,5 45,5 54,0 61,0 71,0 80,0 91,5

35 37 42 47 52 62 72 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 215 225 240 260 280 300 320

11 12 13 14 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 50 55 58 62 65

102 102 114 125 132

C kN

C0 kN

6,3 7,65 8,8 10,6 12,5 16,6 22,0 26,0 31,5 41,5 48,0 56,0 64,0 72,0 81,5 83,0 90,0 98,0

3,6 4,3 5,2 6,3 7,65 10,4 14,6 17,6 22,0 30,0 35,5 42,5 48,0 55,0 63,0 72,0 73,5 85,0 91,5

106 112 129 137 150 163 180 200 216

D mm

B mm

C kN

Co kN ja

62 72 80 90 100 110 120 130 140 150 160 180 190 200 210 225

17 19 21 23 25 27 29 31 33. 35 37 42 45 48 52 54

18,0 24,0 28,0 33,5 43,0 50,0 60,0 68,0 78,0 85,0 93,0 102 120 127 134 146

11,0 15,6 19,0 23,2 30,5 37.5 44,0 50,0 60,0 67,0 76,5 91,5 110 120 132 146

102 122 134 150 170 196 224 255

150 183 200 216 255

IO

Tablica 82. Dimenzije aksijalnih kugličnih ležaja D I N 711 i nosivost prema D I N 622 ( J U S M . C 3 . 8 2 5 - 8 6 0 ) ; vidi i sl. 235 na str. 223

Oznaka provrta

dw mm mm

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

24 26 28 30 35 42 47 52 60 65 70 78 85 90 95

15 16

75 80

100 105

17 18 20 22 24 26 28 30

85 90 100 110 120 130 140 150

110 120 135 145 155 170 180 190

32 34

160 170

36 38 40 44 48 52 56

180 190 200 220 240

200 215 225 240 250 270 300

260 280

60 64 68 72

300 320 340 360

H mm

C kN

H mm

C kN

Co kN

Df mm

9 9 9 9 10 11 11 12 13 14 14

7,8 8,0 8,3 9,0 11,8 14,3 14.6 15,6 21,2 21,6 22,4

11.4 12,5 13,7 16,0

16 17

27,0 32,5 32,5 33,5

26 28 32 35 40 47 52 62 68 73 78 90 95 100 105

11 11 12 12 14 15 16 18 19 20 22 25 26 27 27

110 115 125 135 150 160 170 190

27 28 31 35 38 38 39 45

200 215

46 50

225 240 250 270 280 300 340 360 380

51 55 56 62 62 63 78 79 80

180 212

420 440 460 500

95 95 96 110

455 465 475 585

18 18 19 19 19 22 25 25 25 30 31 31 31 34

34,5 35,5 36,0 46,5 67,0 68,0 69,5 81,5 83,0 85,0 88,0

320 350

34 37 37 37 45 45 53

106 106 134 134 137 186 190 250

380 400 420 440

62 63 64 65

285 300 305 310

21,6 29,0 32,5 38,0 51,0 56,0 61,0 73,5 91,5 96,5 102 112 116 125 153 216 232 250 285 310 335 355 415 430 530 550 600 800 865 1120 1320 1430 1560 1630

10.0 10,4 12,2 12,7 17,3 21,6 22,4 30,5 34,5 36,5 37,5 55,0 56,0 58,5 60,0 61,0 62,0 75,0 91,5 114 120 120 160 160 176

216 250 255 260 335 345 355

Serija ležaja 514

Serija ležaja 513

Serija ležaja 512

Serija ležaja 511

Q kN 14,0 15,3 20,0 22,0 30,5 40,5 45,0 64,0 76,5 85,0 91,5 132 137 156 163 173 180 220 270 325 365 375 490 510 600 620 735 765 915 965 1040 1430 1560 1630 2240 2360 2450 3150

mm

H mm

C kN

Co kN

52 60 68 78 85 95 105 110 115 125 135 140 150 155 170 190 210 225 240 250 270 280 300 320 340

18 21 24 26 28 31 35 35 36 40 44 44 49 50 55 63 70 75 80 80 87 87 95 105 110

28,0 33,5 43,0 54,0 63,0 73,5 93,0 96,5

50.0 64,0 86,5 110 134 153 200 216 232 275

100 116 134 137 156 156 186 208 245 260 290 300 345 355 380 450 490

315 340 405 405 490 585 720 780 930 1000 1200 1290 1400 1730 1960

mm

H mm

C kN

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 210 230 250 270 280 300

24 28 32 36 39 43 48 51 56 60 65 68 72 77 85 95 102 110 112 120

44,0 57,0 63,0 88,0 102 125 140 166

180 196 208 228 240 255 310 365 405 450 455 500

5.3. Valjni ležaji

235

Za ležaj A, a k o je y

YA

A

ili a k o je

YA

YA

i

F x > 0 , 5 f^l

v

rB

je:

v

F a = F x + 0,5 Za ležaj B jeHiôba slučaja F a = 0

Za ležaj B, a k o je

F

r

A

> ^ i

7 ^ 0 , 5 ^ - ^ 5 | je: ^B

'B

F=0,5

rA

y

^

Za ležaj A je u t o m slučaju F a = 0 . Y A je aksijalni faktor za ležaj A, Y B za ležaj B, k a d a je FJR>e (vidi D I N 622 ili katalog valjnih ležaja). Vijek trajanja L\ izražen brojem pogonskih sati dobiva se iz dinamičke nosivosti izražene brojem okretaja iz slijedeće j e d n a d ž b e : nominalni vijek trajanja

Ly

(200)

n

^ ^ T 6 0

mm

Oznaka provrta

Tablica 83. Dimenzije igličastih ležaja D I N 617 (ISO 3030 i 3036) i nosivost prema D I N 622 (JUS M.C3.825-860) i INA-igličasti (vidi sl. 232e i 245)

00

Serija ležaja NA 49

d mm

D

B

mm

mm

C kN

Co kN

10 12 15 17 20 25 30 35 40 45

22

13

7,35

24 28 30 37 42 47 55 62

13 13 13 17 17 17 20 22 22

8,15 9,3 9,5 17,3 19,6 20,8 27,0 36,0 38,0

22 25 25 25 30 30

16 17 18 19 20

72 80 85 90 100 105 110 120 125 130 140

40,5 50,0 52,0

15

50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

53,0 72,0 ,73,5 30 76,5 35 / 95,0 35 98,0 35 100 40 112

42,5 53,0 57,0 59,0 83,0 86,5 91,5 122 129 134 144

22 24

110 120

150 165

40 45

116 150

26 28

154 210

130 140

180 190

50 50

175 180

243 260

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14

68

5,4 6,3 7,65 8,15 13,7 16,6 18,6 26,5 36,5 39,5


D mm

B mm

C kN

C0 kN

dvoredni od 07 24 28 30 37 42 47 55 62 68 72 80 85 90 100 105 110 120 125 130

22 23 23 30 30 30 36 40 40 40 45 45 45 54 54 54 63 63 63

13,3 15,1 16,3 29,5 32,5 36,5 42,0 58,0 60,0 62,0 77,0 81,0 82,0 113 114 119 146 151 153

11,6 14,3 16,1 27,5 31,5 38,0 47,5 64,0 68,0 74,0 93,0 101 104 145 150 160 215 228 234

leiaii


2 a O 22 24 26 28 30 32

34 36 38 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

d mm

a 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

D

B

mm

mm

140 150 165 175 190 200 215 225 240 250 270 300 320 350 380 400 420 440 480

30 30 35 35 40 40 45 45 50 50 50 60 60 69 80 80 80 80 100

C kN 73,5 76,5 91,5 95,0 116 120 15o 156 176 180 190 265 280 355 480 490 500 510 830

Co kN 112 122 156 162 196 208 255 270 325 340 375 550 590 650 910 950 990 1020 1510

236

5. Ležaji Lu u h

nominalni vijek trajanja ležaja (uobičajene vrijednosti vijeka trajanja vidi u tablici 85), vijek trajanja prema (198), pogonska brzina vrtnje ležaja.

L okretaja -1 n u min

Ovaj nominalni vijek trajanja L\ je posve r a č u n s k a veličina. Vijek trajanja upotrebe ležaja može se z n a t n o razlikovati od s p o m e n u t e računske veličine. Ako se, naime, za cijelo vrijeme r a d a pojavljuju kolebanja opterećenja, tj. da je ležaj p o v r e m e n o manje opterećen (na primjer kod dizala), o n d a je vijek trajanja upotrebe ležaja razmjerno duži. Ako ležaj ne radi neprekidno, nego s preki dima, njegov se vijek trajanja upotrebe t a k o đ e r povećava. Nečistoće dospjele u ležaj, manjkavosti podmazivanja ili djelovanje korozije zbog kondenziranja vode, m o g u dovesti do prijevremenog trošenja i time do povećanja pogonske zračnosti. T i m e se povećava šumnost ležaja, snižuje točnost vođenja i smanjuje vijek upotrebe. Statička nosivost je o n o statičko opterećenje koje na valjnom tjelešcu u d o d i r u s valjnom stazom izaziva na mjestu d o d i r a trajnu deformaciju, koja još ne smanjuje funkciju ležaja. P r a k s a je p o k a z a l a da ova sila k a o statička nosivost C 0 ležaja smije biti t a k o velika da deformacija valjnog tijela dostigne veličinu od 1/10000 promjera. Ako se ležaj n a k o n statičkog opterećenja, Tablica 84. Radijalni faktor X i aksijalni faktor Y prema D I N 622 (JUS M . C 3 . 8 2 5 - 8 6 0 ) za radijalne kuglične ležaje prema D I N 625 (JUSM.C3.601)

Kod

FJC0

0,014

e

0,19

FJF,>

je

Y=

'

2,3 Kod

0,028

0,056

0,084

0,11

0,17

0,28

0,42

0,56

0,22

0,26

0,28

0,30

0,34

0,38

0,42

0,44

1,99

1,71

1,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

FJFT>e je

X=0,56.

Kod

FJF,ê je

X=l

i

Y = 0.

Tablica 85. Uobičajena trajnost valjnih ležaja Nazivno trajanje u satima

Pogon

Električni aparati za domaćinstvo . . . . Mali ventilatori Mali elektromotori do 4 kW Elektromotori srednje snage Veliki stacionarni elektromotori Električni strojevi u opskrbnim pogonima Mali motocikli Jači motocikli, putnički automobili . . Teški putnički automobili, laka teretna vozila Teška teretna vozila, autobusi Osovinski ležaji z a : transportna vozila tramvaje putničke vagone teretne vagone lokomotive Prijenosnici motornih čamaca Aksijalni ležaji brodskih propelera

1000 .. . 2000 2000 . . . 4000 8000 . . . 10000 I O O O O n ^ . 15000 20000 . /N30000 50000 i više 600 . . . 1200 1 0 0 0 . . . 2000 1500 . 2000 .

2500 5000

5000 20000 . . . 25000 25000 35000 20000 . . . 4 0 0 0 0 3000 . . . 5000 1 5 0 0 0 . . . 25000

Pogon

Ležaji brodskih vratila Za brodske prijenosnike Poljoprivredni strojevi Mala dizala Univerzalni prijenosnici Prijenosnici alatnih strojeva Pomoćni strojevi u proizvodnji Mali valjački stanovi Veliki viševaljački stanovi Pila jarmača (gater) Oklopni uređaji u rudarstvu Ventilatori za rudarstvo Bubanj za uže izvoznog stroja u rudar stvu Strojevi za papir (postrojenja za sušenje) Mlinovi čekićari Preše za brikete

Nazivno trajanje u satima 80000 . . . 30000 . . . 6000 . . . 10000 . . . 15000 20000 7 5 0 0 . . . 15000 5 0 0 0 . . . 6000

20000 3000 5000 8000

8000. 10000. 4000 . 40000.

. . . .

. . . .

10000 15000 10000 50000

40000 . . . 60000 50000 . . . 80000 i više 20000 . . . 30000 20000 . . 30000

5.3.

Valjni ležaji

237

dakle n a k o n opterećenja za vrijeme mirovanja, okreće m a l o m b r z i n o m vrtnje i a k o u pogledu mirnoće h o d a nisu veliki zahtjevi, mogu se tolerirati i znatno veće plastične deformacije. K o d n a r o č i t o velikih zahtjeva na m i r n o ć u h o d a i tarne karakteristike, plastične deformacije moraju biti manje. Za prosuđivanje služi karakteristika js C0 u kN F 0 U kN

F r 0 u kN F.,0 u kN X0 Y0

(201)

karakteristika statičkog opterećenja. Uobičajeno je ji=\,2 do 2,5 za visoke, /s = 0,8 do 1,2 za normalne i /s = 0,5 do 0,8 za male zahtjeve na mirnoću hoda i tarne karakteristike, statička nosivost ležaja (tablice 81 do 83), statičko ekvivalentno opterećenje ležaja prema jednadžbi (202).

Statičko ekvivalentno opterećenje F0 u kN

fs = C0/F0

F0 = X0 • Fr0 + Y0 • Fa0

(202)

zamišljeno djelovanje pojedinačne sile koje izaziva jednako veliko opterećenje kao kad djeluju radijalna i aksijalna sila zajedno, statičko radijalno opterećenje, statičko aksijalno opterećenje, radijalni faktor prema DIN 622 (JUS M.C3.825-860), za kuglične ležaje DIN 625 (JUS M.C3.601) je X o = 0,6, ali uvijek F 0 ^ F r 0 , aksijalni faktor prema DIN 622 (JUS M.C3.825-860), za kuglične ležaje DIN 625 (JUS M.C3.601) je Yo = 0,5.

K o d igličastih ležaja D I N 617 (ISO 3030 i 3096) i cilindrično-valjkastih ležaja D I N 5412 (JUS M.C3.631) je F o = Fro> J e r o n i n e mogu prihvatiti ili m o g u prihvatiti samo neznatne aksijalne sile. Za aksijalne kuglične ležaje D I N 711 je F 0 = Fa0 jer ovi ležaji ne m o g u prihvatiti radijalne sile.

5.3.4. Granična brzina vrtnje Što je veća brzina kotrljanja valjnih tjelešaca, to više rastu gubici zbog trenja i zagrijavanja. Nepoželjni su i utjecaji centrifugalne sile, koja valjna tjelešca tlači p r e m a van. Radi toga je svakom n o r m a l n o m ležaju ograničena maksimalna brzina vrtnje. Granična brzina vrtnje

ng =

ZaZv_N^ —K mm

n, u min" 1 Zs

ZK N u min-1 D u mm

(203) 10

granična brzina vrtnje za normalne ležaje, faktor kojim se uzima u obzir vrst podmazivanja i veličina ležaja: podmazivanje mašću: Z s = 3 za D < 3 0 m m , = 1 za D 2:30 mm, podmazivanje uljem: Z s = 3,75 za D < 3 0 m m , = 1,25 za /3^30 mm, faktor kojim se uzima u obzir kombinirano opterećenje, prema slici 251, konstanta brzine vrtnje u ovisnosti o vrsti ležaja, prema tablici 86, vanjski promjer leža)a (vidi tablice 81 do 83). Za D = 1 0 m m vidi katalog valjnih ležaja.

5. Ležaji

238

G r a n i č n a brzina vrtnje p r e m a jednadžbi (203) vrijedi samo za ležaje u normalnoj izvedbi a k o je F r ^ 0 , l C k o d radijalnih ležaja, i F a ^ 0 , l C kod aksijalnih ležaja! Ako ležaji moraju raditi sa n>n&, o n d a se upotrebljavaju ležaji s povišenom točnošću vrtnje. Posebni kavezi i poboljšanja pri p o d m a zivanju i hlađenju pridonose povišenju granične brzine vrtnje. Z b o g toga je p o t r e b n o savjetovanje s proizvođačima valjnih ležaja.

cilindrični

valjkasti ležaj —kuglični ležaj s kosom radijalni kuglični

dodirnom

osi

ležaj

samoudesivi valjkasti ležaj — stožasti valjkasti ležaj —samoudesivi

10°

0

02

20° 30° UQ° 50° 60° 70° kut opterečenja p j

0,1 0,B 0,8 1,0

i

80° i i

15 2,0 3,0 5,0

kuglični

ležaj

90° i_

tan§-Fa/Fr-

Slika 251. Koeficijent Z K za kombinirano opterećenje u ovisnosti o odnosu opterećenja Fa/Fr (prema Kugelfischeru)

Tablica 86. Konstantna brzina vrtnje N u ovisnosti od vrste valjnih ležaja (prema Kugeljhcher-u) Izvedba ležaja Radijalni kuglični ležaj

jednoredni jednoredni s brtvenom pločom dvoredni

Kuglični ležaj s naslonom Kuglični ležaj s k o s o m dodirnom osi

'5?

*

os

Ležaj s 4 dodirne točke Samoudesivi kuglični ležaj Samoudesivi kuglični ležaj Cilindrični valjkasti ležaj Igličasti ležaj

jednoredni jednoredni, u parovima ugrađen dvoredni

sa širokim unutarnjim prstenom jednoredni dvoredni jednoredni dvoredni

Stožasti-Valjkasti ležaj

Aksijalni ležaj

Bačvasti ležaj Samoudesivi valjkasti ležaj

serija 213 serija 222, 223 ostali

Aksijalni kuglični ležaj Aksijalni kuglični ležaj s k o s o m dodirnom osi Aksijalni-cilindrični valjkasti ležaj Aksijalni-samoudesivi valjkasti ležaj (podmazivanje samo uljem) Aksijalni igličasti ležaj

N min"1 500000 360000 320000 500000 500000 400000 360000 400000 500000 250000 500000 500000 300000 200000 320000 220000 220000 320000 250000 140000 220000 90000 220000 180000

5.3. Valjni ležaji

239

5.3.5. Podmazivanje P o t p u n o odvajanje površina nalijeganja valjnih tjelešaca i valjne staze p o m o ć u nosivog uljnog sloja, zbog kotrljajućeg gibanja valjnih tijela n e m a ni približno tu važnost k a o k o d kliznih ležaja. U većini slučajeva postiže se pogonski sigurno podmazivanje s m a s t i m a i uljima proizvoljne konzistencije, o d n o s n o viskoziteta. Podmazivanje mašću: Z b o g j e d n o s t a v n o g brtvenja i laganog n a k n a d n o g podmazivanja valjni ležaji podmazuju se pretežno m a s t i m a . O upotrebljivosti pojedinih vrsta masti p r e m a pogonskoj temperaturi vidi 5.1.2. strana 189. F i r m a Kugelfischer daje slijedeći izbor m a s t i : k o d n/n^l i k a d a je /• F/C ^ 0 , 1 6 , dolaze u obzir n o r m a l n e masti za valjne ležaje p r e m a D I N 51825, k o d n / n g = 0 , 3 do 0,5 if- F/C ^ 0 , 1 6 visokotlačne masti (npr. k o m p l e k s n a mast na bazi kalcijeva sapuna), k o d n/ng> 1 masti za b r z o h o d n e ležaje (npr. kompleks na mast na bazi barijeva s a p u n a ili p o l i k a r b a m i d n a mast). Ovdje / označava faktor opterećenja i to f—i za proizvoljno opterećene kuglične ležaje, te za pretežno radijalno opterećene cilindrično-valjkaste ležaje (FJFrî), a / = 2 za pretežno aksijalno opterećene cilindrično-valjkaste ležaje {FJFT > 1). Ako trenje u ležaju m o r a da b u d e naročito maleno, a k o su p o t r e b n i npr. mali p o m a c i podešavanja, a ovi moraju da uslijede bez trzaja, ili a k o pogonski stroj t r e b a pretežno da savlada trenje u ležajima, o n d a se bira mekana mast. To vrijedi i o n d a a k o se m o r a naglo krenuti iz h l a d n o g stanja. M e k a n e masti upotrebljavaju se i t a m o gdje se mast m o r a tlačiti k r o z duge kanale do mjesta za podmazivanje. Kruće masti, naprotiv, imaju prednost t a m o gdje šumnost treba da b u d e što manja. To vrijedi i o n d a a k o mazivo na izlazu vratila treba da stvara vijenac za brtvenje, da bi spriječio ulaz prašine, stranim tijelima i vodi. Ako postoji opasnost da mast zbog svoje težine izlazi iz ležaja, k a o npr. k o d vertikalnih vratila, a naročito o n d a k a d a mast o m e k š a zbog povišene temperature, t a d a treba o d a b r a t i mast s dobrom prionljivošću i za više tempe rature. Za sada je trend za for-life podmazivanje. To znači j e d n o k r a t n o podmaziva nje za cijeli vijek trajanja ležaja. Za to su potrebne masti valjno stabilne i ot p o r n e na starenje. Budući da masti na višim t e m p e r a t u r a m a b r z o stare, valja upotrebljavati one kojih je r a d n a t e m p e r a t u r a z n a t n o iznad očekivane pogon ske temperature. Za to su p o g o d n e mazive masti na bazi litija ili druge specijalne masti. Količina masti kojom t r e b a puniti ležaje pretežno se r a v n a p r e m a pogon skoj brzini vrtnje. Šupljine u s a m o m ležaju trebalo bi uvijek napuniti, k a k o bi funkcionalno bitne površine stalno dobivale mazivo. P r o s t o r u kućištu p o r e d ležaja treba da je k o d n / n e < 0 , 2 pun, kod n/nR=Q,2 do 0,8 napunjen do jedne trećine, a k o d « / « g > 0 , 8 t r e b a da ostaje p r a z a n . Pri maloj brzini vrtnje ne odražava se trenje valjanja masti štetno, t a k o da veća količina masti o m o g u ć a v a produženje r o k o v a za dodavanje masti. Valjni ležaji s o b o s t r a n i m

5. Ležaji

240

brtvenim pločama p u n e se mašću samo sa 20 do 30%. To je najčešće dovoljno za cijeli vijek trajanja ležaja. Slika 252 pokazuje primjere ležaja p o d m a z a n i h mašću. P r e m a slici 252 a pored ležaja nalazi se debela ploča s provrtima k r o z koje se dovodi mast do valjnih tijela. Pri n a k n a d n o m dodavanju masti sakuplja se stara istisnuta mast u jednoj komori, odakle je treba odstraniti od vremena do vremena. Mašću se puni i k o m o r a lijevo od pustenog prstena, k a k o bi se poboljšalo brtvenje. Na slici 252b leži debela ploča između dva ležaja. K r o z njene provrte mogu se

opskrbiti mašću o b a ležaja do visine valjnih tjelešaca. M a s t se ne može nagomila vati zbog djelovanja centrifugalne sile (vidi strelice), jer se o n a transportira p r e m a van. Podmazivanje uljem: Za minimalno podmazivanje, koje uglavnom zado voljava, upotrebljavaju se pretežno mali p u m p n i agregati, koji istodobno opskrbljuju m n o g a mjesta i svakom ležaju p r e m a veličini i brzini vrtnje dopremaju k r o z provrte o k o 0,1 do 5 c m 3 ulja/min. Za podmazivanje b r z o h o d n i h ležaja p o k a z a l o se k a o p o u z d a n o podmazi vanje uljnom maglom. K o m p r i m i r a n i zrak dovodi se p r e k o usisne cijevi, čiji je donji kraj uronjen u uljnu kupku. Z r a č n a struja diže i vuče za sobom male kapljice ulja. Z r a k zasićen uljem dovodi se p o m o ć u cijevnih vodova, koji zavr šavaju tik kraj valjnih tjelešaca, do ležaja. Podmazivanje uljnom maglom ima prednost da zračna struja hladi istodobno ležaj, a svojim p r e t l a k o m sprečava ula zak prašine i stranih tijela. U o b a s p o m e n u t a slučaja ulje se vraća u sabirne rezervoare.

5.3. Valjni ležaji

241

Jednostavno i sigurno je podmazivanja uronjavanjem (sl. 253 a). Pri svakom okretaju valjna tjelešca se navlaže uljem. Donje valjno tjelešce smije biti uronjeno s a m o do polovine u ulje. K o d više razine ulja dolazilo bi do pjenjenja ulja i povišenja temperature. Z b o g toga ulje brže stari. S a m o kod n / n g < 0 , 4 može se puniti više ulja. U prijenosnicima za podmazivanje valjnih ležaja obično zadovoljava s a m o o n o ulje koje zupčanici rasprskavaju. Treba utvrditi da li rasprskavano ulje dolazi stvarno do ležaja, na primjer preko posebnih žlijebova ili rebara na stijenkama kućišta.

a)

b)

Slika 253. Podmazivanje uljem kod valjnih ležaja (prema Kugeljischeru) a) podmazivanje uronjavanjem; b) optočno podmazivanje

Ako pri srednjoj ili velikoj brzini vrtnje i visoke okolne temperature treba odvoditi toplinu, o n d a se optočnim podmazivanjem m o g u dopremiti velike količine ulja (sl. 253 b). Budući da svaki valjni ležaj pruža izvjestan o t p o r p r o t o k u ulja, kroz ležaj se ne može protlačiti proizvoljna količina ulja. Računa se otprilike da k o d D

=

30

50

100

200

500

1000

mm

V

—

0,001

0,003

0,01

0,05

0,3

0,5

dm3/min

vhl =

0,003

0,07

0,3

1

7

12

dm3/min

K

ulja —

Ovdje je F u l j a dovoljan volumen p r o t o k a ulja za podmazivanje, a V M m a k s i m a l n o mogući volumen p r o t o k a ulja za hlađenje (kod nesimetričnih ležaja nešto više). Najjednostavnije je a k o se ulje na jednoj čeonoj strani ležaja dovodi p r o v r t o m ili cijevi, a s druge, čeone strane, otječe preko kanala ili izravno u sabirni rezervoar. 16 Elementi strojeva

242

6.

BRTVENJE LEŽAJA I VRATILA

6.1. Brtvenje protiv izlaza masti 6.1.1. Brtve s brusnim djelovanjem Brtvila sprečavaju izlaz maziva, te prodiranje stranih tijela, nečistoće, prašine i t o m e slično. Za brtvenje dvodjelnih i višedjelnih, te jednodjelnih ležaja do srednjih brzina vrtnje dovoljni su prsteni od pusta D I N 5419 (sl. 254a, tablica 87). Tablica 87. Dimenzije u mm brtvenih prstena od pusta i utora prema D I N 5419

-*1

/trs

b

t

t L

dl

f

1

dj-dt

28

30

32

35

36

38

40

42

45

48

50

52

27

30

37

38

40

42

44

47

48

50

52

54

57

64

66

68

5

6,5

18

21

26

27

29

31

33

36

37

39

41

43

46

49

51

53

28

31

38

39

41

43

45

48

49

51

53

55

58

65

67

69

4

5

55

58

60

65

70

72

75

78

80

82

85

88

90

95

100

105

71

74

76

81

88

90

93

96

98

100

103

108

110

115

124

129

6,5

b

7,5

8,5

10

56

59

61,5

66,5

71,5

73,5

76,5

79,5

81,5

83,5

86,5

89,5

92

97

102

107

72

75

77

82

89

91

94

97

99

101

104

109

111

116

125

130

5

f

7

6

8

110

115

120

125

130

135

140

145

150

155

160

165

170

175

180

134

139

144

153

158

163

172

177

182

187

192

197

202

207

212

U

10

b

f

1

26

3

ds

1

25

f

d2

1

20

4

d5

1

t

•

17

b

d2

111

12

112

117

122

127

132

137

142

147

152

157

162

167

172

177

182

135

140

145

154

159

164

173

178

183

188

193

198

203

208

213

8

9

10

6.1.

Brtvenje protiv izlaza masti

243

Prije ugradnje natapaju se vrelim uljem. Trapezasti žljebovi u kućištu deformiraju p r a v o k u t n i presjek prstena i tlače ga p r e m a vratilu. K a k o tlak v r e m e n o m popušta, prsteni se k a o brtvila za ulje m o g u upotrebljavati samo u spoju s drugim elementima brtvenja. Djelovanje im se može pojačati postavljanjem više prstenova j e d a n iza drugog (sl. 254b). Još je bolje brtvenje s brtvenicama (sl. 254c), kod kojih prirubnica drži p o d t l a k o m prstene od pusta. Trenje je k o d ovih svakako veće, pa se preporučuju s a m o za male brzine vrtnje.

Slika 254. Brtvenje pomoću prstena od pusta a) s jednim prstenom; b) s prstenima poredanim jedan iza drugog; c) s tri prstena u jednoj brtvenici

Za valjne ležaje pokazali su se d o b r i m tzv. Nilos-prsteni (sl. 255). Izrađuju se i za vanjsko brtvenje (sl. 255 a) i za unutarnje brtvenje (sl. 255 b). Jedan brid prstena tlači na vanjski, o d n o s n o na unutarnji prsten ležaja i u njemu izbrusi brtveni žlijeb. Nilos-prsteni su osjetljivi na udare. Već zbog malih izbočina postaju neupotrebljivi. Ugradnja m o r a da b u d e veoma brižljiva. P r e d n o s t im je, osim jeftinoće, laka i jednostavna montaža.

Slika 255. Nilos-prsteni za brtvenje valjnih ležaja (Ziller & Co, Diisseldorf) a) brtvenje na vanjskom prstenu ležaja; b) brtvenje na unutarnjem prstenu ležaja

Radijalni brtveni prsteni su za brtvenje masti upotrebljivi s a m o uz određene uvjete (pobliže vidi 6.2.1.). 16*

244

6. Brtvenje ležaja i vratila

6.1.2. Bezdodirno brtvenje Do bezdodirnog brtvenja dolazi zbog nastalog vrtloženja koje sprečava izlaz ili zbog zaustavljanja nakupljena maziva u n e k o m rasporu. Jednostavno brtve nje zračnošću (rasporom) (sl. 256) može se upotrebljavati samo pri maloj brzini vrtnje i n e z n a t n o m zagrijevanju, jer mast u r a s p o r u m o r a da zadrži konzistentnost. Djelotvornije je brtvenje sa žljebovima (sl. 257) u kojima se stvara brtveni masni jastučić. Zavojni žljebovi moraju biti prilagođeni smjeru vrtnje (sl. 257b). M a s t treba da se pri okretanju vratila tlači u smjeru ležaja. Uobičajene su širine brtvenih r a s p o r a 0,1 do 0,15 m m .

Slika 256. Jednostavno brtvenje rasporom

Slika 258. Prsten sa centrifu galnim djelovanjem postavljen ispred prstena od pusta

S l i k a

Slika 259. Prsten od pusta i labirintno brtvenje kod dvodjelnog kućišta

Slika 261. Labirintno brtvenje a) aksijalni labirint; b) radyalni labirint kod dvodjelnog kućišta; c) aksijalni labirint za osovine uležištene u samoudesive ležaje

2 5 1

Ž 1

J e b o v i : a ) koncentrični; b) u obliku zavojnice

Slika 260. Jednostavna ploča smještena iza ležaja

Slika 262. Brtvenje žljebovima za mast i jednostavnim labirintom

Brtvila s p r s t e n o m od pusta m o g u se poboljšati prstenima s centrifugalnim djelovanjem (sl. 258). M a s t koja izlazi biva djelovanjem centrifugalne sile odbačena

245

6.2. Brtvenje protiv istjecanja ulja

tangencijalno, te ne dolazi do prstena od pusta, koji brtvi protiv pristupa nečistoće (pogodno i za podmazivanje uljem). Dodatni labirinti kod dvodjelnih kućišta ležaja (sl. 259) sprečavaju izlaz masti i ulaz stranim tjelešcima. Jedno stavne ploče (sl. 260) zaustavljaju mast u ležaju te spriječavaju njen izlaz. Najbolje b e z d o d i r n o brtvenje protiv izlaza masti za jednodjelna kućišta su aksijalni labirinti, a za dvodjelna kućišta radijalni labirinti (sl. 261). U labirintnim k o m o r a m a masti se vrtlože. Protiv pristupa nečistoća p r i k l a d n o je brtvenje pomoću žljebova za mast i jednostavnim labirintom (sl. 262). Uobičajena širina raspora je 0,5 do 0,75 m m . Sve raspore i labirinte treba prilikom ugradnje napuniti mašću. Brtvenje bez dodira radi p o u z d a n o s a m o onda, a k o unutarnji pretlak ne može da istisne mast i a k o se raspori ili labirinti okreću centrično. Inače labirinti djeluju k a o centrifugalne sisaljke, koje mazivo istiskuju p r e m a van.

6.2. Brtve protiv istjecanja ulja 6.2.1. Brtvenje brusnim djelovanjem Najbolji su se pokazali radijalni brtveni prsteni, koje se može ugraditi k a o kompletan brtveni element. To su manšete na koje radijalno djeluje o p r u g a ili vlastito naprezanje. Z b o g zaštite od vanjskih oštećenja m o g u dobiti m e t a l n o kućište ( D I N 3760 sa i bez kućišta, izmjere vidi u tablici 88). Izbor pokazuje slika 263. Materijal manšeta je umjetna guma o t p o r n a protiv ulja rijeđe od kromove kože. $

kućištem

Slika 263. Izbor radijalnih brtvenih prstena (Carl Freundenberg, VVeinheim/Bergstr.) a) izvedba B i s otvorenim utorom za oprugu; b) izvedba BI Fg s pokrivenom oprugom; c) izvedba B2 (i izvedba B 2 F g ) ; d) izvedba B3 (i izvedba B3 Fg); e) izvedba B3 L s manšetom od kromne kože;^) D I N 6503, s manšetom od gume; g) izvedba BI Sl s rubom protiv prašine (isto i izvedba BI Fg S l ) ; li) izvedba B2 Sl (i izvedba B2 Fg S l ) ; i) izvedba B3 Sl (i izvedba B3 Fg S l ) ; k) izvedba BA s otvorenim žlijebom za opruge; /) izvedba BA Fg s pokrivenim žlijebom za opruge; ni) izvedba BM bez prstena za ukrućivanje; n) D I N 6504 s gumenom manšetom; o) izvedba BA Sl (i izvedba BA Fg S l ) ; p) izvedba TR s jednim brtvenim bridom; q) izvedba TR Duo sa dva brtvena brida; r) izvedba TR Duo sa dva vanjska brtvena brida (izvedbe prema p, q i r samo za podređene svrhe pri sporom hodu) a je prstenasta opruga

246

6. Brtvenje ležaja i vratila 88. Dimenzije u mm radijalnih prstena za brtvenje prema D I N 3760 (izvadak) Oblik A bez metalnog kućišta

Oblik B s metalnim kućištem

oblik C metalnim kućištem

s

• n a p u n i na s i ra n i m v e n o g prstena

1

L s\ 51— t ob ik A 6 7

16 22 16 22

7

B

A

7 7

22

7

7

24 9

22 24

7

24

11

22 24 26 22 26

25 7

7

14

15

ZZ 24 28

7

7

7

7

26

28

HZ 47

47

24

40

30

7

7

7

9

7

7

9

47

7

7

7

7

9

7

26

45

-

32

7

32

7

7

35

36 7

7

-

52

7

7

50 52

7

55

7

7

7

7

52 40

32

55 62

9

7

62 72

62 63

72 65 £8 vJO

72 80 68 72

8

8

72 80

10

8

8

8

8

8

8

10

72 80

8

9

72

7

7

9

8

8

10

75 78 80 85

120

C

12

12

15

12

12

15

100

120 125 130

12

12

15

12

12

15

12

12

15

12

12

15

12

12

15

12

12

15

12

12

15

105

-

115

10

120

10

110

A

oblik B

120 nc

125 8

b

d2

95

10

130

130 140 130 140 140 1 CA

I5U 150

150 160 160 170

—

135

170

12

12

15

10

140

170

15

15

15

75

145

175

15

15

15

80

150

180

15

15

15

72 80

8

8

8

8

160

190

15

15

15

90

170

200

15

15

15

85

180

210

15

15

15

190

220

15

15

15

200

230

15

15

15

210

240

15

15

15

220

250

15

15

15

230

260

15

15

15

240

270

15

15

15

250

280

15

15

15

260

300

20

320

-

20

280

—

20

20

12

300

340

—

20

20

12

320 340

360 380

—

20 20

20 20

360 380

400 420

20 20

20 20

400

440

20

20

420

460

20

20

400

480

20

460

500

_

20

480

520

500

540

85

90 85 90

10 10

10 10

10

12 12

90

10

10

12

100 68

90

110

85

70

—

55 42

58

-

72 7

56

-

62

7

62

d,

10

70

9

62 38

8

85

65

52

30

47

50

9

62

40

40

7

47

30

35

7

47

40

35

47

55

60

52

35

32

52

7 9

7

65

8

85

52 62

ZO 30

50

9

1

1(\

62

C —

70

42 30

oblik B

72 48

-

b

dz 60

45

-

iA

-

35 c 24

30

20

42 47

52

28

18

40

30 28

7

40

35

17

40

C

9

37

32 j•j^c

16

37

d,

52

'JI

12

7

4/ 35

26

10

40

7

35

7

19

35 47

16 8

oblik B

32 22

7

b

d,

\ 1 •i LJ

/

90 100 90 100 95 100 95 100 100 100 110 110 120

10 10 10

10 10 10

12

10

10

12

10

10

12

10

10

12

12

12

15

—

_

20

20

—

20

-

20

20

20

247

6.2. Brtvenje protiv istjecanja ulja

Brtveni rub m o r a biti okrenut p r e m a mediju (ulju) koje brtvi. Ako se m o r a brtviti još i protiv ulaza prašine, tada brtveni rub m o r a biti okrenut p r e m a van. Za takve slučajeve bolji su radijalni brtveni prsteni s d o d a t k o m protiv prašine. M a n š e t e od kože mogu se upotrijebiti do brzina klizanja do 6 m/s, i tempe rature do 4- 80 °C, a manšete od gume do 28 m/s i t e m p e r a t u r e do + 1 8 0 °C. Da bi se spriječilo brzo trošenje brtve p o t r e b n a je najfinija o b r a d a vratila (tablica 89).

Slika 264. Odzračni provrti radi sprečavanja stvaranja zračnih jastuka

Slika 265. Dvostruka kožna manšeta

Da ne bi došlo do zagrijavanja i oštećenja radijalnih brtvenih prstenova na vratilu, m o r a do njih stalno dopirati ulje. Svrsishodno je da se prije ugradnje urone u toplo ulje. Prsteni za centrifugalno odbacivanje ulja, labirinti i slično ne smiju se nasađivati ispred brtvenog prstena, da se ne spriječi pristup ulju! I zračni jastuci m o g u spriječiti pristup ulju te prouzročiti rad nasuho. U t o m slučaju p o m a ž u odzračni utori i provrti (sl. 264). Protiv prskanja manšete (sl. 265).

vode

i

pristupa

pare

najbolje

brtve

dvostruke

kožne

T r e b a primijetiti da radijalni brtveni prsteni brtve protiv izlaska masti samo o n d a besprijekorno, a k o na manšete neprekidno dolazi niskoviskozna ili jače zagrijana mast. Za to su potrebne posebne konstruktivne mjere, npr. j e d n a k o m o r a za mast između dva radijalna brtvena prstena. Brtvenje postaje zbog toga skuplje. Tablica 89. Potrebna kvaliteta površine vratila za radijalne brtvene prstene Obodna brzina vratila m/s <1

Površina vratila, k ada je medijum koji treba brtviti pod nadtlakom jednak nuli

nizak

visok

f

Svijetlo vučeno

fino tokareno

fino brušeno i polirano

1 ... 4

fino tokareno


kaljeno, fino brušeno, lepano i tvrdo kromirano

4 . . . 10



10. . . 2 8


248

6. Brtvenje ležaja i vratila

6.2.2. Bezdodirno brvenje Ležaji p o d m a z a n i uljem rade obično s više okretaja nego oni p o d m a z a n i mašću. P o m o ć u žlijebova ili prstenova za odbacivanje ulja m o ž e se rotiranjem zbog relativno velike centrifugalne sile vratiti ulje p r e k o o d v o d n i h kanala u spremnik za ulje (sl. 266).

Slika 266. Žljebovi i prsteni za odbacivanje ulja zbog brtvenja protiv izlaza ulja

Bezdodirno se ne može brtviti a k o u ležaju vlada pretlak, ili protiv ulaza stranih tijela. Labirinti brtve sigurno protiv izlaza ulja samo a k o se ispred njih nalazi prsten za odbacivanje ulja. Bez takvog prstena došlo bi postepeno do izbacivanja rijetkog maziva.

249

7.

SPOJKE

7.1. Spojke koje se uključuju 7.1.1. Krute spojke K r u t e ili čvrste spojke u z d u ž n o spajaju dva vratila da bi se prenosio okretni m o m e n t . Krutim spojkama spajaju se najčešće transmisiona vratila, a rijeđe vratila pogonskog i r a d n o g stroja. P r e t p o s t a v k a je da se osi vratila vezanih spojkom m e đ u s o b n o poklapaju. K a k o dijelovi spojke treba da ujedno i centriraju, to bi vratila kojima se osi ne poklapaju bila izložena deforma cijama i prouzročile oštećenja ležaja. Kolutne spojke D I N 116 (JUS M.C1.510) (sl. 267) za promjere vratila do 160 mm imaju na kraju vratila dva koluta od sivog lijeva a i b povezana perima, a m e đ u s o b n o su povezani dosjednim vijcima c. O n e se mogu upotreb ljavati kod nejednakih promjera vratila, a odlikuju se malim ugradbenim mje rama. M o n t a ž a i d e m o n t a ž a m o g u ć a je s a m o a k o se vratila o d m a k n u . K o l u t i imaju nastavke za centriranje (sl. 267a) ili a k o su koluti jednaki, dvodjelne uložne ploče za centriranje (sl. 267 b). D e m o n t a ž o m ploče može se vratilo izdići. Dosjednim vijcima prenosi se okretni m o m e n t oblikom i silom. Prsteni se vežu za krajeve vratila perima ili se toplo navlače. Prirubne spojke su one k o d kojih su krajevi vratila raskovani u obliku prirubnice (sl. 267c). Školjkaste spojke vidi u D I N 115. c

Slika 267. Kolutne spojke a) s nastavcima za centriranje, izvedba A D I N 116 (JUS M.C1.510); b) s dvodjelnom međupločom (ploča za centriranje), izvedba B D I N 116 (JUS M.C1.510); c) s prirubnicama dobivenim raskivanjem krajeva vratila (prirubne spojke) D I N 760(JUS M.C1.510)

7.1.2. Dilatacijske (uzdužno pokretljive) spojke K r u t e spojke ne m o g u kompenzirati uzdužne dilatacije vratila. Često su takve dilatacije izazvane pogonskim t e m p e r a t u r a m a kod duljih vratila tako velike, da bi mogle dovesti do prenaprezanja ležaja (do savijanja vratila!).

250

7. Spojke

Dilatacione spojke izjednačuju dilatacije uzdužnim međusobnim pomicanjem njihovih polovica. Osim toga centriraju vratiloaksijalno ^radijalno. tXan4žast&^p^lîzrađ\i}u. se dvodjelno (sl. 268a) ili troHjxlnp (sl. 268b). Djelovi a i b od lijevanog željeza imaju s čeone strane po tri kandže, koje s m a l o m zračnošću ulaze j e d n a u drugu. Dužinska dilatacija odvija se pod djelovanjem okretnog m o m e n t a . Dvodjelne kandžaste spojke centriraju o b a kra ja vratila u glavini j e d n e polovine, a trodjelne u p o s e b n o m prstenu za centri ranje c. A k o su promjeri vratila nejednaki, treba deblji kraj smanjiti na promjer tanjeg kraja. O k r e t n i m o m e n t se prenosi p o m o ć u veze oblikom.

Slika 268. Kandžaste spojke: a) dvodjelna; b) trodjelna

7.1.3. Neelastične kompenzacione spojke Često zbog m o n t a ž n i h razloga nije moguće ostvariti m e đ u s o b n o poklapa nje osi vratila, k a o npr. nepoklapanje osi vratila p o g o n s k o g stroja i vratila prijenosnika, ili vratila čiji način p o g o n a zahtijeva određeni p o m a k . Takva vratila treba m e đ u s o b n o povezati spojkama koje omogućuju izravnavanje radijalnih, kutnih i aksijalnih p o m a k a .

Slika 269. Spojka s lučnim zubima [F. Tačke KG. Rheine/Westf.) a) jednostavna; b) dvostruka; c) način djelovanja

Zubne spojke s lučnim zubima (sl. 269) imaju vanjsko ozubljenje sa lučnim (bombiranim) z u b i m a koji se m o g u zglobno pokretati u unutarnjem ozubljenju (sl. 269 c). Jednostavna z u b n a spojka s lučnim z u b i m a (sl. 269 a) može imati kutni p o m a k do 1° i aksijalni p o m a k od nekoliko milimetara. Dvostruka

7. /. Spojke koje se uključuju

251

zubna spojka s lučnim zubima (sl. 269 b) omogućuje i radijalni p o m a k do 12 mm već p r e m a veličini spojke. Izrađuju se za promjere vratila do 600 mm. Sve zubne spojke s lučnim zubima pune se uljem. U grupu kompenzacionih spojki mogu se ubrojiti i zglobne spojke koje prenose okretni m o m e n t preko vratila koja m e đ u s o b n o zatvaraju kut, a koji se u toku p o g o n a može mijenjati. To je p o t r e b n o obično u p o g o n i m a vretena alatnih strojeva, te glodačkih i bušaćih glava. Kardanske spojke ili .spojke s križnim zglobom (sl. 270) izrađuju se za promjere vratila do 200 mm i kut nagiba vratila do 15°. Sastoje se od dviju glavina, a i b, u obliku viljuške od lijevana željeza, s krajevima u obliku čepova, koji su križno uležišteni u vanjskom prstenu — kardanski prsten c. O b a vratila m o g u se postaviti u bilo koji položaj.

Slika 270. Spojka s križnim zglobom

Gonjeno vratilo okreće se nejednoliko i njegova brzina vrtnje varira u toku jednog okreta između: "max="/cosoc n u min a u °

-1

.

(204)

i

nmm = n • cos oc

(205)

brzina vrtnje pogonskog vratila, kut nagiba vratila.

Da bi se to izbjeglo, p o t r e b n o je ugraditi međuvratilo sa dva zgloba, koje o n d a s a m o rotira nejednoliko s malim m o m e n t o m tromosti. Međuvratilom mogu p o g o n s k o i gonjeno vratilo zatvarati m e đ u s o b n o k u t do 30° ili se mogu postaviti na veće radijalne udaljenosti (paralelno, sl. 271). Preduvijet za to je da su o b a k u t a nagiba a j e d n a k a i da o b a zgloba imaju isti položaj, jer bi se inače nejednolikost udvostručila!

Slika 271. Ugradnja kardanskih zglobova d) između kutno pomaknutih vratila; b) između radijalno pomaknutih vratila a međuvratilo

252

7. Spojke

U k o l i k o se paralelno udaljenost vratila m o r a mijenjati u toku rada, t a d a međuvratilo dobiva teleskopsko vođenje (sl. 272). Teleskopsko vratilo sastoji se od poluge s uzdužnim u t o r o m a, uložene u tuljku b, u kojem se nalazi p e r o s čepom c. To omogućuje z n a t n o uzdužno m e đ u s o b n o pomicanje tuljka i poluge pri djelovanju okretnog m o m e n t a . Klizne dijelove zgloba i teleskopa treba obilno podmazivati. K o d većih okretnih m o m e n a t a teleskopska vodilica se sastoji od klinasta vratila i aksijalno pomične klinaste glavine, k a o tuljka.

Slika 272. Zglobna spojka s teleskopskim vratilom {Ludwig Loewe & Co., Berlin) d) zglobna poluga; b) zglobni tuljak; c) pero s čepom; d) spojni dio; e) konični zatik;/) otvor za zrak

Slika 273. Spojka s kuglastim zglobom s dijelovima

Kuglasta zglobna spojka zauzima m a l o prostora, a služi za p o g o n alata koji mijenjaju svoj položaj i za prijenos malih okretnih m o m e n a t a (sl. 273). Umjesto k a r d a n s k o g prstena je kugla a, koja je sa četiri strane zaravnana. U nju su m e đ u s o b n o o k o m i t o izbušena dva p r o v r t a u koje ulaze čepovi stezaljki b. Stezaljke su osigurane zaticima c u prstenu e, a p r e k o njih se prevlaci tuljak d. Na taj način spajaju se prsten i stezaljke s kuglom. Kuglasti zglob se t a k o može nagibati do 40°. Da bi se izbjeglo nejednoliko okretanje p o t r e b a n je dvostruki zglob ili međuvratilo. Izvedeni su i sinkroni zglobovi, koji prenose jednoliko okretna gibanja. Njihova konstrukcija je veoma komplicirana.

7.1.4. Elastične spojke Elastične spojke imaju zadatak da kompenziraju razlike m e đ u s o b n o g polo žaja osi vratila, što može biti izazvano tolerancijama izrade, netočnošću montaže, spuštanjem temelja i sl. Isto t a k o elastične spojke treba da na sebe p r e u z m u kolebanja okretnih m o m e n a t a u t o k u r a d a (npr. k o d p o g o n a klipnih strojeva), te u d a r n a opterećenja nastala naglim ubrzanjem r a d a strojeva. Između polovina spojki nalaze se savojno ili torziono elastični vezni elementi

7. 1. Spojke koje se uključuju

253

od gume, kože, umjetnih masa, tekstilnih tkanina, čeličnih opruga i sl. Slika 274 prikazuje shematski po dvije polovice spojki u različitim m e đ u s o b n i m polo žajima. U d a r n i m se opterećenjem m e đ u s o b n o zakreću spojeni dijelovi vratila, a vezni elementi preuzimaju na sebe r a d u d a r n o g opterećenja.

vezni

element

Slika 274. Kompenzacija razlika međusobnog položaja vratila pomoću spojki a) male razlike položaja; b) aksijalne razlike položaja; c) kutne razlike položaja; d) radijalne razlike položaja; e) radijalne i kutne razlike položaja

i M e đ u spojkama treba razlikovati one koje energiju u d a r a akumuliraju, da bi, n a k o n što se smanji opterećenje koje je izazvalo udar, vratile čitavu energiju, te na takve, koje jedan dio akumulirane energije pretvaraju u unutarnje trenje veznih elemenata (vidi karakteristike na sl. 275). Spojke koje akumuliraju energiju udarce ublažavaju, a one koje pretvaraju energiju udarce prigušuju. Ako se broj vlastitih titraja veznih elemenata poklapa s brojem titraja kolebanja okretnog m o m e n t a , dolazi do pojava rezonancije. Z a t o su povoljniji prigušni vezni elementi s progresivnom karakteristikom (sl. 275 d). Prigušna sposobnost prosuđuje se relativnom prigušnošću \I/=WD/WF. Ovdje je sa W D označen prigušni rad u N m , a sa W F deformacioni rad u Nm (sl. 275). Budući da relativna prigušnost veznih elemenata sa zakrivljenom karakteristikom nije konstanta, daje se obično k a o srednja vrijednost. Spojke s akumulacijom energije imaju relativno prigušenje \f/x,0, a s prigušenjem i//
kut zakretanja

kut zakretanja

kut zakretanja

kut zakretanja

Slika 275. Karakteristike okretno elastičnih spojki a) akumulacione s ravnom karakteristikom; b) akumulacione sa zakrivljenom karak teristikom; c) prigušne s ravnom karakteristikom; d) prigušne sa zakrivljenom karakteristikom

P o t r e b n u veličinu spojke određuje se p r e m a iskustvu iz udarnog momenta

7max=(c1 +c2) T

(206)

Tmax u Nm udarni moment prema kojem se odabire spojka, cy, c2 faktori udara prema vrsti pogonskog i radnog stroja (tablica 90), T u Nm nazivni okretni moment na spojci izračunat iz nazivne snage i brzine vrtnje.

254

7. Spojke

P o d ublaživanjem udara podrazumijevamo smanjivanje vršnog udarnog djelovanja i produžavanja trajanja udara, d o k k o d prigušivanja smanjeno vršno u d a r n o djelovanje ne traje t a k o dugo k a o k o d ublažavanja udaraca. Na slici 276 p r i k a z a n o je npr. k a k o se udar okretnog m o m e n t a pogonskog stroja prenosi k o d raznih spojki s pogonskog vratila A na gonjeno vratilo B.

Slika 276. Način djelovanja raznih spojki: A je pogonska strana; B gonjena strana; a kruta spojka; b spojka s akumulacionim djelovanjem (smanjenje udara); c spojka s prigušnim djelovanjem (prigušivanje udara)

K a o nedostatak svih elastičnih spojki treba spomenuti povratne sile spojnih elemenata, koje nastoje da m e đ u s o b n o p o m a k n u t e osi vratila dovedu do pokla panja. O v o izaziva d o d a t n o radijalno, a p o n e k a d i aksijalno opterećenje vratila. P r i dimenzioniranju vratila i ležaja treba ta opterećenja uzimati u obzir, jer m o g u biti znatna. Najbolje je da se od proizvođača traže informacije o vrsti i veličini povratnih sila.

Slika 277. Spojka Malmedie-Bibby

Spojka Malmedie-Bibby (sl. 277) je o n a s čeličnim opružnim trakama, koja se izrađuje za okretne m o m e n t e od 20 do 100000 N m . Zakrivljene površine nalijeganja opružnih traka a smanjuju s povećanjem opterećenja aktivni

255

7. 1. Spojke koje se uključuju

krak savijanja, t a k o da spojka ima progresivnu karakteristiku. K u t mogućeg zakretanja polovina spojke iznosi do 1,2°, kutni p o m a k do 1,3°, aksijalni p o m a k 4 do 20 m m , radijalni p o m a k 0,5 do 3 m m , u ovisnosti o veličini spojke. Prigušenje u d a r a je neznatno.

Slika 278. Kolutne spojke s gumenim ulošcima: a) spojke s gumenim prstenima; b) spojka s gumenim kandžama

Vezne elemente spojki s gumenim prstenima (sl. 278 a) čine svorni vijci a i na njima n a t a k n u t i gumeni prsteni b, koji se djelovanjem okretnog m o m e n t a radijalno deformiraju. Spojka ima progresivnu karakteristiku pa djeluje prigušno. Z b o g njene velike elastičnosti može se računati s gotovo ravnomjernom podjelom sile na sve gumene prstene. Sposobnost p o m a k a je n e z n a t n a ; leži ispod one kod spojki koje rade akumulacijom energije u d a r a (znatno ovisi o brzini vrtnje). Izrađuju se za o k r e t n e m o m e n t e do 10000 N m . Spojka s gumenim kandžama (sl. 278 b) ima vezne elemente oblikovane k a o gumene kandže a, koje naizmjence ulaze u u d u b i n e polovine spojke b i c stvarajući t a k o vezu oblikom. Deformacija veznih elemenata je veoma velika (velika progresivnost!). Z b o g jednostavne konstrukcije (samo tri različita dijela) i njene jednostavne m o n t a ž e , ta je spojka p o u z d a n strojni element. Izrađuje se za okretne m o m e n t e do 400 N m , te ima relativno veliku mogućnost aksijalne dilatacije. Tablica 90. Faktori udara kod spojki za vratila Pogonski strojevi Elektromotori Turbine Klipni strojevi do 4 cilindra do 6 cilindara Radni strojevi Alatni strojevi škare, štance, brusilice rezni strojevi Valjaonice Ventilatori

Ci

0,5 0,75 1,5 . . . 2,8 1 . . .2 e2

3 2 1,6... 2 1,5

Radni strojevi Tekstilni strojevi Pumpe i kompresori rotacioni strojevi klipni strojevi Strojevi za papir Strojevi za miješanje i mljevenje Strojevi za obradu drva Generatori i pretvarači Transportni strojevi dizalice i vitla transportni bubnjevi kranovi Mesarski i pekarski strojevi Građevinski strojevi

c2 1,6 . . . 2,2 1,5 2,2 . . . 3,2 1,8 . . . 2,8 1,8 . . . 3 2 ... 3 1 . . . 1,3 1,5 2 3 1,3 . . . 1,5 1,5 . . . 2

256

7. Spojke

Spojka Vulkan (sl. 279) ima k a o vezni element a dvodjelni gumeni obruč. O b o d i obruča leže na prirubnici unutarnje polovine spojke b, relativno blizu j e d a n drugome, t a k o da se pri djelovanju okretnog m o m e n t a ne stvaraju velike povratne sile.

Slika 279. Spojka-Vulkan (H. Desch KG, Neheim-Hiisten)

Slika 280. Spojka s gumenim stožastim ulošcima

Spojka s gumenim stožastim ulošcima (sl. 280) slična je spojci Vulkan. Umjesto gumenih o b r u č a ima stožast vezni element. Gumeno-elastične spojke izrađuju se za okretne m o m e n t e do 30000 N m . Prednost je u mogućnosti brze izmjene istrošenih veznih elemenata. 7.1.5. Sigurnosne spojke Sigurnosne spojke štite od preopterećeni a, oštećenja ili loma ostale dijelove prijenosnika, strojeva i naprava. Preopterećenja m o g u nastati npr. zbog ulaza stranih tijela (kamenja ili metalnih dijelova) u miješalice, mlinove ili drobilice, te zbog drugih smetnji, k a o što su zaribavanje ležaja i t o m e slično.

Slika 281. Spojka s prekidnim svornjacima

Slika 282. Flender-lamelna-tarna spojka

Najjednostavnija sigurnosna spojka je s prekidnim svornjacima (sl. 281), k o d ' k o j e se okretni m o m e n t prenosi p o m o ć u svornjaka a, koji se pri preopterećenju lome (odrežu). Svornjaci a uloženi su u kaljene tuljke b i c. Presjek svornjaka t a k o je dimenzioniran da do njegova l o m a dolazi pri prekoračenju dopuštenog o k r e t n o g m o m e n t a . P u k n u t i svornjaci m o g u se po zaustavljanju brzo zamijeniti. Štetno je nedovoljno t o č n o poznavanje lomne čvrstoće na odrez, t a k o da treba računati s mogućnostima većih odstupanja.

7.2. Rastaljive spojke

257

K o d lamelne tarne spojke (sl. 282) paket lamela a je pod aksijalnim pritiskom opruge. Čim je određeni okretni m o m e n t prekoračen, spojka klizi. Lamelna spojka djeluje o k r e t n o elastično, i promjenom pritiska opruge može se regulirati okretni m o m e n t . Lamelne spojke smiju klizati samo ograničeno vrijeme, jer bi se inače previše zagrijale.

7.2. Rastavljive spojke 7.2.1. Ručno rastavljive spojke Rastavljive spojke omogućuju da se j e d n i m p o k r e t o m poluge ostvari spaja nje ili rastavljanje vratila m e đ u s o b n o ili strojnih dijelova montiranih na vratilu (zupčanici, remenice i sl.). Upotrebljavaju se k a d se u prijenosnicima zbog potrebe mijenjanja brzine vrtnje moraju sprezati razni zupčanici, ili a k o se s jednim m o t o r o m m o r a pokretati naizmjenično više agregata. Za ove zadatke na raspolaganju su uglavnom slijedeće spojke: kandžaste, zupčaste, jednolamelne ili višelamelne spojke. K a n ^ a s ^ e j_zupčaste spojke rade p o m o ć u veze oblikom, dok jednolamelne ili višelamelne spojke, rade p o m o ć u veze silom. To znači da su to tarne spojke, kod kojih j e d n a polovica tlači na drugu, t a k o da se dio spojke koji miruje postepeno pokreće i ubrzava do p u n e brzine vrtnje. Spojke vezane oblikom m o g u se u k a p č a t i san™ u ^ pri sinhronoj brzini vrtnje obaju polovina spojke. Spojke koje rade p o m o ć u veze silom m o g u ^ e ' u k a p č a t i i za vrijeme gibanja. Spojke s više tarnih ploča nazivaju."""se i lamelne spojke.

za klizni

Slika 283. Isključna kandžasta spojka

Slika 284. Oblici zubi kandžastih spojki a) trapezni zubi; b) pilasti zubi; c) zubi sa zakošenim tjemenom; d) zubi koji omogućuju uključi vanje u svakom položaju

Rastavljiva kandžasta spojka (sl. 283) slična je krutoj sa slike 268, ali je, međutim, polovica a aksijalno pomična po vratilu. Umjesto kandži m o g u biti i zubi raznog oblika. M o g u to biti trapezasti zubi (sl. 284a) za o b a smjera vrtnje, pilasti zubi (sl. 284 b) za jedan smjer vrtnje, zubi s nagibom (sl. 284c) za sprečavanje ukapčanja za vrijeme pogona, zubi koji se mogu ukapčati u svakom položaju (sl. 284 d). 17 Elementi strojeva

258

7. Spojke

Ortlinghausova spojka s jednom tamom pločom (sl. 285) ima dvije tarne plohe. Z a t o se naziva i dvopovršinska spojka. Na glavini a nalazi se uključni prsten b, koji svojim uzdužnim gibanjem djeluje na kutne poluge c smještene u utorima. Poluge c tlače svojim kraćimkrajevima na aksijalno pomičnu kliznu ploču d. Klizna ploča e isto je t a k o o k r e t n o učvršćena na glavini. Vanjski prsten f, koji sačinjava drugi dio spojke, nosi aksijalno p o k r e t n u ploču g obloženu t a r n i m oblogama h. U p r i k a z a n o m primjeru spojka je p o m o ć u veze silom uključena p r e k o ploča d, e i g. Pomicanjem uključnog prstena udesno oslobađaju se k u t n e poluge i time se m e đ u s o b n o odvajaju t a r n e ploče.

c a d

Slika 285. Ortlinghausova spojka jednom tarnom pločom

Slika 286. Ortlinghausova tarna spojka sa sinusnim lamelama

Tame obloge za rad nasuho izrađene su najčešće od prešanih p a m u č n i h ili azbestnih vlakana, povezanih umjetnom smolom, ili su od čiste prešane umjetne smole. Pri specifičnom pritisku od p = 25 do 50 N / c m 2 njihov je koeficijent trenja između ju = 0,3 do 0,4. U m n o ž a k specifičnog pritiska i o b o d n e brzine p - u = 400 do 800 ( N / c m 2 ) (m/s) je d o p u š t e n a veličina za opteretivost spojke u zavisnosti od obloge. U Ortlinghausovoj spojci sa sinusnim lamelama (sl. 286) ima m n o š t v o t a r n i h ploča (lamela), t a k o da ta spojka može prenositi veoma relikokr^^ rrientrSinušoidho valovite unutarnje lamele a sjede okretno čvrsto, ali aksijalno p o k r e t n o na glavini b. Na isti način učvršćene su ravne lamele c u vanjskom prste nu d. Sinusoidni oblik omogućuje unutarnjim lamelama o p r u ž n o djelovanje. Na taj način razdvajaju se lamele pri isključenju spojke, i trenje u p r a z n o m h o d u smanjuje se na najmanju mjeru. Kaljene čelične lamele treba podmazivati uljem (bilo da su uronjene u ulju, bilo da su podmazivane cirkulaciono kroz provrt u vratilu). Najbolja su ulja s v 5 O = 30 do 40 cSt. Ako spojka treba da radi nasuho, ravne unutarnje lamele oblažu se umjetnom masom ili sinteriranom bronzom.

259


Za spojke s ručnim ukapčanjem treba da se sila od ručice prenese na okretni aksijalno pomični dio spojke s u t o r o m i ojačanjem, smješten na jednoj polovini spojke. Taj prijenos se vrši p o m o ć u kliznih k a m e n a ili kliznih prstena koji zahvaćaju u žlijeb uključnog prstena. Budući da pomicanje uključnog prstena treba dosta veliku aksijalnu silu, valja voditi r a č u n a o t o m e da ručica bude d o b r o uležištena i obilno podmazivana. Spojku treba t a k o ugraditi da je uključni prsten pri vrtnji spojke rasterećen, to jest da se ne nalazi na p o g o n s k o m dijelu, već na o n o m gonjenom dijelu koji n a k o n iskapčanja miruje.

7.2.2. Spojke s daljinskim uključivanjem Upravljanje proizvodnim i građevinskim strojevima svih vrsta ne m o ž e m o u d o b a automacije zamisliti bez spojki s daljinskim uključivanjem. P o t r e b n u ruč nu silu uključivanja zamjenjujemo mehaničkim silama koje d o b i v a m o kompri miranim zrakom, tlačnim uljem ili elektromagnetom. Na taj način razvile su se pneumatske, hidrauličke i elektromagnetske spojke. Z b o g mogućnosti uklju čivanja za vrijeme pogona, prevladavaju lamelne tarne spojke. Osim toga se za specijalne zadatke upotrebljavaju elektromagnetske spojke s željeznom praši nom i indukcione spojke. Za uključivanje u vrijeme mirovanja pogodne su zupčaste spojke s čeonim ozubljenjem. O n e m o g u prenijeti m n o g o veće okretne m o m e n t e nego tarne spojke iste veličine. K o d svih tarnih spojki postoji razlika između okretnog momenta pri ukapčanju T u iprenosivog okretnog momenta T0. Okretni m o m e n t pri ukapčanju je m o m e n t kliznog trenja pri relativnom gibanju polovica spojke, određen koeficijentom trenja klizanja. Prenosivi okretni m o m e n t je m o m e n t trenja prianjanja, koji je određen koeficijentom trenja prianjanja za vrijeme sinhronog okretanja obiju polovica spojki. Za to je 7^ > 7^. P o t r e b a n prenosivi okretni m o m e n t tarne spojke određuje se p r e m a jednadžbi (206): prenosivi okretni moment

T0 = (c{~\-c2) T

(207)

T0 u Nm

prenosivi okretni moment spojke,

6 j , c2 T u Nm

faktori udara prema vrsti pogonskih i radnih strojeva (tablica 90) nazivni okretni moment na spojki izračunat iz nazivne snage i brzine vrtnje.

Često je p o t r e b n o proklizavanjem tarnih površina spojke ubrzati mase gonjene strane t a k o da bi iz stanja mirovanja dostigle u vremenu t brzinu vrtnje n. Za to je p o t r e b n o da j e : okretni moment uključivanja 17*

7^==/^—+TR

(208)

260

7. Spojke T u u Nm / 2

J u kgm co u rad/s t u s TR u Nm

potreban okretni moment uključivanja spojke, faktor porasta koji se ravna prema brzini porasta sile ukapčanja (prema vrsti spojke i vremena pokretanja = 1,2 do 2), moment tromosti svih pokretnih dijelova reduciran na vratilo spojke, krajnja kutna brzina =2nn, sa n kao krajnjom brzinom vrtnje izra - 1 ženom u s . vrijeme uključivanja, moment trenja u ležajima, zupčanicima i sl. reduciran na vratilo spojke.

Za vrijeme proklizavanja spojke nastaje rad trenja, koji zagrijava spojku. Da bi zagrijavanje ostalo u dopustivim granicama, ne smije broj ukapčanja z u jedinici vremena prekoračiti toplinski kapacitet spojke. Toplinski kapacitet, k a o dopuštenu snagu trenja, daje proizvođač p r e m a načinu ugradnje (otvoreno ili zatvoreno), brzini vrtnje i veličini spojke. U t o k u r a d a spojke j e : co^

snaga trenja PR u Nm/h 0) u rad/s J, 7^, TR z u l/h

T

P r = ^ t J —

2

j

r

j~^ TU

-z

{209)

snaga trenja, kutna brzina vratila spojke, vidi objašnjenje uz jednadžbu (208), broj ukopčanja u jednom satu.

U j e d n a d ž b a m a (208) i (209) pretpostavlja se da se strojevi puštaju u rad u p r a z n o m h o d u (neopterećeni). Ako se puštanje vrši p o d opterećenjem, treba uzeti u obzir pogonski okretni m o m e n t (zbrajati).

Slika 287. Hidraulički upravljana lamelna tarna spojka (Ortlinghaus-JVerke Gmbh, Wermelskirchen/Rhld.)

K o d hidraulične spojke (sl. 287) se pokretanjem upravljačkog ventila spaja prostor cilindra b sa tlačnim vodom p u m p e za ulje. Klip c stlačuje pri tome p a k e t lamela a. Prekapčanjem upravljačkog ventila prazni se cilindar djelomično povratnim vodom bez pritiska. Tlačne opruge vraćaju klip u početni položaj.


261

Preostalo ulje u cilindru centrifugalnom silom aksijalno pritiskuje klip. Ukoliko taj pritisak prekorači silu u opruzi, spojka se s a m a od sebe u k o p č a v a ! Z b o g toga su kod takvih hidrauličnih spojki ograničene gornje brzine vrtnje. Upravljanje p o m o ć u električne struje pruža naročite prednosti, jer struja je svagdje na raspolaganju, a m o ž e m o je jednim pritiskom prekidača ukopčati ili iskopčati. A u t o m a t s k a upravljanja rade s k o n t a k t o r i m a ili relejima, elektronkama, tranzistorima, fotoćelijama, prstastim ili grebenastim kontaktima. Elektromagnetske spojke dijele se na spojke s kliznim kolutima i na spojke bez kliznih koluta. Elektromagnetske lamelne spojke m o g u biti takve da magnet ske silnice prolaze kroz lamele i takve gdje m a g n e t s k e silnice ne prolaze kroz lamele.

Slika 288. Elektromagnetska spojka s jednom tarnom površinom Slika 289. Elektromagnetska lamelna tarna spojka kod koje magnetske silnice prolaze kroz lamele, izvedba ZF (Siemens AG, Berlin/Munchen) a) magnet; b) kotva; c) lamele; d) klizni kolut; e) držač četkica

Elektromagnetska spojka s jednom tarnom površinom (sl. 288) odlikuje se svojom jednostavnom i robustnom konstrukcijom. Magnet a jedna je polovina spojke, druga polovina je kotva b. Na magnetima su učvršćeni klizni koluti c, koji preko ugljenih četkica dovode u svitke istosmjernu struju. Pri prolazu struje magnet privlači kotvu, koja tlači p r e m a tarnoj ploči d, te spaja o b a dijela stvarajući vezu silom. N a k o n prekida struje opruga / vraća kotvu u prvotni položaj. Za manje snage pokazale su se dobrim lamelne t a r n e spojke, kod kojih magnetske silnice prolaze kroz lamele (sl. 289). P a k e t lamela c leži između magneta a i kotve b, t a k o da magnetske silnice prolaze kroz paket lamela k a k o to pokazuje s točka-crtica iscrtana putanja na slici. Lamele se izrađuju od čelika koji se može magnetizirati, a moraju biti podmazivane. Spojka je uska i zauzima dosta malo prostora, ali zbog remanencije čeličnih tarnih

7. Spojke

262

površina troši u p r a z n o m h o d u relativno veliku snagu. P o t r e b n e su, nadalje, veoma t a n k e lamele, da se tok magnetskih silnica ne bi skrenuo prije kotve, tj. još u p a k e t u lamela. T a n k e lamele malog su toplinskog kapaciteta. Te spojke se najčešće upotrebljavaju u prijenosnicima alatnih strojeva, gdje treba ubrzati s a m o manje mase, a prazni h o d je ograničen, ili se vrši uz malu brzinu vrtnje. Z b o g rashladnog ulja se električna struja dovodi kliznim k o l u t i m a preko četkica od b r o n č a n e žice. Specifična snaga trenja organskih i anorganskih tarnih obloga može se k o d 2 jednopovršinskih i dvopovršinskih spojki uzeti približno sa « 1 3 0 0 0 N m / c m • h. Lamele k o d spojki s p r o t o k o m magnetskih silnica podmazivane uljem imaju 2 2 o k o 2100 N m / c m • h, a bez p r o t o k a o k o 4300 N m / c m • h. K o d elektromagnet ske zupčaste spojke (sl. 290) magnet a je j e d n a polovina spojke, a kotva b druga polovina. Obje polovine imaju čeono ozubljenje, koje se uključuje privlačenjem kotve. Za ove spojke ne vrijede j e d n a d ž b e (208) i (209), jer rade p o m o ć u veze oblikom, pa su p r e m a t o m e krute spojke. klizni

prsten

a

^

Slika 291. Elektromagnetska reverzibilna magnetska spojka

Za promjenu smjera vrtnje k o d vratila k o n s t r u i r a n e su specijalne spojke u kojima su mase, koje pri promjeni smjera vrtnje treba reverzirati, veoma male. Elektromagnetska reverzibilna spojka (sl. 291) sastoji se od dva elektromagneta, a\ i ai, koji se okreću stalno u s u p r o t n o m smjeru, pokretani zupčani k o m ili remenicom. S vanjske strane nalaze se t a r n e ploče b. Na sredini vratila stezno je spojena kotva c, koja nosi tarne obloge d. O b a m a g n e t a uležištena su aksijalno p o m i č n o . Ukapčanjem m a g n e t a a t privlači se kotva c, a m e đ u s o b n o se tlače tarne obloge d x i tarne ploče bx. P o m o ć u veze silom okreće se vratilo u smjeru I. N a k o n prekida struje opruge rastavljaju magnet od kotve. P r i ukap čanju m a g n e t a a 2 okreće se vratilo u smjeru //. P r i svakom preklapanju iz j e d n o g smjera vrtnje u drugi spojka m o r a usporiti rotaciju m a s a vratila i

7.3. Spojke za puštanje u rad

263

kotve i svih masa gonjene strane, a tek n a k o n toga ubrzati sve te mase u s u p r o t n o m smjeru. Spojka se pretežno upotrebljava za mijenjanje smjera r a d n o g h o d a stola dugih blanjalica. Dovođenjem željeznog p r a h a u magnetsko polje p r a h se magnetski povezuje u čvrstu masu. To svojstvo koristi se za spajanje na taj način, da se željezni p r a h dovede m e đ u magnetske polove pogonskog i gonjenog dijela spojke. Magnetske spojke sa željeznim prahom m o g u se upotrebljavati i za sporopokretne spojke. Sve elektromagnetske spojke upotrebljavaju istosmjernu struju, koja se naj češće dobiva iz mreže izmjenične ili trofazne struje preko selenskih ili silicijskih ispravljača. Uobičajeni priključni n a p o n i za jednopovrsinske i dvopovršinske spojke su 60, 110 ili 220 V, a za lamelne spojke 24 V. O k r e t n i m o m e n t kod tarnih i magnetskih spojki sa željeznim p r a h o m može se regulirati promjenom napona.

7.3. Spojka za puštanje u rad Visokoturažni elektromotori puštaju se vrlo teško u r a d p o d opterećenjem. K a d bi se m o t o r i gradili t a k o jaki da m o g u svladati velike m o m e n t e potrebne za pokretanje, bilo bi to k o d velikih rotacionih m a s a neekonomično, jer za vrijeme p o g o n a nije p o t r e b n a velika snaga m o t o r a . Z b o g toga se u postrojenje ugrađuju spojke za puštanje u rad, koje omogućuju da neopterećen m o t o r (najčešće s kratkospojenim r o t o r o m ) dobije veliku brzinu vrtnje. Tek n a k o n toga priključuje se okretni m o m e n t koji postepeno ubrzava mase. Rotaciona energija r o t o r a e l e k t r o m o t o r a p o t p o m a ž e proces puštanja u rad.

Slika 292. Način djelovanja spojke Pulvis (Schiitz & Co)

K a o spojke za puštanje u rad najčešće se upotrebljavaju jeftine i robustne centrifugalne spojke. One a u t o m a t s k i ukopčavaju spojku pri određenoj brzini vrtnje. E k o n o m i č n e su tek k a d je brzina vrtnje p r e k o 70 m i n - 1 , jer se tek o n d a m o g u postići potrebne centrifugalne sile. Djelovanjem centrifugalne sile spajaju se o b a dijela spojke p o m o ć u veze silom. Spojka Pulvis (sl. 292) punjena je kalibriranim čeličnim kuglicama. Pogon ska strana ima oblik dvaju krilaca, a gonjena ima zvonast oblik, s rebrima po cijelom unutarnjem obodu. Centrifugalne sile tlače čelične kuglice uz zvono.

7. Spojke

264

Ispred krilaca stvaraju se naslage (nanosi) kuglica koje ostvaruju vezu silom. Slično radi spojka Metalluk s čeličnim kuglicama promjera 5 do 10 mm, ovlažene uljem, i višekrilnim p o g o n s k i m k o l o m .

Slika 293. Čeljusna centrifugalna spojka (Friedr. Flender & Co., Bocholt)

Pogonski dio a čeljusne-centrifugalne spojke (sl. 293) nosi na svornjacima b okretljive čeljusti c, koje su tlačene o p r u g a m a d uz glavinu. K a d a brzina vrtnje dostigne o d r e đ e n u vrijednost, centrifugalna sila čeljusti savladava silu u oprugama, pa čeljusti tlače svojim tarnim o b l o g a m a e na vanjski prsten / gonjenog dijela spojke. T a k o se pokreće spojka p o m o ć u veze silom. P o m o ć u spojke s reguliranim puštanjem u r a d m o g u se bolje rješavati specifičnosti pogona, n a r o č i t o k o d -klipnih strojeva. Njihov okretni m o m e n t regulira se hidraulički ili električki. Turbohidraulična spojka Voith-Sinclair ima na pogonskoj strani r o t o r p u m p e k a o p r i m a r n o kolo, a na gonjenoj strani turbinski r o t o r k a o s e k u n d a r n o kolo. O b a rotora, p u m p e i turbine, zatvorena su u kućištu, koje je povezano s r o t o r o m p u m p e i napunjeno uljem. A k o je brzina vrtnje p u m p e , koja je pogonski dio spojke i turbine, sinhronizirana, djelovanjem centrifugalne sile u p r o s t o r u lopatica p u m p e i turbine stvorit će se prsten od ulja. K a d a zbog opterećenja na gonjenoj strani p a d n e brzina vrtnje u o d n o s u na pogonsku stranu, p o d djelovanjem centrifugalne sile struji ulje iz p r o s t o r a lopatica p u m p e u prostor turbinskih lopatica. Djelovanjem centrifugalnih sila daje ulje lopaticama turbine okretni m o m e n t . On se može regulirati p r o m j e n o m količine ulja. K a o spojke za puštanje u rad dolaze u obzir i elektromagnetske tarne spojke i elektromagnetske spojke sa željeznim prahom opisane u 7.2.2.

265

8.

REMENSKI I LANČANI PRIJENOSNICI

8.1. Prijenos plosnatim remenom 8.1.1. Način djelovanja i vrste Remenski prijenosi prenose sile i okretna gibanja između vratila, a naročito su prikladni za veće r a z m a k e osi vratila. Z b o g elastičnosti remena remenski

Slika 294. Način djelovanja obuhvatne trake (remena) na kočioni kolut a) kod malog obuhvatnog koluta fj; b) kod velikog obuhvatnog kuta

Da bi se pokazali odnosi sila i trenja (sl. 294 a) p r e k o okretljive reme nice a prebačen je remen b, zategnut silama F { i F 2 , (F^>F2), t a k o da remen s normalnim silama F n tlači na remenicu. Osim toga na remenicu tlači sila F B kočne papuče c. Sila F x teži da okrene remenicu u smjeru strelice, jer remen stvara na remenici silu trenja F R = Fl—F2. Najveće moguće sile trenja koje se javljaju na remenici djeluju na remen 27 (Fn • u) i na kočnu p a p u č u FB- uB. Koeficijenti u i u B su odgovarajući koeficijenti trenja mirovanja (trenje prianjanja). Vrtnji remenice suprotstavlja se o t p o r trenja F R B kočne papuče. P r e m a veličinama sila trenja mogući su slijedeći primjeri: 1. Sila trenja remena F R je manja od I (Fn • u), ali veća od sile trenja kočne p a p u č e FRB — F B • uB. Remen počinje da okreće remenicu, jer sila trenja reme na savladava silu trenja kočenja. Na kočnoj papuči trenje mirovanja prelazi u trenje klizanja. 2. Sila trenja remena F R je manja od moguće sile trenja kočne papuče FB- uB. Remenica se zaustavlja, a remen klizi po remenici a k o je F x — F2>E [Fa • p),

8. Remenski i lančani prijenosnici

266

ali se zaustavlja i o n d a a k o je F 1 — F2<2Z{Fn-p). U p r v o m slučaju trenje mirovanja r e m e n a prelazi u trenje klizanja (remen klizi). P o d 1 navedeni primjer služi za prijenos snage k o d remenskih prijenosa. J e d n a remenica pokreće drugu remenicu p o m o ć u remena, a pri t o m e m o r a da savlada njen okretni moment, koji odgovara gonjenom stroju. O b o d n u silu F gonjene remenice treba izjednačiti sa silom trenja kočenja F R B . P o d 2 navedeni primjer može se izbjeći a k o se remen odgovarajuće predzategne. Isto t a k o se povećanjem o b u h v a t n o g kuta j8, p r e m a slici 294b, povećava zbroj tlačnih sila F n i remen može povući veću o b o d n u silu. Razlika sila F x i F 2 j e d n a k a je o n d a vučnoj sili remena, i time je j e d n a k a o b o d n o j sili F koju treba prenijeti. Sposobnost remenskog prijenosa ravna se p r e m a veličinama zateznih sila F x i F2, koeficijentu trenja u i o b u h v a t n o m k u t u j8. P o m o ć u više matematike dolazi se za granični slučaj F x — F 2 = Z (Fn - u) do slijedeće povezanosti tih veličina, što je p o z n a t o k a o Eytelweinova jednadžba: najveća sila u remenu

F1 = F2 -

(210)

Fx, F2 u Nm sile u remenu, e = 2 , 7 1 8 . . . baza prirodnog logaritma, p koeficijent trenja između remena i remenice, /? u rad obuhvatni kut na remenici.

D i o r e m e n a između dvije remenice remenskog prijenosa koji vuče naziva se vučni ogranak, a drugi, povratni, slobodni ogranak r e m e n a (vidi sl. 295 a). P o t r e b n o predzatezanje r e m e n a ostvaruju se: 1. Vlastitom težinom remena u v o d o r a v n o m položaju (sl. 295 a). Z b o g provjesa od vlastite težine pojedini djelići r e m e n a svojom težinom stvaraju k o m p o n e n t e sila u u z d u ž n o m smjeru remena. Z a t o treba da je remen dovoljno dugačak, a r a z m a k vratila da bude a ^ 5 m . Vučni o g r a n a k treba da se nalazi na donjoj strani, k a k o bi se obuhvatni kut povećao, a ne smanjio. 2. Elastičnom manja od zateže pri potrebno

deformacijom remena (sl. 295b). Z a t e g n u t a duljina remena je pogonske duljine, što znači da se remen rasteže, a time prednavlačenju. Budući da se svaki remen v r e m e n o m trajno rasteže, ga je u određenim vremenskim r a z m a c i m a n a k n a d n o zatezati.

3. Zatezanjem remena pomicanjem pogonskog m o t o r a priteznicama (sl. 295c). 4. Zateznom remenicom (sl. 295 d), koja djelovanjem utega ili opruge tlači na povratni slobodni o g r a n a k remena. 5. Samozateznim uređajima (Sespa). P r i izvedbi p r e m a slici 295e, m o t o r se nalazi na o k r e t n o m postolju. Reaktivnim m o m e n t o m r o t o r a m o t o r a na ku ćište, zakreće se postolje u smjeru strelice i ostvaruje predzatezanje remena. Promjene opterećenja nepovoljno se odrazuju, te m o g u dovesti do nepo željnih vibracija. K o d izvedbe p r e m a slici 295 f m o t o r je opremljen zupčanim prijenosnikom kojeg se može zakretati. Remenica sačinjava s drugim zupča-

8.1. Prijenos plosnatim remenom

267

nikom j e d n u cjelinu i može se okretati o k o osovine m o t o r a . Remen se zateže zbog reaktivne sile na zubu, jer o n a okreće zakretnu polugu s protivno smjeru okretanja remenice.

Slika 295. Princip zatezanja pogonskog remenja a) vlastitom težinom remena; b) navlačenjem remena pod predzatezanjem; c) pomicanjem pogonskog motora pomoću priteznica; d) zateznom remenicom; e) pomoću momenta izazvanog težinom motora; f) pomoću obodne sile zupčanog prijenosnika

268

Slika 296 pokazuje tok sila F x i F 2 na r e m e n s k o m prijenosu u toku p o g o n a . Z b o g boljeg pregleda sile su n a c r t a n e zaokrenute za 90°. Za vrijeme d o k remen prelazi p r e k o pogonske remenice smanjuje se zatezna sila F 1 na F2, te nastaje rasterećenje, a remen se skraćuje. O b r n u t o , pri prijelazu remena p r e k o gonjene remenice povećava se zatezna sila od F 2 na F l 5 remen se produljuje. N e p r e k i d n o skraćivanje i produljivanje r e m e n a dovodi do malog puzanja remena, elastičnog puzanja, koje se očituje k a o razlika o b o d n e brzine obiju remenica. Puzanje iznosi 1 do 2% i može se najčešće zanemariti u p r o r a č u n i m a . Z b o g puzanja remena površine remenica moraju biti glatke, k a k o bi habanje r e m e n a ostalo u snošljivim granicama. Ako je sila F koja se prenosi veća od sile o t p o r a trenja F R , o n d a dolazi do klizanja r e m e n a po manjoj remenici.

i-«

a

»-J

Slika 296. Tok sila na remenskom prijenosu u toku rada

Slika 297. Djelovanje centrifugalne sile na remen u toku rada a) centrifugalne sile na pojedinim dijelovima remena (/•', = re/ullirajuća centrifugalna sila); b) cilindrična remenica; c) obla remenica

Z b o g nejednolikih duljina r u b o v a r e m e n a on nastoji da uslijed centrifugalne sile silazi b o č n o s remenice (sl. 297 b). Ako obje remenice, ili b a r e m jednu, izradimo zaobljeno (bombirano), centrifugalna sila tjera remen p r e m a najvećem promjeru, tj. sredini remenice (sl. 297c).

8.1.

Prijenos plosnatim remenom

269

Za razne slučajeve p o g o n a postoje: Otvoreni remenski prijenos (sl. 298 a). Za njega je najpogodniji vodoravan položaj, tako da je s donje strane vučni ogranak, a s gornje strane slobodni ogranak, koji svojom težinom stvara provijes i na taj način povećava obuhvatni kut. U o k o m i t o m položaju na remen djeluje težina remena gornje remenice k a o sila predzatezanja, a na remenu donje remenice te sile u t o m slučaju nema.

Slika 298. Vrste remenskih prijenosa a) otvoreni prijenos; b) križni prijenos; c) polukrižni prijenos; dj prijenos stepenastim remenicama; e) prijenos pogonskom i slobodnom remenicom;/) prijenos zateznom remenicom

2. Križni remenski prijenos (sl. 298 b) upotrebljava se za prijenos snage pri s u p r o t n o m smjeru okretanja vratila. Z b o g križanja remena povećava se obuhvatni kut, a križni remen manje naginje klizanju. Neizbježno dodirivanje kliznih ploha na mjestima križanja dovodi do štetnog trošenja. 3. Polukrižni remenski prijenos (sl. 298c) upotrebljava se za prijenos snage kod mimosmjernih vratila. O b u h v a t n i kut je obično veći od 180°. M o ž e se izvoditi samo s cilindričnim remenicama. Uski remeni bolje se prilagođuju, jer nejednolikost remena raste s njegovom širinom. 4. Prijenos stepenastim remenicama (sl. 298 d), otvoreni ili križni. Upotrebljava se za prijenos snage s promjenljivom brzinom vrtnje. Poželjno je da su pojedini stepeni zaobljeni (bombirani), k a k o ne bi došlo do ribanja remena na rubovima remenice. 5. Prijenos pomoću pogonske i slobodne {jalove) remenice (sl. 298 e), otvoreni ili križni, omogućuje isključenje gornjeg stroja pri daljnjem r a d u pogona. Za vrijeme rada remen se p o m o ć u vilice može prebaciti od pogonske na slobodnu remenicu i o b r n u t o . U blizini mjesta gdje remen nailazi na remenicu

270

(V. Remenski i lančani prijenosnici

je sila pomicanja vilice najmanja. Obje remenice se najčešće izrađuju zaobljeno (bombirano), a slobodna remenica je s nešto manjim promjerom od pogonske, k a k o bi u praznu h o d u remen bio manje zategnut. 6.

Remenski prijenos pomoću zatezne remenice (sl. 298 f) upotrebljava se pri malom r a z m a k u osi i velikom prijenosnom odnosu, k a d a otvoreni remenski prijenos zbog premalog o b u h v a t a remenica ne bi zadovoljio. Na povratni slobodni ogranak remena stavlja se zatezna remenica, koja zateže remen vlastitom težinom, utezima ili o p r u g a m a , te na taj način kod obje remenice povećava obuhvatni kut. N a s u p r o t drugim m e t o d a m a , ovdje se može točno odrediti veličina predzatezanja remena. O n a se ne mijenja i n a k o n trajne deformacije remena, jer zatezna remenica slijedi produljena. D o d a t n o naprezanje na savijanje u s u p r o t n o m smjeru zbog zatezne remenice skraćuje trajnost reme na. Zatezna remenica ne smije biti zato manja od male remenice, a osim toga m o r a biti cilindrična, k a k o bi se izbjeglo daljnje savijanje remena. Remenski prijenosi sa zateznim remenicama su skuplji nego obični otvoreni remenski prijenosi.

8.1.2. Materijal remenja i način spajanja Najvažniji zahtjevi koji se postavljaju na materijal remenja jesu: dobra adhezija između remena i remenice (velik koeficijent trenja), velika čvrstoća na kidanje, velika elastičnost s m a l o m trajnom deformacijom, velika dinamička izdržljivost na savijanje, neosjetljivost na atmosferske utjecaje, na ulja, a po mogućnosti i na kemikalije. Svi ovi zahtjevi ne m o g u se ostvariti s jednim materijalom. y

U zadnje vrijeme izrađuje se remenje od umjetnih masa i višeslojnog materijala, koji otvaraju široke mogućnosti primjene. Materijali za plosnate remene pretežno su: 1. Koža, koja ima koeficijente trenja koji drugi materijali jedva m o g u doseći. Za izradu k o ž n a t o g remenja upotrebljava se goveđa poleđina (goveđa koža s hrpta), koja se štavi ili biljnim štavilima ili štavilom kromovih soli. Prvim p o s t u p k o m dobiva se obična, a u drugim kromova koža. Kožnati remen stavljen biljnim štavilom označava se sa (L), a k r o m o v o m soli sa (C). Za manje opterećene remenske prijenose upotrebljava se obični kožni remen. K r o m n i remen je čvršći i može raditi u zraku sa 6 0 % vlage. P r e m a sadržaju masti u koži razlikuje se standardna koža (S), gipka koža (G) i vrlo gipka koža ( H G ) . S-koža dolazi u obzir kod manjih brzina remena, kod p o g o n a koji se isključuju i kod grubih pogona. G-koža je za normalne i križne prijenose, i prijenose p o m o ć u koničnih remenica. H G - k o ž a je p r i k l a d n a za sve vrste pogona, a to znači za velike brzine, velike savojne učestalosti, mali razmak vratila, i mali obuhvatni kut, za zatezne remenice i polukrižne remenske prijenose.

8.1.


271

Nadalje se razlikuje suho izduljena koža (T) i mokro izduljena koža (N). O v a druga očituje u p o g o n u manju plastičnu (trajnu) deformaciju. 2.

Tkanine od organskog ili sintetičkog materijala. U prvu grupu spadaju pamuk, celulozna vuna, životinjske dlake (dlake od deve i koze), konoplja (kudelja), lan, prirodna svila, a u drugu grupu umjetna svila, najlon i perlon. T k a n o remenje ima, n a s u p r o t kožnatom, jednoliku strukturu, a može se izraditi u obliku beskonačne trake, zbog čega im je mirniji rad. Remeni od t k a n i n a osjetljiviji su na rubove i već mala oštećenja m o g u dovesti do njegova kidanja. Razne debljine remena dobivaju se slaganjem više slojeva tkanina, koje se vežu šivanjem, lijepljenjem p o m o ć u balate ili gutaperke, ili vulkaniziranjem gumom. Najčešće se upotrebljava remenje od balate. Balata se dobiva kao mliječni sok j e d n o g tropskog drveta, koji sasušen daje elastično ljepilo čime se lijepe slojevi složenih p a m u č n i h tkanina. Remeni od balata su dva do tri p u t a čvršći od kožnatih remena. Neprikladni su u toplim prostorijama, osjetljivi su na ulje i benzin, a neosjet ljivi na vlagu i prašinu. Ako k a u č u k služi k a o vezivni materijal, govori se o gumenom remenju (remen guma-tkanina). Ako se navulkanizira t a n a k zaštitni sloj bune ili perbunana, mogu postati o t p o r n i protiv ulja i benzina i mogu raditi na temperaturi od 70 do 80 °C, a neosjetljivi su protiv vlage i prašine. Budući da su specifički teži nego remenje od kože i balate, stvaraju veće centrifugalne sile pri prijelazu preko remenica.

3.

Umjetne mase k a o poliamid, najlon i perlon. Rijetko se upotrebljava remenje samo od jedne jedine umjetne mase. Najčešće je to j e d n a beskonačna najlonska traka, koja je zbog povećanja koeficijenta trenja prevučena umjet n o m g u m o m . T a k o v o remenje je veoma čvrsto i radi praktički bez deforma cija. M o g u se zato postići brzine remena do 100 m/s. V e o m a su savitljivi i neosjetljivi p r e m a mazivima i atmosferskim utjecajima. P r e m a novim postupcima spaja se koža i umjetne mase u višeslojni remen. Takav višeslojni plosnati remen sastoji se od j e d n o g sloja k r o m n e kože, koja je u dodiru s remenicom i ima velik koeficijent trenja, jednog sloja najlona velike vlačne čvrstoće, te j e d n o g pokrivnog gornjeg sloja od k r o m n e kože ili gumirane tekstilne tkanine. Gornji pokrivni sloj može, međutim, otpasti. Visokovrijedno višeslojno remenje pušta proizvođač da neko određeno vrijeme radi da bi se rasteglo, pa da u pogonu radi praktički bez puzanja.

Krajevi remena vežu se šivanjem, lijepljenjem ili se mehanički spajaju u beskonačnu traku. I a k o je ljepljenje najbolje i najsigurnije, ipak se najviše remenja sastavlja spajalicama, k a k o bi se u slučaju potrebe moglo n a k o n trajne deformacije obaviti skraćivanje ili demontaža.

272


Žičane spajalice (sl. 299 a) su najjednostavnije. Krajevi remena dobivaju žičane zavojnice koje se m e đ u s o b n o tako postave da kroz njih može proći kožnati zatik, koji zglobno povezuje krajeve. K a o d o b r e pokazale *su se i spajalice u obliku kuke (sl. 299 b), te kandžaste spajalice (sl. 299 c). U principu, spajalice u obliku kuke odgovaraju žicanim spajalicama. Umjesto zavojnica utisnute su kuke. K a n d ž a s t e spajalice stvaraju k r u t u vezu. Postoji još čitav niz spajalica za remenje koje se ovdje neće razmatrati.

Slika 299. Spajanje remena a) Žičana spajalica; b) Spajalice u obliku kuka; c) Kandžasta spajalica

8.1.3. Cilindrične remenice Remenice se izrađuju najčešće od sivog lijeva, čeličnog lijeva, lakih metala, od čeličnih poluproizvoda, k a o zavarena konstrukcija. Glavne mjere (tablica 91) su standardizirane p r e m a D I N 111 (JUS M.C1.231, 241 i 242). Vijenci (sl. 297) se izrađuju cilindrični ili zaobljeni (bombirani). K o d zaobljenih remenica m o r a se remen n a k n a d n o prilagoditi (priljubiti) zaobljenju. K o d k o ž n a t o g remenja se u pravilu za pogonsku remenicu predviđa ravna cilindrična, a za gonjenu zaobljena remenica. Pri brzini remena preko 30 m/s uzimaju se obje remenice zaobljene. Za remenje od tekstila i umjetnih masa dovoljne su cilindrične remenice. Remenice se moraju okretati a da se ne zanašaju. Remenice treba uravnotežavati statički, a pri brzini od preko 25 m/s i dinamički. Za o b o d n e brzine do 35 m/s zadovoljavaju remenice od sivog lijeva, a iznad toga remenice su od čeličnog lijeva ili čelika. Ako su potrebne zamašne mase, upotrebljavaju se remenice s velikom težinom vijenca.

a) ZZZZZZj

m — 1 —

Slika 300. Remenice s rebrom koje povezuju vijenac i glavinu a) simetrični položaj glavine; b) nesimetrični položaj glavine kod konzolnog uležištenja remenice; c) s okruglim otvorima na poprečnom rebru; d) zavarena izvedba

Razne remenice prikazane na slikama 300 do 302 mogu, p r e m a ugradnji, biti jednodjelne ili dvodjelne. Manje remenice dobivaju poprečna rebra koja

8.1.

273


povezuju vijenac i glavinu (sl. 300), a veće 3 do 8 paoka (sl. 301). Na temelju iskustva se kod proračuna broj paoka zaokružuje na veću vrijednost: (211)

Slika 301. Veće remenice od sivog lijeva: a) jednodjelna; b) dvodjelna

Presjek paoka najčešće je eliptičan s o d n o s o m duljina osi aja2 = 2 do 2,5

(sl. 301).

Opasni presjek p a o k a provjerava se na savijanje. P r e m a iskustvu pretpo stavlja se da z/3 p a o k a nose, a da o b o d n a sila F u stvara m o m e n t savijanja. T a d a je: savojno

naprezanje

(212)

W-z/3

<7f u N/mm 2 savojno naprezanje u najopasnijem presjeku paoka, Fu u N vlačno naprezanje remena = obodna sila na remenici, y u mm krak od sile Fu do opasnog presjeka, W u mm 3

moment

z

«0,1 a\-a2, broj paoka.

otpora

presjeka

paoka za eliptički

presjek

%

=—a\-a2

K a o dopušteno savojno naprezanje može se uzeti a f d o p ~ 0,2
274

strukih p a o k a (sl. 301b). Polupaoci se izrađuju debljine a 3 = 0 , 6 a , . Širina površine koja se n a k o n lijevanja lomi je ^ 5 m r a . Uobičajeni promjer vijka

za spajanje je

LN u mm w u mm

dS^0,2

VLN-w + 7 mm

(213)

duljina glavine, debljina glavine.

Ako je širina remenice 5 > 0 , 1 D + 2 0 0 m m , o n d a se stavlja dva reda paoka u r a z m a k u od 0,5 do 0,6 B (sl. 302). Uobičajena duljina glavine k o d remenica j e : L N ^ 1 , 2 do 1,5 d. Debljina vijenca cilindrične remenice

fe^0,005

Debljina vijenca zaobljene remenice

D + 2mm,

(214)

k«0,003 D + 3 mm,

(215)

Tablica 91. Glavne mjere remenice u mm prema D I N 111 (JUS M.C1.231, 241 i 242) Širina vijenca B 25

3 2

20

25

40

50

63

80

100

32

40

50

71

90

125

140

160

180

200

224

250

280

315

355

400

180

200

224

250

280

315

355

0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2

0,6 0,6 0,8 0,8 1 1

0,6 0,6 0,8 0,8 1

1,2 1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5

1,2 1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3 3 3,5 3,5 4 4

0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 1,2 .1,5 1,5 2 2

1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3

1,2 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5 3 3,5 4 4 5 5 6

Najveća širina remena b 112

125

140

160

Visina zaobljenosti h 40 50 63 71 80 90 100 112 125 140 160 180 200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000

0,3 0,3

0,3 0,3 0,3

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1 1 1 1 1

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 ]

1

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8

0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8

0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 1,2 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5

0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 1,2 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2 2 2,5 2,5

0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 1,2 1,5 1,5 2 2 2 2 2 2 2 2,5 2,5 3 3

0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 0,8 1 1 1,2 1,2 1,5 1,5 2 2 2 2 2 2 2 2,5 2,5 3 3

1,2 1,5' 1,5 2 2 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5

1

2,5 2,5 3 3 3 3,5 3,5 4 4

3,5 4 4 5 5

275

(V./. Prijenos plosnatim remenom

Debljina

glavine

w = 0,4d+10 do

15 m m .

(216)

Slika 302. Dvodjelna remenica sa dva reda paoka

Slika 303. Uređaji na slobodnoj remenici a) dvodjelna slobodna remenica uležištena pomoću dvodjelnih kliznih blazina; b) slobodna remenica uležištena pomoću kugličnih ležaja

Slobodne remenice dobivaju ležajne tuljke, uljevke iz bijele kovine, olovne bronce ili valjne ležaje (sl. 303).

8.1.4. Proračun Pod prijenosnim omjerom podrazumijeva se o d n o s brzina vrtnje remenica: prijenosni omjer u n2 u Dt u D2 u

min-1 min-1 m m

i—-nl/n2^D2/Dl

(217)

brzina vrtnje male remenice, brzina vrtnje velike remenice, promjer male remenice, promjer velike remenice.

Uobičajeni su: i ^ 6 za otvorene prijenose, i ^ 1 5 za prijenose sa zateznom remenicom, i ^ 20 za višeslojno remenje. 18*

276


Okretni m o m e n t male remenice dobiva se iz snage i brzine vrtnje: Okretni moment male remenice

Tl=P/col

(218)

Ti u Nm P u W

okretni moment male remenice, snaga koja se prenosi,

kutna brzina male remenice —2n • ny sa n, u s - 1 .

Brzina remena

v u m/s Đ , , D2 u m Ki, K2 u m «!, n 2 u s _ 1 a>i, co2 u rad/s

u ^ D , • n• n, =R, • co, ~ D 2 • n • n2 = R2- a>2

(219)

brzina remena « obodna brzina obaju remenica, promjeri remenica, polumjeri remenica, brzina vrtnje remenica, kutne brzine remenica.

Obuhvatni kut k o d male remenice izračunava se za:

P 2 ~ \ cos—=— 2 2a . 0-180° Dx+D2 sin =— 2 2a D

otvoreni prijenos , krizni prijenos DY, D2 a u m

D

(220) (221)

vidi legendu za jednadžbu (219), razmak osi (vidi sl. 296, str. 268).

Remen j e n a v u č n o m ogranku opterećen v u č n o m silom F t vlačnim naprezanjem ox. P r i prijelazu preko remenica remen je savijan i opterećen sa crf na savijanje. Pri prrjeazu preko remenica remen se i dalje zateže sa crc zbog centrifugalne sile. Najveće vlačno naprezanje u remenu je a— o x + a { + oc. O v o naprezanje može biti najviše toliko koliko iznosi d o p u š t e n o naprezanje <7 za materijal r e m e n a (tablica 92) i p r e m a t o m e vrijedi za granični slučaj d a je c r = < 7 d o p . P o d ovom pretpostavkom naprezanje u vučnom ogranku iznosi c r l d o p = adop — {a(+ ac). Uvrštavanjem odgovarajućih veličina dpbiva se: dop

Dopušteno

naprezanje u

vlačnom

ogranku

remena

" . - = ^ - ( ^ . ^ + ^ • ^ 0 , 1 N/cm«) tfidop

U

N/cm 2

crdop u N/cm Ef u N/cm 2 s u cm Dy u cm q u kg/dm 3 v u m/s

2

(222)

dopušteno naprezanje vučnog ogranka, dopušteno vlačno naprezanje za materijal remena prema tablici 92, savojni modul elastičnosti materijala remena prema tablici 92, debljina remena, promjer male remenice, gustoća materijala remena prema tablici 92, brzina remena.

Da remen ne bi bio prekomjerno savijan i time se kratio njegov vijek trajanja, p o t r e b n o je da se ne prekoračuje odnos s/Dx d a n u tablici 92 za razne materijale remenja. Debljina remena s je veličina koja zalisi od materijala (vidi tablicu 92).

Tablica 92. Tehnički podaci (srednje vrijednosti) plosnatih remena Dopuštene vrijednosti

Kožnati remen

Vrst remena s mm

i'

N/cm

2

N/cm

2

N/cm

2

P 3 kg/dm

m/s

a 2 N/cm

fo l/s

s/D,

t °C

0,033

35

2500

25000

7000

1,0

V(suho)

Standardni

S

3 . . . 20

30

400

5

Gipki

G

3 . . . 20

40

450

10

0,04

35

3000

35000

6000

0,95

HGL

3 . . . 20

50

550

25

0,05

45

3500

45000

5000

0,9

HGC

3 . . . 20

50

600

25

0,05

70

3750

45000

5000

0,9

Guma-balata-pamuk

3... 8

40

440

30

0,035

45

5500

80000

5000

1,2

0,5

Guma-pamuk

3...7

40

400

30

0,033

70

5300

90000

5000

1,25

0,5

Balata-pamuk

3...8

40

440

30

0,04

40

5800

120000

5000

1,25

0,5

Balata-uže od korda

4 i 5

40

520

20

0,05

40

6800

135000

3000

1,25

0,5

Umjetna svila, impregnirana

2 . . . 18

50

420

40

0,04

70

5000

4000

1,0

0,35

Celulozna vuna (češljana)

2 . . . 10

50

400

40

0,04

70

5000

4000

1,1

0,8

Pamuk

4 . . . 12

50

370

40

0,05

70

4200

95000

4000

1,3

0,3

Devina dlaka

3 . . .6

50

400

30

0,05

70

3500

45000

4000

1,1

0,3

Lan-ramija-Reyon i prirodna svila (beskrajno tkano)

0 , 4 . . . 12

60

900

80

0,06

70

> 10000

4000

0,95

0,3

Nylon, perlon

0,4 . . . 5

65

1900

80

0,04

75

20000

25000

1,1

0,15

1900

80

0,01

60

20000

25000

25000

1,15

vidi koža

1900

80

0,01

75

20000

25000

25000

1,15

0,75

Jednadžba 223

Tekstino remenje

Tkano remenje

Veoma gipki

Remenje od umjetnog mate rijala kao višeslojni s vlačnim slojem od nvlona, perlona ili poliamida

koža Tarni sloj

1 . . .4') 80 . . . 100

guma

1

1 . ..4 )

') Debljina vlačnog sloja od umjetnog materijala. Na to se dodaje 1,3 mm kod jednostrane obloge, a 2,6 mm kod dvostrane obloge od kože ili gume. K a o proračunski presjek uzima se samo vlačni sloj remena.


278 Tablica 93. Faktor opterećenja c, za strojeve raznih vrsta, snaga i zaleta Vrst stroja

Male tokarilice, strojevi za okruglo brušenje, glodalice, bušilice i centrifuge

1 . . . 0,9

T flcflTii nnoTini

Srednje tokarilice, brusilice, glodalice, centrifugalne sisaljke, puhala, transportne trake, rotacioni tiskarski strojevi Grupni pogoni. Velike tokarilice, automatske tokarilice, brusilice za ravno brušenje, glodalice, bušilice, štance, brzohode preše, strojevi za obradu drveta (osim pile jarmače), kružne pile u poljoprivredi i građevinarstvu, tekstilni strojevi (osim tkalačkih stanova), holenderi, trgalice, tiskarski strojevi, miješalice, gnječilice, strojevi za pranje, strojevi za mesnu industriju, hladnjače, vršalice, mlinovi za žito i stočnu hranu, velike centrifuge ^rpnnii

0,8

nnonni

Dubilice, brzohodne blanjalice, male i srednje preše za tlačenje i izvlačenje, mali valjački stanovi, provlačilice, tiještilice, stapni kompresori, stapne sisaljke, tkalački stanovi za lake tkanine, veliki strojevi za pranje, miješalice i mlinovi za cement, pile jarmače (gater), kružne pile u poljoprivredi i građevinarstvu, strojevi u ciglanama, strojevi za usitnjavanje materijala srednje tvrdoće

Teški

0,9 . . . 0,85

pogoni

Snaga

Stapne sisaljke kod naročito teškog pogona (npr. odvodnjavanje gradova), srednje valjačke stanove, tkalačke stanove za teške tkanine, strojevi za usitnjavanje tvrdog materijala, mlinovi na kugle, mlinovi čekićari, drobilice ili strojevi s trenutnom promjenom okretaja ili podizaja s velikim masama (bez zamašnjaka) npr. teške blanjalice ili strojevi za ravno brušenje

0,6

Strojevi s teškim uravnoteženim masama ili s veoma promjenljivim otporima pri radu, npr. teški valjački stanovi i slično

0,5

D o b r o procjenjivo, promjene male Teže procjenjivo ili kratkotrajna opterećenja Kratkotrajno opterećenje do 5 0 % Dulje preopterećenje do 50%, a kraće do 100% Dulja preopterećenja do 100%, a kraća do 150%

0,9 0,8 0.7 0,6 0,5

Zalet

Ubrzanje masa

0,7

Vrlo malo M a l o i kratkotrajno M a l o pri maloj učestalosti ukapčanja M a l o pri velikoj učestalosti ukapčanja Srednje veliko pri maloj učestalosti ukapčanja Srednje veliko pri velikoj učestalosti ukapčanja Veliko i kratkotrajno Veliko i dugotrajno

Izravno ukapčanje

Spoj zvijezda-trokut

1 . . . 0,9 0,9 0,9 . . . 0,85 0,8 0,7 0,6

1 . . . 0,9 1 . . . 0,9 0,9 0,9 . . . 0,8 0,8 0,7 0,6 0,5

S pokretačem 1 . . . 0,9 l . . . 0,9 1 . . . 0,9 0,9 0,9 0,8 0,7

Samo ako su poznata vršna opterećenja pri zaletu i pogonu i ako je remen prema njima proračunat, tada mogu otpasti gornje vrijednosti za cx. U t o m slučaju se za korekcioni faktor odabire c, = 1 . . . 0,9. Inače za fj treba birati najmanju vrijednost prema vrsti stroja, snazi i načinu zaleta!

Tablica 94. Korekcioni faktori c 2 i c 3 za uvjete okoline i položaj prijenosnika Uvjeti okoline

c2

Suhi zrak, normalne promjene vlage i temperature Velike i brze promjene vlage i temperature Hermetično zatvoreno. Ulje u atmosferi, tako da se vremenom stvara naslaga. Povremeno uljne kapljice. Prašnjiv zrak. Opasnost od električnog naboja Vrlo jake, spore promjene' vlage i temperature. Stalno mokra prostorija

1 0.9 0,8 0,7

Smještaj pogona c 3 K o s o pod 45° 0,9

okomito-uspravan 0,8

Pogon vodoravan, c pterećeni dio remena gore dolje 0,9

1

polukrižarii 0,8

279

8.1. Prijenos plosnatim remenom

P o k a z a l o se da koeficijent trenja kožnog remena, k a o i o n o g koji ima s a m o dodirni kožni sloj, nije k o n s t a n t a n već raste s b r z i n o m remena. To je zbog toga što remen pri većim brzinama ima manje vremena za svoje produljivanje i skraćivanje na r e m e n i c a m a i zato manje puže, dakle bolje prianja. v pizz 0,22+f——

Koeficijent trenja za kožne remene iznosi /

(223)

faktor prianjanja —0,012 pri radu na unutarnjoj strani kože (normalni slučaj!), = 0 , 0 2 pri radu na vanjskoj strani, brzina remena.

v u m/s

U graničnom se slučaju m o ž e prenijeti vlačna sila F = Fl—F2 (vidi Ako se ovo svede na jedinicu širine remena, dobiva se specifična s vlačna sila F^ = F/bxr1 • s— o2- > gdje b znači Širinu remena, a s remena. P o m o ć u Eytelweinove j e d n a d ž b e može se izračunati snaga u graničnom slučaju može prenositi r e m e n o m širine 1 c m :

sl. 296). nazivna debljinu koja se

P N = F N • v — crldop • s ^ 1 — ^ v

(224)

specifična nazivna snaga PN u W/cm o'idop

u

N/cm 2

s u cm p /J u rad v u m/s

korisna snaga koja se u graničnom slučaju može prenositi po cm širine remena, dopušteno naprezanje u vučnom ogranku prema jednadžbi (222), debljina remena, koeficijent trenja prema tablici 92, obuhvatni kut na maloj remenici [jednadžba (220), odnosno (221)], brzina remena prema jednadžbi (219).

P r e m a ovoj specifičnoj nazivnoj snazi ne smije se još odrediti širinu r e m e n a ; treba uzeti u obzir i moguće preopterećenje, uvjete okoline, te stanje pogona. Stvarno p o t r e b n u širinu remena treba izračunati iz j e d n a d ž b e : širina remena

b=— ° n

b u cm P u kW FN u kVV/cm cx c2 c3

P '

c

i

'

C

2

'

C

3

(225)

potrebna širina remena, snaga koja se prenosi, specifična nazivna snaga remena prema jednadžbi (224), faktor opterećenja zavisan od vrste stroja, snage i načina ubrzavanja, prema tablici 93, korekcioni faktor za uvijete okoline prema tablici 94, korekcioni faktor za vrst pogona prema tablici 94 (za pogone sa zateznim remenicama je c 3 = 1).

Unutarnja duljina remena k o d otvorenog prijenosa

D, D7 B 1^ = 6 —- + (2it-P) -y + 2a • sin ^

kriznog prijenosa

1^ = 0

+ 2a • sin ^

(226) (227)

280

8. Remenski i lančani prijenosnici Lu u mm fi u rad D x u mm D2 u mm a u mm

nominalna duljina remena (unutarnja duljina remena), obuhvatni kut kod male remenice, promjer male remenice, promjer velike remenice, razmak osi.

Kod polukrižnih prijenosa remena, zateznih remenica i sličnih prijenosa, treba na odgovarajući način izračunati duljinu remena. U tablici 95 date su standardne

unutarnja

duljine

beskonačnog

remenja,

mjerene

pri

početnom

montažnom zatezanju. Razmak osi treba tako podešavati da se održava unutarnja duljina. Kod nedovoljno elastičnih remena treba bezuvjetno predvidjeti mogućnost nastavljanja razmaka osi a, osobito kod kratkih prijenosa ili beskonačnog remenja, npr. pomoću priteznica. Mogućnost mijenjanja razmaka osi treba da iznosi najmanje + 3 % do —1,5% duljine remena. Mogućnost podešavanja razmaka osi može se zanemariti kod remena od poliestera ili poliamida. Pod savojnom učestalošću podrazumijeva se broj prijelaza svakog pojedi nog djelića remena preko remenice u jedinici vremena. To znači da remen iz pravca ulazi na zakrivljenu plohu remenice, a s nje se ponovo savija u pravac: savojna

učestalost

(228)

f^v-Z/L,

1 savojna učestalost remena, /s u s v u m/s brzina remena, broj remenica u pogonu, Z L u m unutarnja duljina remena [jednadžba (226), odn. (227)].

Slika 304. Nastajanje sile koja opterećuje vratilo

Savojna učestalost određuje trajnost remena. Zbog toga treba nastojati da se ne prekorači dopuštena učestalost savijanja prema tablici 92. Sile u ograncima Fx i F2 daju rezultirajuću silu osi FA, koju moraju preuzeti vratila (sl. 304). Budući da se zbog najčešće nedovoljno poznatih sila predzatezanja u remenu ne može točno izračunati sila osi, uzima se po iskustvu: Tablica 95. Unutarnje duljine L a u mm za beskrajno plosnato remenje prema D I N 387 ( J U S M.C1.231 i 232) (suho i masno) i ISO-preporuke R 6 3 (masno) 250* 265 280* 300 315* 335

355* 375 400* 425 450* 475

500* 530 560* 600 630* 670

710* 750 800* 850 900* 950

1000* 1060 1120* 1180 1250* 1320

* unutarnje duljine kojima treba davati prednost.

1400* 1500 1600* 1700 1800* 1900

2000* 2120 2240* 2360 2500* 2650

2800* 3000 3150* 3350 3550* 3750

4000* 4250 4500* 4750 5000* 5300

5600* 6000 6300* 6700 7100* 7500

8000* 8500 9000* 9500 10000*

281

(V.7. Prijenos plosnatim remenom

kod predzatezanja remena elastičnom deformacijom remena FA?z4F, kod zatezanja remena FA&3F, a kod zatezne remenice FA^2F, ako F — P/v označa va vučnu silu (= o b o d n u silu, sl. 304).

8.1.5. Remenski prijenos sa zateznom remenicom Prijenos zateznom remenicom u o d n o s u na otvoreni prijenos pruža slije deće prednosti: manje predzatezanje, a u t o m a t s k o izjednačivanje duljine remena, veći obuhvatni kut, manja opterećenost remena pri maloj snazi i u stanju mirovanja, k a d a se zatezna remenica odigne. Nedostaci: brz z a m o r zbog naizmjeničnog savijanja remena, veća savojna učestalost zbog zatezne remenice i zbog često m a l o g r a z m a k a vratila.

Slika 305. Shema remenskog prijenosa sa zateznom remenicom

Slika 305 pokazuje shematski remenski p o g o n sa zateznom remenicom. I za njegov p r o r a č u n vrijedi poglavlje 8.1.4. Promjer zatezne remenice treba da bude što veći, da remen ne bi bio prejako savijan. Z a t o se promjer odabire tako da ne b u d e manji od promjera male remenice. Zatezna' remenica m o r a biti uvijek cilindrična, k a k o bi se izbjeglo savijanje remena po širini. Ako su, međutim, obje remenice cilindrične, može se zbog p o t r e b n o g vođenja remena učiniti iznimka. Zateznu remenicu treba postaviti na slobodni povratni ogranak remena, jer je naprezanje na v u č n o m ogranku veće. Osim toga se ne smije zateznu remenicu staviti preblizu remenicama, k a k o bi se remen m o g a o oporaviti od jednog savijanja do savijanja u protivnom smjeru. Uobičajena j e : udaljenost e ^

1

^

zatezne 3

(229a)

remenice ili

^Dx+D3

ai

(229 b )

282


K o d remenica do D, = 500 mm uzima se e x = 250 do 300 mm, kod dvostru kih i višestrukih remena, kao i za D ^ S O O m m uzima se e ! = 4 0 0 do 500 mm. Uvijek treba da je e2>ex! Duljinu remena treba tako o d a b r a t i da je obuhvatni kut B dovoljno velik (uobičajeno j3«180°) i da s a m a zatezna remenica dovoljno j a k o zakrene remen (uobičajeno 2 ^ = 1 2 0 ° ) . K o d velikog k u t a ep već malo raste zanje remena zahtijeva povećanje utega.

Slika 306. Zatezna remenica opterećena oprugom {Heinrich Desch KG, Neheim/ Htisten)

Tlačna sila F 3 zatezne remenice m o r a da bude t a k o dimenzionirana da ostvari silu F 2 u s l o b o d n o m o g r a n k u : sila u

slobodnom ogranku FN•b

PN-b

F2 u N sila u slobodnom povratnom ogranku, PN u W/cm specifična nazivna snaga prema jednadžbi (224), b u cm širina remena, p, /I vidi legendu jednadžbe (224), v u m/s brzina remena prema jednadžbi (219).

Tlačna sila zatezne remenice

F3 = 2F2 • cos
(231)

Utege zatezne remenice treba t a k o postaviti, da u svakom p o g o n s k o m položaju zatezne remenice, a to znači da pri svakoj promjeni položaja zbog produljenja remena, treba po mogućnosti da održi k o n s t a n t n u silu u p o v r a t n o m ogranku F2. Slika 306 prikazuje izvedbu zatezne remenice opterećene oprugom.

283

8.2. Prijenos s klinastim remenom

8.2. Remenski prijenos s klinastim remenom 8,2.1. Način djelovanja, vrste, izrade Lakše izrade remenskih prijenosa s plosnatim remenjem i sa zateznim remenicama potisnute su gotovo p o t p u n o prijenosima klinastim remenjem. U alatnim strojevima i m o t o r n i m vozilima upotrebljavaju se umjesto pijenosa s plosnatim remenjem s a m o prijenosi s klinastim remenjem. Klinasto remenje ima u o d n o s u na plosnato, pri istoj sili kojom remen tlači na remenicu, približno trostruku sposobnost prijenosa, blago puštanje u rad, i praktički vuku bez puzanja. M o g u raditi s malim o b u h v a t n i m k u t o m , i na taj način omogućuju velik prijenosni odnos. P o t r e b a n prostor je manji, a i opterećenja vratila i ležaja su manja. Dalja prednost je u mogućnosti da više klinastih remena radi paralelno. Slika 307 pokazuje djelovanje sila k o d prijenosa klinastim remenom. K u t profila r e m e n a manji od a = 2 0 ° djelovao bi s a m o k o č n o , i takav remen j a k o bi se h a b a o , a i radio bi s lošim stupnjem iskoristivosti. K u t o v i profila su zato a « 3 6 ° . a)

'cfo6.6<><&.
Slika 307. Djelovanje sila na klinastom remenu

f Slika 308. Presjeci klinastih remena j; a) beskonačnog remena (paket-kordremen); b) konačnog remena

Klinasti se remen pri prijelazu p r e k o remenice savija, što znači da se s vanjske strane rasteže, a s unutarnje sabija, t a k o da se kut profila p r e m a stanju k a d a je remen ispružen smanjuje, to više, što su manje remenice. Budući da remen m o r a p o t p u n o rialijegati na bokovima, treba odgovarajuće prilagoditi utor remenice ( D I N 2217, odn. J U S M.C1.250, 253, 255, 263 i 265, D I N 2211 odn. J U S M.C1.263). Pogrešno dimenzioniranje dovodi do smanjivanja snage koja se može prenijeti ili do brzog trošenja remena. Beskonačno klinasto remenje je gumeno, s ulošcima upletenih tekstilnih niti (ulošci upletenih tekstilnih niti ulažu se u slojevima j e d a n iznad drugog), koji djeluju k a o vlačni elementi u zoni najvećeg opterećenja (sl. 308 a). U obliku zavojnice izrađeni ulošci upletanih tekstilnih niti uloženi su u kaučuku, a dobiveni profil o m o t a n je t k a n i n o m . Budući da se profili dobivaju vulkaniziranjem u kalupima, upućeni smo na n o r m i r a n e profile i duljine. U industriji automobila, a u novije vrijeme i u strojogradnji, zamijenjen je normalni beskonačni klinasti remen D I N 2215 (JUS G.E2.053) s uskim beskonačnim klinas tim remenom D I N 7753 (JUS G.E2.063) (oba u tablici 96).

284


Uvidjelo se da n o r m a l n i klinasti remen sudjeluje s a m o jednim dijelom svog presjeka u prijenosu snage (šrafirani dio na sl. 309), t a k o da je uski klinasti remen m o g a o dobiti s a m o 1/3 površine presjeka n o r m a l n o g klinastog remena. Z a t o je uski klinasti remen potisnuo n o r m a l n i klinasti remen. Veća sposobnost prenošenja snage dolazi o t u d a što su ulošci upletenih tekstilnih niti smješteni u neutralnoj zoni klinastog remena i zato se pri prijelazu preko male remenice ne razvlače. Z b o g zakrivljenosti o t p a d a p r e m a t o m e n a k n a d n o vlačno naprezanje. Da bi se u većoj mjeri izbjeglo vlačno naprezanje pri prijelazu p r e k o male remenice, zamijenjena su pojedinačno uložena tekstilna vlakna j e d n o m tekstilnom niti izrađenom u obliku zavojnice.

Slika 309. Nastajanje uskog klinastog remena

Slika 310. Spajanje konačnog klinastog remena

Tablica 96. Dimenzije normalnih i uskih klinastih remena u mm

Beskrajno

normalno

klinasto

remenje

DIN

2215

Nazivna širina b

(JUS

8

G.E2.053) 10

i konačno

normalno

17

13

20

klinasto 25

32

16

20

12,5 1,5

max k

2,5

2,5

7,5

9,5

G.E2.063)za

opće

max H Usko

klinasto

Kratica

remenje

DIN

7753

SUoj

° motorna vozila

Gornja širina remena

b,*

Aktivna širina remena Visina remena Razmak

ha

(JUS

3,5 12,5 strojarstvo

SPZ

SPA

9,5

12,5

9,7

i

15

18

za

motorna

!

40

50

25

32

4,5 27

21,5

4,5

32

40

vozila

SPB

19

12,7

16,3

18,6

22

8,5

11

14

16

19

8

10

13

15

18

2

2,8

') Prilagođeno kutu utora prema D I N 2217 ( J U S M.C1.250, 253, 255, 263 i 265. 2

remenje

) Oznaka SPZ, SPA, SPB, S P C su ISO kratice.

3,5

4

SPC

4,8

285


Normalni konačni klinasti remen D I N 2216 (tablica 96) sastoji se od spiralno s m o t a n o g g u m i r a n o g platna (sl. 308 b) koje se vulkanizira u kalupima po duljini. Cio presjek ispunjen je t k a n i n o m koja nosi, zbog čega je manje gibak. Na slici 310 prikazan je uobičajeni način spajanja k o n a č n o g klinastog remena. K o d prijenosnika s k o n t i n u i r a n o m promjenom prijenosnog omjera upo trebljava se široki nazubljeni klinasti remen (sl. 311) s k u t o m profila a = 30 do 33°. Njegova s t r u k t u r a odgovara n o r m a l n o m klinastom remenu s uloškom od upletenih tekstilnih niti. Velika širina p o t r e b n a je za radijalno pomicanje remena, što se ostvaruje aksijalnim pomicanjem dijeljene remenice (vidi sl. 315). Široki nazublje ni klinasti remen n a r o č i t o je p o g o d a n za male remenice, jer d o b r o prianja uz stijenke utora. Izrađuje se k a o visokoučinski široki klinasti re men, slijedećih dimenzija: b xh = 26,3 x 8, 33,1 x 10, 41,7x 12,6, 5 0 x 15,5, 52,5x 15,9 i 7 3 x 1 7 , 5 mm (isporučuje Heinrich Desch KG. XT Slika 311. Nazubljeni khnasti remen

, . ' u„ , v/ Neheim-Husten).

J

XT

Klinasto remenje može raditi na pogonskoj temperaturi do približno 80 °C.

8.2.2. Remenice za klinaste remene Utori za n o r m a l n e klinaste remene standardizirani su u D I N 2217, (JUS M . C 1.250, 253, 255, 263 i 265), a za uske klinaste remene u D I N 2211 (JUS M.C1.263) (tablica 97). Remenice se liju, zavaruju ili se, k a o što je uobi čajeno u automobilskoj industriji i masovnoj proizvodnji, prešaju od lima. Razne izvedbe prikazuje slika 312. Za dimenzije glavina i p a o k a vrijedi o n o što je rečeno u 8.1.3. strana 272. Za n o r m a l n e slučajeve promjer male remenice

Slika 312. Remenice za klinasto remenje a) s jednim utorom lijevana; b) s jednim utorom lemljena; c) s jednim utorom točkasto zavarena; d) s više utora lijevana; e) s više utora lijevana, za konične završetke vratila; f) s više utora, tiskana od lima

ne bi smio da b u d e manji od najmanje dopuštenog promjera. Ako se izuzetno m o r a smanjiti promjer remenice ispod minimalnog, smanjuje se i snaga koja se može prenositi. Da bi se postigao dug vijek trajanja remena, potrebne su glatke i čiste bočne površine u t o r a .

8.

286

Remenski i lančani prijenosnici

Za o b o d n e brzine do 35 m/s zadovoljavaju uobičajeni materijali remenica (sivi lijev). I z n a d toga potrebni su vrlo čvrsti materijali (čelični lijev, čelik). Do o b o d n e brzine od 25 m/s

" " Slika 314. Varijator s klinastim remenom (C. uW. Berger, Marienheide/Rhld.)

;

Slika 315. Remenice za široke klinaste remene {Heinrich Desch KG, Neheim-Hiisten) a) kruta remenica; b) pomična remenica

Slika 313 prikazuje dvodjelne pomične klinaste remenice. Okretanjem matice ili vađenjem uložnih pločica povećava se radni promjer. Na taj način m o g u se

287


klinasti remeni zatezati n a k o n trajne deformacije. Z b o g toga se nešto mijenja prijenosni omjer. Prijenosi s više remena zatežu se n a k n a d n o promjenom razmaka vratila, ukoliko to nije pogon sa zateznom remenicom. K a o zatezna remenica služi glatka cilindrična remenica, koja iznutra ili izvana pritišće na povratni o g r a n a k remena. Sa zateznom remenicom s unutarnje strane smanjuje se o b u h v a t n i kut, ali se remen ne savija u s u p r o t n o m smjeru i njegova trajnost je time veća. Na slici 314 prikazane su pomične polovine remenica za n o r m a l a n i uski klinasti remen u r a d n o m položaju. K o d glatkih remenica bez proreza treba uzeti široke klinaste remene (sl. 315). K a o što je vidljivo, može se i ovdje mijenjati prijenosni omjer u određenim granicama k o n t i n u i r a n o . Slika 315 a prikazuje k r u t u remenicu za široki klinasti remen, slika 315 b pomičnu (upornu) remenicu za široki klinasti remen. Polovine remenica m o g u se aksijalno pomicati, a izložene su pritisku opruga. Varijator za k o n t i n u i r a n u promjenu prijenosnog omjera sastoji se od dvije remenice p r e m a slici 315. Variranje brzine vrtnje vrši se p r o m j e n o m r a z m a k a osi za vrijeme p o g o n a p o m o ć u kliznih vodilica m o t o r a (jedna remenica nalazi se na rukavcu motora). Bočni pritisak r e m e n a prilagođuje se zbog pomičnih remenica, a u t o m a t s k i zavisno od o k r e t n o g m o m e n t a . Uobičajen je prijenosni omjer 1:3. Tablica 97. Dimenzije klinastih remenica u mm prema D I N 2211 (JUS M.C1.263) za usko klinasto remenje D I N 7753 (JUS G.E2.063)

Kratica za profil remena

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

Upotrebljivo za remenje prema D I N 2215, D I N 2216, (JUS G.E2.053)

najmanje

najmanje

c

13

' 17

-

22

8,5

11

14

16

19

9,7

12,7

16,3

18,6

22

2,8

3,5

4

10

2

22

±0,4

15 + 0,3

19

./'

8 + 0,6

10 + 0,6

12,5±0,8

14,5 + 0,8

17±1

14

18

20

24

l

38"

11

+0,4

4,8

12 + 0,3

Dopušteno odstupanje za a = 3 4 ° u 38° ]

SPC

e

34° za aktivni promjer') "

19

63 do 80 >80

90 do 118 >118

140 do 190 ^190

±1°

±1°

+ 1°

180 do 250 >250 ± r

) U gradnji motornih vozila može se u izuzetnim slučajevima
26 + 0,5

224 do 315 >3I5 + 30'

288


8.2.3. Proračun Slika 316 prikazuje princip prijenosa klinastim r e m e n o m . Proračunavanje prijenosa s uskim klinastim r e m e n o m n o r m i r a n o je p r e m a D I N 7753 (sada u pripremi) ( J U S G.E2.063), a m o ž e se primijeniti i na n o r m a l n e klinaste remene.

P o d prijenosnim omjerom podrazumjeva se o d n o s brzine vrtnje pogonske remenice p r e m a gonjenoj. Z b o g jednostavnosti označit će se prijenosni omjer k a o o d n o s brzine vrtnje n 1 manje remenice p r e m a brzini vrtnje n 2 veće reme nice: prijenosni omjer -1

«! u m i n «2 u m i n " 1 dy d2

i = n1/n2~d2/d1

(232)

brzina vrtnje male remenice, brzina vrtnje velike remenice, aktivni promjer male remenice, aktivni promjer velike remenice.

Prijenosni omjer i = 10 posve je moguć. I z n a d toga p o t r e b n e su zatezne remenice. Pogonske brzine vrtnje e l e k t r o m o t o r a su: 700, 950, 1450, 2800 min-1. Brzina remena v u m/s dx, d2 u m «!, n 2 u s " 1

vx,dx- %•nl&d2- n- n2

(233)

brzina remena, aktivni promjeri remenica, brzine vrtnje remenica.

Optimalna brzina remena za najpovoljniji prijenos snage je za n o r m a l n e klinaste remene k o d v = 20 m/s, a za uske klinaste remene k o d približno v = 30 m/s. Ne preporučuje se brzina ispod v — 2 m/s i p r e k o v = 30 m/s, o d n o s n o 40 m/s. Uski klinasti remen može se u izuzetnim slučajevima upotrijebiti za brzine p r e k o v = 60 m/s. Obuhvatni kut manje remenice može se izračunati za otvoreni remen iz: QOS

=

2 ~^r

d2, dt u mm e u mm

aktivni promjeri remenica, odabrani razmak osi prijenosnika.

{234)

289


K u t nagiba vučnog i slobodnog o g r a n k a remena (sl. 316) je y=90°-^

odn.

- rad - | .

S o d a b r a n i m r a z m a k o m osi može se izračunati: aktivna

duljina

klinastog

remena

L a = 2e • sin £ + ^ (
i)+1

(d2 - d i) (235)

kul nagiba vučnog i slobodnog ogranka remena (vidi prethodne podatke).

Za beskonačne uske klinaste remene u strojarstvu moraju se p r e m a tome birati standardne aktivne duljine (vidi tablicu 101, str. 292). Za m o t o r n a vozila izrađuju se uski klinasti remeni standardiziranih vanjskih duljina, u veličinama navedenim u tablici 101. Za profil remena 9,5 je L v = L a + 1 1 mm, za profil 12,5 je L v = L a + 1 6 m m . Primjer označavanja uskog klinastog remena S P Z a L a = 710 m m : uski klinasti remen SPZ 710 Lw DIN 7753 ( J U S G.E2.063), za uski klinasti remen 9,5 sa L v = 710 m m : uski klinasti remen 9,5 x 710 La DIN 7753 (JUSG.E2.063). K o d beskonačnog normalnog klinastog remenja standardizirana je unutar nja duljina L u . Za njih važe također vrijednosti iz tablice 101. K o d njih je L u = L v — c i to za profil 5 c = 9,5

6 12,5

8 15,5

10 19

13 25

17 38

20 41

25 50

32 63

45 82

50 100 m m

Primjer označavanja n o r m a l n o g klinastog remena 8 klinasti remen 8 x 710 DIN 2215.

sa 1^, = 710 m m :

Remeni moraju biti predzategnuti, t a k o da puzanje ne iznosi više od 1 %. K o d prijenosa s više remena ne smiju se aktivne duljine pojedinih remena m e đ u s o b n o razlikovati više od » 0 , 1 5 % , jer se inače preopterećuje najkraći remen. Ako n e m a pomičnih remenica koje omogućuju n a k n a d n o zatezanje, ili a k o n e m a zateznih remenica, m o r a se predvidjeti mogućnost promjene raz m a k a vratila od x = 0,03 La i >> = 0,015 La (vidi sl. 316). K o n a č n i razmak vratila e može se izračunati n a k o n preoblikovanja jednadž be (235), pri čemu mala promjena obuhvatnog" kuta $ općenito ne igra ulogu. D I N 7753, ( J U S G.E2.063) preporučuje za razmak

vratila

e>0,l {d2 + dl)

pri

e<2(d2 + dl).

Pri dimenzioniranju prijenosa treba uzeti u obzir u d a r n a opterećenja pogona, preopterećenja, dnevno trajanje pogona, o čemu ovisi trajnost remena. Radi toga treba snagu P koja se prenosi pomnožiti s faktorom opterećenja c2, koji se može o d a b r a t i p r e m a tablici 100, na strani 292. Taj faktor ovisi z n a t n o o karakteristici pogonskog i r a d n o g stroja. O n , međutim, ne uzima u obzir posebne uvijete pogona, k a o što su zatezne ili vodeće remenice, te nepovoljne uvijete okoline. U ovakvim posebnim slučajevima, k a o i k o d većih m o m e n a t a 19 Elementi strojeva

290


pri upuštanju u rad, ili čestom ukapčanju, treba odgovarajuće povisiti vrijednosti za c2. Ako je sa P već obuhvaćeno maksimalno moguće vršno opterećenje, t a d a treba vrijednost za c 2 odrediti prema stupcu „lagani pogoni". Na slici 317 d a n e su, u ovisnosti o udarnoj snazi P c 2 , brzini vrtnje n x male remenice i aktivnom promjeru dx, smjernice za izbor profila uskog klinastog remena.

3,15

6,3

12,5

31,5

100

udarna snaga P

- c

2

160

—

k

250

400 W

Slika 317. Smjernice za izbor profila uskih klinastih remena prema D I N 7753 (JUS G.E2.063)

P r e m a D I N - n o r m a m a date su u tablici 98, nazivne snage P N koje je moguće prenijeti jednim r e m e n o m u ovisnosti o brzini remena v. Nazivne snage odnose se na prijenose s uskim klinastim r e m e n i m a sa srednje velikim aktivnim promjerima di, s kojima se k o d realnih brzina vrtnje od 6000 do 2800 m i n - 1 može postići brzina remena v = 40 m/s, pri o b u h v a t n o m k u t u R = 180°, tj. pri prijenosnom omjeru i= 1. K o d n o r m a l n i h klinastih remena d a n o je P N za aktivne promjere dx^dlmin za v = 30 m/s. O v o iznosi za profil 5 d l m i n = 22

6 32

8 45

10 63

13 90

17 125

20 180

25 250

32 355

40 500

50 710 mm

Što je manji o b u h v a t n i kut j3, remenski prijenos prenosi i manju snagu. N a v e d e n i utjecaj d a t je faktorom obuhvatnog kuta c t u tablici 99. Povećanjem aktivne duljine remena L a povećava se sposobnost prenošenja, jer se time smanjuje učestalost savijanja, a povećava trajnost remena. Taj utjecaj obuhvaćen je faktorom duljine c 3 , p r e m a tablici 101. Nadalje, sposobnost prenošenja snage raste (ili pada) s većim (ili manjim) aktivnim promjerom dx. Njihov utjecaj obuhvaćen je k o d uskih klinastih remena faktorom djelovanja c 4 p r e m a tablici 102.


291

I prijenosni omjer ima svoj utjecaj. K o d prijenosa s uskim klinastim remenjem obuhvaćen je taj utjecaj s faktorom prijenosnog omjera c5, naveden u tablici 103, strana 294. S p o r a s t o m prijenosnog omjera smanjuju se na većoj remenici savojna naprezanja remena. Tablica 98. Nazivne snage PN u kVV za uske i normalne klinaste remene Uski klinasti remen D I N 7753 ( J U S G.E2.063) u m/s

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

l 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

0,5 0,9 1,3 1,7 2,1 2,5 2, i 3, 3,4 3,7 4,0 4,3 4,5 4, 8

0,7 1,3 1,8 2,4 2,8 3,3 3,8 4,2 4,7 5,2 5,5 5,8 6,2 6,6

1,0 2,0 2,7 3,3 4,0 4,5 5,0 5,6 6,2 6,7 7,3 7,7 8,2 8,6

19

1,2 2,2 3,0 3,8 4,5 5,3 6,0 6,6 7,3 7,9 8,5 9,1 9,6 10,2

SPC

1,5 2,9 4,0 5,3 6,3 7,3 8,3 9,3 10,2 11,0 11,8 12,5 13,3 14,0

u m/s

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

5,0 5,2 5,5 5,7 5,9 6,2 6,4

7,0 7,3 7,7 8,0 8,3 8,6 8,8 9,0 9,2 9,3 9,5 9,6 9,7 9,8

9,0 9,4 9,8 10,1 10,4 10,6 10,8 11,0

6,6 6,7 6,9 7,0 7,1 7,2 7,3

SPC

19

V

m/s 10,7

14,6 15,3 15,7 16,2 16,6 16,9 17,2 17,4 17,5 17,6 17,7 17,7 17,6 17,5

11,1 11,4 U, 8 12,1 12,5 12,7 12,9 13,1 13,2 13,3 13,3 13,3 13,2

11,3 11,4 11,5 11,6 11,6 11,6

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

7,4 7,5 7,5 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6 7,5 7,5 7,4 7,3 5,8

9,8 9,9 9,9 9,9 9,9 9,9 9,8 9,7 9,5 9,3

11,0 11,0 11,4 11,2 11,0 10,8 10,5 10,2 9,8 9,4 8,9 8,4

13,1 12,9 12,7 12,5 12,1 11,8

17,3 17,0 16,5 16,0 15,3 14,5 13,6 12,9 12,0 11,0 10,0 9,0

29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 50 60

9,1 8,8 4,2

11,4 10,9 10,4 9,8 9,2 8,5

1,7

Normalni beskrajni remen DIN 2215 ( J U S G.E2.053) i m/s 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

5

6

8

10

13

17

20

25

0,018

0,037 0,074 0.11 0,14 0,16 0,18 0,19 0,20 0,19 0,18 0,15 0,11 0,059

0,074 0,14 0.20 0,26 0,32 0,35 0,38 0,40 0,41 0,40 0,36 0,31 0,22 0,13

0,14 0.27 0,40 0,53 0,64 0,74

0,26 0.54

0,52 0,96 1,40 1,84 2,28 2,58 2,94 3,17 3,40 3,52 3,52 3,46 3,31 3,10 2,58

0,74

1,10 2,21 3,24

0,035 0.050 0,063 0,074 0,08 0,08 0,08 0,074 0,059 0,037

-

-

-

-

0,81 1,03 1,25 1,47 1,72 1,70

0,81 0,88 0,8 8 0,95 0,88 0,81 0,74 0,66

1,91 2,00 2,00 1,91 1,84 1,70 1,47

-

1,40 2,06 2,72 3,31 3,83 4,27 4,65 4,94 5,09 5,16 5,00 4,80 4,41

4,20 5,10 5,90 6,64 7,22 7,65 7,90 8,04 7,60 7,45 6,85 5,90

3,75

32

40

50

1,77 3,46 5,16 6,78 8,20 9.43 10,1 11,6 12,2 12,6 12,8 12,5 11,9 10,9 9,56

2,72

4,42 8,83 13,3 17,0 20,3 23,6 25,8 28,7 31,0 31,7 32,4 31,7 30,2 27,2 23,6

5,45 8,10 10,3 12,5 14,7 16,2 17,7 19,1 20,0 20,0 19,2 18,4 17,0 14,7

Konačni normalni klinasti remen D I N 2216 r m/s 1 2 4 6 8 10 12 14

8

10

13

0,04 0,07 0,15 0,20 0,28 0,35 0,40 0,43

0,08 0.16 0,32 0,49 0.60 0,72 0.82 0,92

0,14 0,27 0,53 0,78 1,01 1,22 1,40 1,55

.17 0,21 0,42 0,82 1,20 1,56 1,90 2,17 2,40

20

22

25

32

0,30 0,60 1,20 1,75 2,28 2,74

0,38 0,77 1,52 2,21 2,87 3,47 3,78 4,36

0,48 0,95 1,85 2,76 3,57 4,30 4,95 5,47

0,73 1,50 2,96 4,35 5,65 6,84 7,82

3,13 3.47

8,65

i' m/s 16 18 20 22 24 26 28 30

8

10

13

17

20

22

25

32

0,48 0,51 0,52 0,53 0,52 0,49 0,45 0,38

0,97

1,65 1,71 1,72 1,67 1,55 1,37

2,56 2,64 2,67 2,59 2,40 2,13 1,72 1,20

3,70 3,84 3,85 3,73 3,48 3,07 2,50 1,74

4,70 4,87 4,90 4,75 4,41 3,89 3,17 2,20

5,83 6,04 6,10 5,90 5,50 4,85 3,94 2,74

9,30 9,65 9,62 9,35 8,70 7,68 6,25 4,34

1,01 1,03 0.98 0,91 0,81 0,65 0,45

1,11 0,77

Tablica 99. Faktori obuhvatnog kuta c, za pogone s klinastim remenjem Obuhvatni kut /?

180'

170

160

150

140

130

120'

110

100

90-

80

70

0,78

0,73

0,68

0,63

0,58

Beksrajni klinasti remen e,

1

0,98 •

0,95

0,92

0,89

0,86

0,82

Konačni klinasti remen c,

1

0,98

0,95

0,91

0,87

0,82

0,77

19*

292


Uzimajući u obzir sve navedene utjecaje, m o ž e se izračunati: potreban broj remena

P•c

z=

(236)

P u kW snaga koju treba prenositi, PN u k W nazivna snaga jednog remena prema tablici 98, T[ablica 100. Faktor opterećenja o, za p o g o n s klinastim remenjem prema D I N 7753 ( J U S G.E2.063) Pogonski strojevi A za dnevno trajanje poj»ona u h preko 10 d o 10 preko 16 do 16

Radni strojevi

Lagani pogoni centrifugalne sisaljke i kompresori, trakasti transporteri (lagani materijal), ventilatori i pumpe do 7,4 kW Srednje teški pogoni škare za limove, preše, lančani i trakasti transporteri (za teški materijal), vibraciona sita, generatori, uzbuđivači, gnječilice, alatni strojevi (tokarilice i b r u s i l i c ) , strojevi za pranje, tiskarski trojevi, ventilatori i pumpe preko 7,4 kW Teški pogoni mlinovi, klipni kompresori, visokoučinski bacači i udarni konvejeri (pužasti konvejeri, člankasti konvejeri, elevatori s kablićima, elevatori sa žlicama), dizala, preše za brikete, tekstilni strojevi, strojevi za industriju papira, klipne pumpe, pumpe za bagere, gateri i mlinovi čekićari Vrlo teški pogoni visoko opterećeni mlinovi, drobilice, kalanderi, mije šalice, vitla, kranovi i bageri

B za dnevno trajanje po gona u h preko 10 preko 16 d o 10 do 16

1

1,1

1,2

1,1

1,2

1,3

U

1,2

1,3

1,2

1,3

1,4

1,2

1,3

1,4

1,4

1,5

1,6

1,3

1,4

1,5

1,5

1,6

1,8

Grupa A: motori izmjenični i trofazni s normalnim poteznim momentom (do dvostrukog nazivnog momenta), npr. sinhroni i jednofazni motori s p o m o ć n o m fazom za pokretanje, trofazni motori s direktnim ukopčavanjem, zvijezda-trokut sklopkom ili kliznim prstenom; istosmjerni paralelni motori; motori s unutarnjim izgaranjem i turbine sa n > 600 min "' Grupa B: izmjenični i trofazni motori s velikim poteznim momentom (više od dvostrukog nazivnog momenta), npr. jedno fazni motori s velikim poteznim momentom, istosmjerni serijski motori u serijskom ili kompaundnom spoju; motori s unutarnjim izgaranjem i turbine sa n g ć O O m i n - 1

Tablica 101. Faktori duljine c 3 za uske klinaste remene prema D I N 7753 ( J U S G.E2.063)

mm 630 710 800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 ' 2500 2800

SPZ 9,5

SPA 12,5

0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,93 0,94 0,96 1 1,01 1,02

0,81 0,83 0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0,95 0,96

1,05 1,07 1,09

0,98 1 1,02

') Za profile 9,5 i 12,5 treba uzimati Z,a

SPB

0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,96

19

SPC

0,85 0,87 0,89 0,91 0,93 0.94

0,83 0,86 0,88

O mm

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

3150 3350 4000 4500 5000 5600 6300 7100 8000 9000 10000

1,11 1,13

1,04 1,06 1,08 1,09

0,98 1 1,02 1,04

0,96 0,97 0,98 1 1,03 1,05 1,07 1,09 1,10 1,12 1,14

0,90 0,92 0,94

11200 12500

1,06 1,08 1,10 1,12 1,14

0,96 0,98 1 1,02 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14

8.2. Prijenos s klinastim remenom c

i ^2 c 3

c

c

293

faktor obuhvatnog kuta prema tablici 99, faktor opterećenja prema tablici 100, faktor duljine za uske klinaste remene prema tablici 101, a za normalne klinaste remene je c3 = 1, faktor djelovanja za uske klinaste remene prema tablici 102, za normalne klinaste remene je c^djdimin, ako je d{
4

s

Tablica 102. Faktori djelovanja c + za uske klinaste remene prema D I N 7753 (JUS G.E2.063)

oC Sl 0.

C/3

E

0«

ri < cu

C/3 •JZ

£

a.

aa

C U C/3 c

2 CU

mm

200

400

700

800

950

1200

Brzina vrtnje nk u min" 1450 1600 2000 2400 2800

3200

63 71 80 90

0,29 0,37 0,46 0,54

0,28 0,35 0,44 0,53

0,26 0,34

0,26 0,34 0,43 0,52

0,25 0,33 0,42 0,52

0,24 0,33 0,42 0,52

100 112 125 140

0,24 0,33 0,42 0,52

0,63 0,74 0,87 1

0,24 0,32 0,42 0,52

0,62 0,74

0,23 0,32 0,42 0,52

0,23 0,32 0,42 0,52

0,62 0,74

0,62 0,74

0,23 0,32 0,42 0,53

0,86 1

0,62 0,74

0,63 0,74

0,86 1

0,86 1

0,63 0,75

1,18 1,35

0,62 0,73 0,86 1

0,62 0,74

0,86 1

0,62 0,73 0,86 1

160 180

0,63 0,75 0,87 1 1,18 1,35

0,43 0,53 0,62 0,74

0,25 0,33 0,42 0,52

0,86 1

1,18 1,36

0,86 1

1,18 1,36

0,87 1

0,87 1

1,18 1,36

1,18 1,36

1,18 1,35

1,18 1,35

1,18 1,35

1,17 1,33

1,17 1,31

90 100 112 125 140 160

0,39 0,48 0,58 0,70 0,83 1

0,37

0,35

0,35

0,32

0,42

0,56 0,68 0,82 1

0,55 0,67 0,82 1

0,55 0,68 0,82 1

0,43 0,55 0,68 0,82 1

0,33 0,43 0,55 0,68 0,82 1

0,32

0,45 0,56 0,68 0,82 1

0,34 0,44

0,33

0,45 0,56 0,68 0,82 1

0,35 0,44

0,34

0,46 0,57 0,69 0,82 1

0,43 0,55 0,68 0,82 1

u

CU C/3 E

o CU

0,25 0,27 0,37 0,40 0,50 0,54 0,62 | 0,67 0,73 0.78 0.84 0,88 0,93 1.10 I l

1,16 1,29

0 , 2 4 ! 0,24 0,34 0,34 0,45 ; 0,47 0,56 | 0.59 0,67 i 0,69 0,78 0,81 0.87 I 0.88 I 0,90 0,91 I ' I ; I I 1.14 j I.I3J 1,10 1,07 1.26 1,22 ! 1,15 1,07

0,43 0,56 0,68 0,83 1

0,32 0,44 0,57 0,69 0,83 1

0,33 0,45 0,58 0,70 0,84 1

0.42 0,60 0,78 0,92 1,01 I

0,54 0.80 1,03 1,19 1,22 1

1,12 1.21 1.25

0,81

0,43

i

j i I

0,33 0,46 0.59 0,72| 0,86 I |

0,35 , 0,37 j 0,52 ! 0,68 0,76 j 0,81 1 0,89 I 0,92 i I ! I : 1,09'j 1,05 i 0,96 I.14i 1.02 i 0.82 : I,Hi 0,87! 0,47 I i 1,00] 0,57

J 0,48 i i 0,62; I

180

1,17

1,17

1,18

1,18

1,18

1,18

1,17

200 224

1,34 1,54

1,35 1,55

1,35 1,56

1,34 1,55

1,17 1,33 1,51

1,76

1,78

1,16 1.3! 1,48

1,16

1.36 1,56 1,78

1,17 1,34 1,54

1,14

1.35 1,56

250

1,35 1,57 1,78

1,29 1,43

1,77

1,75

1,74

1,69

1,62

1,53

1.25 1.35" 1,40

140 160

0,65 0,83

0,64 0,82

0,63 0,81 1 1,18 1,39 1,63 1,88 2,18 2,50 2,87

0,62 0,81 1 1,18 1,40 1,63 1,88

0,62 0,81 1

0,61 0,81

0,62 0.83 1

0,64 0,85 1

0,67 0,87 1

0,75 0,95 I

1,15 1,30 1,41 1,47

1,14 1,24 1,28 1,22

1,04 0,96 0,70 0,16

2,74

2,10 2,36 2,60

1,73 1,74 1,59

1,43 1,24 0,80

1,00 0,51

1,10 1,14 1,06 0,83 0,31

0,88 0,48

2,15 2,44

0,61 0,81 1 1,18 1,37 1,56 1,76 1,93 2,08 2,14

0,61 0,82 1

1,18 2,50 2,87

0,61 081 1 1,18 1,39 1,60 1,83 2,07 2,30 2,50

0,61 0,80

1,18 1,40 1,63 1,88 2,17 2,49 2,82

0,62 0,81 1 1,18 1,40 1,63 i,88

0,83 1 1,21 1,43 1,68 1,97 2,28 2,62 2,97 3,31

0,82 1 1,21 1,43 1,68 1,96 2,27 2,58 2,92 3,21

0,82 1

0,82 1

0,82 1

0,82 1

0,83 1

0,84 .1

1,21 1,43 1,67 1,94 2,27 2,50 2,78 3,00

1,21 1.42 1,65 1,88 2,14 2,38 2,58 2,71

1,21 1,42 1,64 1,87 2,10 2,28 2,43 2,47

0,82 1 1,20

1,18 1,35 1,48 1,57 1,55 1,38

1,16 1,28 1,33 1,10 1,02

Ul 1,15 1,06 0,75

0,87 I 1,03 0,90 0,54

0,96 1 0,81

0,81 1

0,81 1 1,21 1,44 1,68 1,95 2,22 2,48 2,74 2,98

0,81 1 1,21 1,43 1,67 1,90 2,14 2,32 2,47 2,56

0,81 1 1,20

0,81 1

0,82 1

0,84 1

0,87 1

0,98 1

1,19 1,39 1,58 1,74 1,85 1,87 1,77 1,48

1,17 1,33 1,43 1,4c? 1,35 1,09

1,13 1,20 1,15 0,93

1,04 0,92

0,75

180 200 224 250 280 315 355 400 180 200 224

5 o £ cu

0,23 0,23 0.32 0,33 0.43 ; 0.43 0.54 0.55 0.64 0.65 0,75 0.77

250 280 315 355 400 450 500 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630

1

1

1,17 1,38 1,60 1,85 2,14 2,47 2,83

1,17 1,38 1,61 1,87 2,17 2,50 2,87

0,83 1 1,19 1,40 1,65 1,92 2,23 2,58 2,96 3,34

0,83 1 1,20 1,42 1,66 1,95 2,27 2,62 3,01 3,40

0,83 1

0,83 1

0,82 1 1,20 1,43 1,70 2,00 2,32 2,62 2,98 3,40

0,82 1 1,21 1,44 1,71 2,00 2,30 2,58 2,90 3,26

1,19 1,42 1,68 1,96 2,28 2,58 2,94 3,37

1,21 1,43 1,68 1,97 2,28 2,64 3,00 3,36

1,78

1,21 1,44 1,70 1,98 2,26 2,54 2,86 3,16

1 1,18 1,40 1,62 1,85

1,41 1,62 1,82 1,97 2,07 2,10 1,95

1,39 1,58 1,76 1,89 1,93 1,85 1,63

1 1,17 1,34 1,50 1,64

1,23

t,02 0,95 0,95 i 0,77

0.43

294


Na jednoj remenici ne smije biti više od 16 klinastih remena. Za visokoučinske široke klinaste remene p r e m a slici 311, strana 285 daje tvornica Heinrich Desch KG slijedeće maksimalne snage koje se m o g u prenijeti jednim r e m e n o m : Tablica 103. Faktori prijenosnog omjera c s za uske klinaste remene prema D I N 7753 (JUS G.E2.063) r u m/s 5

<>> mm

Profil

SPZ 9,5

SPA 12,5

SPB

19

SPC

10

Š3

Ž3

1,2

1,5

Š3

1,2

1,40 1,13 1,08 1,05

1,25 1,07 1,04 1,03

1,38 1,11 1,06 1,04

1,52 1,15 1,08 1,06

1,33 1,08 1,04 1,03

1,50 1,12 1,07 1,05

1,67 1,16 1,09 1,06

1,28 1,14 1,08 1,04

1,37 1,18 1,10 1,06

1,21 1,09 1,06 1,03

1,32 1,13 1,09 1,04

1,43 1,18

1,42 1,15 1,09 1,05

1,56 1,20

1,11 1,06

1,28 1,10 1,06 1,03

1,19

1,26 1,15 1,07 1,05

1.15 1,08 1,04 1,02

1,23 1.12 1,06 1,04

1.31 1.17 1,08 1,05

1,17 1,10 1,04 1,03

1,25 1,14 1,06 1,04

1,34

1,11 1,05 1,03

1,10 1,09 1,03 1,02

1,16 1,13 1,05 1,03

1,21 1,17 1,07 1,04

1,12 1,09 1,03 1,02

1,18 1,14 1,05 1,03

1,24 1,18 1,07 1,04

1,14

1,20 1,16 1,05 1,04

1,27 1,22 1,07 1,05

1,11 1,08 1,04 1,02

1.16 1,13 1,06 1,03

1,21 1,17 1,08 1,05

1.12 1,09 1,04 1,02

1.18 1,14 1,06 1,03

1.24 1,18 1,09 1,04

1.14

1,20 1,16 1,07 1,03

1,28 1,21 1,09 1,05

L7S |

1,5

S3

1,2

63 100 140 180

1,11 1,06 1,03 1,03

1,16 1,09 1,05 1,04

1,23 1,12 1,06 1,05

1,20 1,06 1,04 1,03

1,30 1,10 1,06 1,04

90 125 160 250

1,15 1,08 1,04

1,22

1,19

1,02

1,07 1,03

1.29 1,14 1,09 1,05

1,08 1,05 1,03

140 180 280 400

1,10 1,06 1,03 1,02

1,15 1,09 1,05 1,03

1,20 1,13 1,07 1,04

1.13 1.07 1,04 1,02

180 200 355 500

1,09 1,07 1,03 1,02

1,13 1,11 1,05 1,03

1,18 1,15 1,06 1,04

224 250 400 630

1,09 1,07 1,03 1,02

1.14

1,18 1.15 1,07 1,04

1,11 1,05 1,02

20 /= 1,5

1,2

Ul

15

;

Ul

1,03 1,02

1,11 1,05 1,02

1,12 1,06

1,19 1,08 1,05

v u m/s Profil

mm

SPZ 9,5

30

25 1,2

1,5

S3

1,2

1,5

Ž3

1,2

1,5

£3

1,2

1,5

Ž3

63 100 140 180

1,33 1,09 1,05 1,03

1,50

1,67 1,18 1,10 1,06

1.11 1,05 1,03

1,16 1.08 1,05

1,21 1,11 1,07

1,11 1,06 1,04

1,18 1,09 1,06

1,23 1,12 1,08

1,07 1,04

1,10 1,07

1,13 1,09

1,59 1,15 1,08 1,04

1,88 1,22 1,11 1,05

2,18 1,29 1,15 1,07

1,17 1,09 1,04

1,26 1,14 1,06

1,34

1,27

1,19 1,08

1,11 1,04

1,40 1,17 1,07

1,54 1,22 1,09

1,62 1,23 1,10 1,06

1,44

1,66 1,24 1,09 1.05

1,87

1,16 1,06 1,03

1,33 1,12 1,07

1,21 1,06 1,04

1,31 1,10 1,06

1,41 1,13 1,08

!

1.60

| i

1,39 1,15 1,06

1,48 1,27 1,06 1,04

1,70 1,40 1,09 1,05

1,93 1,53 1,12 1,07

1,56 1,34 1,13 1,06

1,48 1,25 1,07 1,04

1,72 1,37 1,12 1,06

1,95 1,49 1.15 1,07

1,14 1,07 1,05

90

1,37

1,56

125 160 250

1,12 1,07 1,03

1,18 1,11 1,05

1,75 1,23 1,14 1,07

140 180 280 400

1,22 1,10

1.33 1.15 1,07 1,05

1,44

1,31

1,46

'. 1.21 ; i,09 ! 1,06

! i.n

1,05 1,03

1,17 1,08 1,05

1,16 1.12 1.04 1,02

1,24

i

1,18 1,15 1,05 1,02

1,27 1,23 1,07 1,04

1,37

19

180 200 355 500

1,31 1,10 1,05

1,31 1,20 1,05 1.03

1,46 1,29 1,08 1,05

SPC

224 250 400 630

1,17 1,12 1,05 1,03

1,25 1 1,18 1,08 1,04

1,20 1.15 1,05 1,03

1,31 1,23 1,08 1,04

1,33 1,30 1,10 1,05

1,28 1.17 1,06 1,03

1,42 1,26 1,10

SPA 12,5

SPB | j

40

35

i=

1,05 1,03

1,18 1,07 1,04

|

1,32 1,25 : 1.08 | 1,05 j ] 1,33 ; 1,24 i 1,10

i

1,05

|

1

I i

1,05

295

8.3. Prijenos sa zupčastim remenom

profil bxh = 2 6 , 3 x 8 33,1 x 10 4 1 , 7 x 12,6 5 0 x 15,5 52,5x 15,9 7 3 x 17,5 P22 = 3,5 5,3 8,8 12,9 14,3 25,7 k W -1 pri n1= 4350 3650 2900 2450 2050 1650 m i n P2 = 0,59 0,88 1,25 1,68 1,83 3,16 k W Ovdje označuje P22 vršnu snagu pri u = 22m/s, P 2 vršnu snagu pri u = 2m/s. Međuvrijednosti treba interpolirati linearno. Učestalost savijanja (vidi 8.1.4. strana 276) treba da kod k o n a č n o g normal 1 nog klinastog remena iznosi / f ^ 15 s~ , k o d beskonačnog n o r m a l n o g klinastog - 1 _ 1 remena / f _ 3 0 s , a kod uskog klinastog remena / f ^ 6 0 s : učestalost savijanja

fr = v Z/La

(237)

_ 1

/f u s savojna učestalost klinastog remena, v u m/s brzina remena, Z broj remenica u pogonu, La u m aktivna duljina remena.

Silu koja opterećuje vratilo (vidi sl. 304, strana 280) može se približno o d a b r a t i sa FA&2F, a k o F = P/v označuje vlačnu silu, koja je j e d n a k a obodnoj sili na aktivnom promjeru remenice. Prema ISO stavlja se za b0=W, v = s, La = L, PN = P.

8.3. Prijenos sa zupčastim remenom 8.3.1. Način djelovanja i izvedbe Zupčasti remeni mogu biti ozubljeni s a m o s donje ili s donje i gornje strane i zahvaćaju u odgovarajuće ozubljene remenice, te na taj način prenose snagu i gibanje p o m o ć u veze oblikom. Omogućuju brzine remena do y = 60m/s (sl. 318). Poznati su pod trgovačkim imenima zupčasti remeni Power-Grip-Timing i zupčasti remeni Synchrojlex. Vučnu silu preuzima pletivo od tankih čeličnih žica (sl. 319) uloženo kod beskonačnog remenja od plastičnih masa, u neopren ili vulkollan (trgovački nazivi firme Bayer). Čelično pletivo daje remenu vanrednu savitljivost i velik o t p o r protiv rastezanja. U tablici 104 su neke dimenzije iz velikog izbora najvažnijih zupčastih remena. Tablica 104. Dimenzije u mm zupčasta remenja i remenica prema slikama 318 i 319 (po Mulcou, Hannover) k

H

h

e

p

m

5

1,592

1,8

2,2

1,2

1

10

3,183

3,5

4,1

2,5

4,712

1,5

1,83

1,31

6,283

2

2,44

7,854

2,5

12,566

4

u

dl

7

0,5

0,3

40°

1,6

1

0,6

40°

0,76

0,55

0,275

0,15

42"

1,82

0,92

0,9

0,45

0,3

42°

3,05

2,17

1,27

0,9

0,45

0,3

42°

4,88

3,45

2,05

1,4

0,7

0,6

42°

b

4

6

10

16

25

40

60

100

B

9

11

15

21

30

46

66

106

296


Ako je prijenosni omjer J'_3,5 veća remenica može biti rayna umjesto ozubljena, zbog velikog o b u h v a t n o g k u t a (sl. 318 a).

Slika 318. Prijenosi sa zupčastim remenjem a) otvoreni prijenos s nenazubljenom (ravnom) većom remenicom; b) prijenos zateznom remenicom; c) prijenos na više gonjenih remenica

Plastična masa remena veoma je o t p o r n a p r e m a trošenju, neosjetljiva je na ulje, benzin i alkohol, postojana u odnosu na starenje, na ozon i na sunčano svjetlo. Budući da je remene p o t r e b n o s a m o m a l o predzatezati, opterećenje ležaja razmjerno je nisko. Remeni m o g u raditi na pogonskim t e m p e r a t u r a m a do 80 °C. Neozubljeni, m o g u takvi remeni služiti i k a o plosnati remeni od plastičnih masa. Ozubljene remenice izrađene su pretežno od metala (prvenstveno iz AlCuMg), s glodanim zubima specijalnog ozubljenja, ali i od plastične mase. U serijskoj

297

8.3. Prijenos sa zupčastim remenom

proizvodnji se za izradu ozubljenih remenica upotrebljava i precizni tlačni lijev. Da ne bi došlo do bočnog silaženja zupčastog remena s remenice, stavljaju se bočne ploče, i to bilo dvije na jednoj remenici ili po jednu na svakoj remenici. Nekoliko izvedbi pokazuje slika 320.

Slika 320. Ozubljene remenice za zupčaste remene a je rubna (bočna) ploča

8.3.2. Proračun Korak p = m- n je udaljenost od zuba do z u b a na diobenoj kružnici, m je m o d u l (sl. 319). M o d u l u prijevodu znači mjera. Iz ovoga dobijemo: promjer diobene kružnice d u mm m u mm z <5d u mm

d — m-z-bA

(238)

promjer diobene kružnice ozubljene remenice, modul ozubljenja prema tablici 104, broj zubi ozubljene remenice, korekcioni dodatak = 0 , 1 2 do 0,18 mm. Ovaj dodatak treba tako odabrati da se zaokružuje vanjski promjer dv na 0,05 ili 0,1 mm. Dodatak se zanemaruje kod m = l , 5 m m , 2 mm, 2,5 mm i 4 mm.

Vanjski promjer

dv — d — 2u + 6P

(239)

d u mm promjer diobene kružnice ozubljene remenice prema jednadžbi (238), u u mm udaljenost od glave zuba do sredine čeličnog pletiva (tablica 104), <5P u mm dodatak zbog poligoniteta. Potreba je samo za promjere do c/ = 50mm, a određuje ga proizvođač.

Aktivni promjer

d^ = dv — h

(240)

dv u mm vanjski promjer ozubljene remenice prema jednadžbi (239), h u mm visina zuba prema tablici 104.

Obuhvatni kut B na manjoj ozubljenoj remenici za otvoreni pogon može se izračunati iz B d2 — d,

cos

r^r

<

d{ u mm promjer diobene kružnice, manje__ozubljcne remenice, d2 u mm promjer diobene kružnice veće ozubljene remenice, a u mm razmak osi ozubljenih remenica.

Prijenosni omjer nj u m i n - 1 n2 u m i n - 1 zv z2

i = nl/n2 = z2/zl

brzina vrtnje manje ozubljene remenice, brzina vrtnje veće ozubljene remenice, broj zubi manje ozubljene remenice, broj zubi veće ozubljene remenice.

241

>

(242)

298


Uobičajeno je i ^ 1 0 . Brzina

remena

v u m/s dx, d2 u mm 1 n i , /? T u s ~

Mala

ozubljena

v = dx • t i • nx --d2 • n • n 2 brzina remena, aktivni promjeri ozubljenih remenica, brzine vrtnje ozubljenih remenica.

remenica

mora

okretni moment Tj u Nm P u W a), u rad/s

da

prenosi (244)

TX — P/ojx

nazivni okretni moment manje ozubljene remenice, nazivna snaga koju treba prenijeti, - 1 kutna brzina manje ozubljene remenice =2n • nx kada je n, u s .

Vfcčna sila F u N Tj, P ;"i u m v u m/s

(243)

(245)

F=Tx/rx=P/v

vučna sila remena = obodna sila na ozubljenim remenicama, vidi legendu jednadžbe (244), aktivni polumjer male ozubljene remenice =dJ2, brzina remena [jednadžba (243)].

Vučne sile prenose se zahvatom zubi i p o m o ć u čeličnog pletiva. Prijenos zavisi od male ozubljene remenice, a k o d male ozubljene remenice j e : broj zubi u zahvatu

(246)

Zz = Zl •

broj zubi male ozubljene remenice _ 1 0 , obuhvatni kut male ozubljene remenice.

Zi P u rad

0

10

20

brzina

30

remena

40 v

—

50 m/S 60

Slika 321. Dopušteni tlak bokova za zupčaste remene

P o m o ć u broja zubi u zahvatu može se izračunati p o t r e b n a c-F širina remena b u c F u PA zz h u

mm N u N/mm ž mm

b—

(247)

Pdop' z z * h potrebna širina remena, zaokružena prema standardu (tablica 104), faktor opterećenja prema tablici 105, vučna sila prema jednadžbi (245), dopušteni tlak bokova prema slici 321. broj zubi u zahvatu prema jednadžbi (246), visina zubi prema tablici 104.

299

8.4. Lančani prijenos Tablica 105. Faktor opterećenja <• za prijenose zupčastim remenom (po Muhoii. Hannover) Radni

f, = 1 do 8 h dnevnog pogona £•, = 1,1 do 20 h dnevnog pogona Pogonski strojevi

laki pogoni, općenito brojila i tahometri

1,0 1,0

kućanski strojevi i naprave šivaći strojevi i uredski strojevi ventilatori, generatori za rasvjetu, centrifugalne sisaljke transportne trake i elevatori laki strojevi za obradu drveta tekstilni strojevi

1,1

0,5

laki alatni strojevi

1,4 1,4 1,4

0,4

teški strojevi za obradu drva gnječilice miješalice, strojevi za pranje brusilice tkalački stanovi, generatori za zavarivanje

Cl

elektromotori

0,25

parne turbine jednocilindrični motori s unutarnjim

0,25

izgaranjem dvo- i tro-cilindrični motori s unutarnjim izgaranjem

0,6

4- i 5-cilindrični motori s unutarnjim izga ranjem 6- i više-cilindrični motori s unutarnjim izgaranjem hidraulički

motori

strojevi

0,3 0,4

1,1 1,2 1,3 1,3 1,4

1,5 1,5 1,6 1,6 1,6

teški alatni strojevi teški ventilatori i puhala

Za otvoreni pogon iznosi aktivna duljina La u mm fi u rad d,, d 2 u mm a u mm

L a = j8 y + ( 2 n - j8)

y

+ 2 ( a + 0,05 mm) sin ^

(248)

računska aktivna duljina zupčastog remena, obuhvatni kut na maloj ozubljenoj remenici, promjer diobene kružnice ozubljenih remenica, razmak osi ozubljenih remenica.

Ako je izračunata aktivna duljina zupčastog remena, o n d a se p r e m a vrsti p o g o n a m o r a o d a b r a t i zupčasti remen prve veće dimenzije koja se izrađuje, te njemu prilagoditi i razmak vratila a. Aktivna duljina zupčastog remena koja se proizvodi m o r a biti djeljiva sa p, jer je L a = X • p gdje X znači broj zubi zupčastog remena, a p korak (vidi tablicu 104). Silu koja str. 280).

opterećuje

vratilo može

se

uzeti

sa

F A ^ ; 1 , 5 F (vidi

sl.

304,

8.4. Lančani prijenos 8.4.1. Primjena i raspored Plosnatim i klinastim remenjem prenosi se snaga i gibanje p o m o ć u veze silom (trenjem). K o d lančanog prijenosa, slično prijenosu sa zupčastim remenom, prijenos se vrši p o m o ć u veze oblikom. Lančani prijenos upotrebljava se t a m o gdje je remenski prijenos nemoguć zbog loših p r o s t o r n i h i prijenosnih prilika ili r a z m a k a osi. Lančani prijenosi s manjim o b u h v a t n i m k u t o m i manjim r a z m a k o m osi m o g u prenositi z n a t n o veće sile nego remenski prijenosi. Opće nito im nije p o t r e b n o nikakvo predzatezanje, te p r e m a t o m e manje opterećuju vratila. Lančani prijenosi ne rade međutim elastično, n u ž n o je bolje održavanje,

300


moraju se podmazivati, a često ih treba zaštiti protiv utjecaja prašine. Lanci i lančanici su z n a t n o skuplji od remena i remenica. D o b r i su u gradnji transport nih uređaja, u industriji m o t o r n i h vozila i poljoprivrednih strojeva.

Slika 322. Raspored i položaj lančanih prijenosa a) vodoravni položaj; b) nagnuto pod najviše 60°, pogonski lančanik s donje strane; c) nagnuto pod najviše 60°, pogonski lančanik s gornje strane; d) s unutarnjim zateznim lančanikom; e) s vanjskim zateznim lančanikom; j) sa dva zatezna lančanika zbog mogućnosti promjene smjera okretanja

Na slici 322 p o k a z a n i su razni načini oblikovanja lančanih prijenosa. Vučni ogranak treba da bude po mogućnosti na gornjoj strani. Kosi položaj prijenosnika je povoljan, dok je okomiti položaj nepovoljan zbog loših zahvata na donjoj lančanici (provjes lanca). Z b o g toga su k o d vertikalnih prijenosa potrebni zatezni lančanici. Zatezne lančanike treba ugraditi i o n d a a k o jedan lanac pokreće više lančanika (sl. 323). O k o m i t i položaj vratila treba u načelu izbjegavati, jer lančane spojnice taru po čeonoj strani lančanika i t a k o se brzo troše. Budući da se i lanci plastično deformiraju, treba predvidjeti mogućnosti naknadnog zatezanja, npr. zatezne lančanike ili zatezna vratila. K a o granica d o p u š t e n o g provjesa uzima se o k o 2 % r a z m a k a vratila.

8.4.

Lančani prijenos

301

Lanci su izloženi vibracijama, naročito u p o g o n u s udarima, te u pogonu s klipnim strojevima (sl. 324 a), što izaziva nemiran rad. Z b o g toga su često potrebni prigušivači titranja (sl. 324 b).

Slika 323.

Lančani

prijenos na dva gonjena vratila

Slika 324. Vibriranje lanca i prigušenje vibracija: a) amplitude izazvane vibriranjem; b) prijenos s ugrađenim prigušiva čem

8.4.2. Vrste lanaca i spojnice (spajanje krajeva lanaca) K a o pogonski lanci upotrebljavaju se, zavisno od opterećenja i o b o d n e brzine, razne vrste zglobnih lanaca, d o k člankasti lanci dolaze u obzir samo za dizanje tereta. Od zglobnih lanaca najčešći su: 1. Lanci s čeličnim svornjacima D I N 654 (sl. 325 a), rađeni od temper-lijeva s k o r a k o m od 32 do 150 mm za vlačne sile od 1500 do 12000 N. Upotrebljavaju se kod poljoprivrednih strojeva i transportnih uređaja. 2. Rastavljivi zglobni lanci D I N 686 (sl. 325 b) rađeni su od temper-lijeva s k o r a k o m od 22 do 148 mm za vlačne sile od 300 do 3200 N. Ovi lanci se upotrebljavaju t a k o đ e r kod poljoprivrednih strojeva i transportnih uređaja. 3. Gallov lanac D I N 8150 i 8151 (JUS M.C 1.840 i 841) (sl. 325c). Spojnice (lamele) su okretljivo smještene na svornjacima. U s k a površina nalijeganja spojnice na svornjak omogućuje brzine samo do 0,5 m/s. Izrađuju se i sa više spojnica za dizala i dizalice. 4. Valjkasti lanci D I N 8187 (JUS M.C1.820 i 821) (sl. 325d, tablica 106) kod kojih su unutarnje spojnice naprešane na tuljke, okretljivo uložene na svornjake. Svornjaci su uprešani u vanjske spojnice, a krajevi raskovani. Time se dobiva zglob tuljak/svornjak (zglobni tuljak). Takvi zglobni tuljci imaju na sebi još kaljene valjke. Lanci s valjcima pogodni su gotovo za sve vrste pogona, pa se zato najviše i upotrebljavaju. Neosjetljivi su p r e m a vanjskim utjecajima. Jednoredni valjkasti lanci nazivaju se simpleks,

302


dvoredni dupleks, a troredni tripleks. M o g u se spajati t a k o da tvore četveroredne, petoredne i višeredne valjkaste lance. U D I N 8181, (JUS M.C 1.822), standardizirani su valjkasti lanci s dugim člancima za velike razmake osi, a u D I N 8188, dati su valjkasti lanci u colnim mjerama (američka izvedba, tablica 106). 5. Lanci s tuljkom D I N 73232 (JUS M.C1.830) (sl. 325e) su u principu valjkasti lanci, ali bez vanjskih valjaka. Z b o g toga su lakši od lanca s valjcima i manje podložni utjecaju centrifugalne sile, t a k o da m o g u raditi većom brzinom. Pretežno se upotrebljavaju u gradnji m o t o r n i h vozila. Z b o g održa vanja habanja u prihvatljivim granicama p o t r e b n a im je točna i brižljiva o b r a d a lančanika. Osjetljiviji su p r e m a vanjskim utjecajima (nečistoća i prašina) nego valjkasti lanci. U novim konstrukcijama više se ne upotreb ljavaju, već se zamjenjuju valjkastim lancima. 6. Rotary-lanci D I N 8182, (sl. 325 f) imaju zakrivljene spojnice, pa se mogu upotrebljavati s proizvoljnim brojem članaka. Z b o g zakrivljenosti spojnica ovi su lanci veoma elastični, t a k o da m o g u bolje primati u d a r n a opterećenja. 7. Zupčasti lanci D I N 8190 (sl. 325g, tablica 107) sa spojnicama u obliku dva t r o k u t a s t a zuba. Vanjski nosivi bokovi zubi zatvaraju m e đ u s o b n o kut od 60°. Z b o g povećanja o t p o r n o s t i protiv habanja u spojnicama se nalaze kaljeni zglobni tuljci. Da ne bi došlo do bočnog pomicanja zupčastih lanaca, ugrađuju se d o d a t n o vodeće, nenazubljene spojnice (jedna srednja ili dvije vanjske), koje zahvataju u prstenaste utore lančanika. Zupčasti lanci pogodni su za vrlo velike brzine i rade gotovo bešumno, npr. upravljački lanac k o d m o t o r a s unutarnjim izgaranjem. Skuplji su nego ranije opisani. Za najveće zahtjeve u pogledu otpornosti na habanje izrađuju se zupčasti lanci s valjnim zglobovima (bez kliznog gibanja u zglobu!). U uljnoj kupki moguće su brzine lanca do 30 m/s. 8. Specijalni lanci: lanci s tuljkom p r e m a D I N 8164, (JUS M.C1.830) namijenje ni su naročito grubim vanjskim pogonima. T r a n s p o r t n i lanci s tuljkom p r e m a D I N 8165, 8166, 8184, 8185 upotrebljavaju se za transportne trake, t r a n s p o r t n e trase, k r u ž n a dizala, dizala s u p o r n i c o m , pokretne stube i sl. Nadalje postoje višestruki lanci s tuljcima p r e m a D I N 8171 za transportne uređaje, lanci za člankaste konvejere D I N 8175, lanci za lančaste trase D I N 8176, i lanci za stružne konvejere D I N 8177 ( J U S M.C1.827). Pogonski lanci, osim onih od temper-lijeva, izrađuju se od čelika za cemen tiranje ili čelika za poboljšanje. Habanje u zglobovima lanca prouzročuje trajnu deformaciju, koja se stalno povećava, a smije da iznosi do 3 %. Krajnje spojnice m o g u se spajati, tek n a k o n postavljanja lanca na lanča nike, ukoliko ne postoji mogućnost pomicanja vratila. Lanci sa zakrivljenim spojnicama mogu imati proizvoljni broj članaka. Lanci s ravnim spojnicama moraju imati p a r a n broj članaka, k a k o se ne bi našle na mjestu spajanja dvije unutarnje ili dvije vanjske spojnice. Krajnji članci spajaju se bočnim umetanjem jedne spojnice sa svornjacima. Sa suprotne strane dodaje se nezakova na spojnica i osigurava.

303

8.4. Lančani prijenos

jednostruki

valjkasti lanac

dvostruki

valjkasti lanac

trostruki

valjkasti

lanac

lanac s tuljkom

Slika 325. Pogonski lanci a) lanac s čeličnim svornjacima DIN 654; b) rastavljivi zglobni lanac DIN 686; c) Gallov lanac D I N 8150 (JUS M.C1.840); d) valjkasti lanac DIN 8187 (JUS M.C1.820 i 821); e) lanac s tuljkom DIN 73232 (JUS M,C 1.830); /) Rotary-lanac DIN 8182; g) zupčasti lanac DIN 8190

Tablica 106. Dimenzije i tehnički podaci o valjkastim lancima (slika 325d) Valjkasti lanci izrade za Evropu D I N 8 1 8 7 1 ) ( J U S M.C1.820, 821 i 822) Jednostruki lanac

Broj lanca Red 2 1

mm

A. mm

mm

5 6

2,5 2.8

3.2 4

3 5,72

5 6,35 7,75 7,75 7,75 7,75 7,77 8,51 10,16 12,07 15,88 19,05 25,4 27,94 29.21

l

03 04

8 9,525 12,7 12,7 12,7 12.7 12,7 12,7 15,875

05 B 06 B 081 082 083 084 085 08 B 10 B 12 B 16 B 20 B 24 B 28 B 32 40 48 56 64 72

B B B B B B

19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 63,5 76,2 88,9 101,6 • 114,3

3,3 2,38 4,88 4,88 6,38 7,75 9,65 11,68 17,02 19,56 25,4 30,99 30,99 38,1 45,72 53,34 60,96 68,58

39,37 48,26 53,98 63,5 72,39

c

mm

-

5.64 10,24 •

-13,92 -

16,59 19,46 31,88 36,45 48,36 59,56 58,55 72,29 91,21 106,6 119.89 136,27

mm

mm

4,1 5

7,4 7,4

7.11 8,26 9,91 9,91 10,3

8.6 13,5 10,2 8,2

11,15 9,91 11,81 14,73 16.13 21,08 26,42 33,4 37,08 42,29 52,96 63,88 77,85 90,17 103Š3

12,9 14,8 14 17 19,6 22,7 21,08 43,2 53,4 65,1 67,4 82,6 99,1 1 114,6 130,9 147,4

kN 2,0 3,0 4,6 9,1 8,2 10,0 12,0 16,0 6,8 18,2 22,7 29.5 36,1 95,0 170 200 260 360 560 850 1100 1400

cm 0,06 0,07 0.11 0,28 0,21 0,16 0,32 0,35 0,32 0,50 0,67 0.89 58,0 2,95 5,54 7,40 8,11 12,76 20,63 27,91 36,25 46,17

1

"i

mm

Dvostruki lanac ^B

kN

kg/m 0,08 0.12 0,18 0,41 0,28 0,26 0,42 0,59 0,38 0,70 0,95 1,25 2,10 3,6 6,7 8,3 10,5 16 25 35 60 80

23,8

8,0 17,3

0,22 0,55

31 36,2 42,2 2,7 79,7 101,8 124,7 126 154,9 190,4 221,2 250,8 283,7

31,8 45,4 59,0 110 180 324 381 495 680 1000 1600 2100 2700

1,00 1,34 1,78 4,21 5,91 11,09 14,81 16,23 25,52 41,26 55,82 72,5 92,34

28,2 44,4 63,6 113,4 177 254 344,8 453,6 707,6 1020,6

0,88 1,40 2,12 3,58 5,24 7,88 9,44 13,0 21,8 32,2

14,3

Valjkasti lanci izrade za Ameriku DIN 8188 ) 08 A 10 A 12 A 16 A 20 A 24 A 28A 32 A 40 A 48A

12,7 15,875 19,05 25,4 31,75 38,1 44,45 50,8 63.5 76,2

7,95 9,53 12,7 15,88 19,05 25,4 25,4 31,75 38,1 47,63

7,92 10.16 11,91 15,88 19,05 22,23 25,4 28,58 39,68 47,63

14,38 18,11 22,78 29,29 35,76 45,44 48,87 58,55 71,55 87,83

12,07 15,09 18,08 24,13 30,18 36,2 42,24 48,26' 60,33 72,39

17,8 21,8 26,9 33,5 41,1 50,8 54,9 65,5 80,3 95,5

14,1 22,2 31,8 56,7 88,5 127 172,4 226,8 353,8 510,3

') Primjer za oznaku valjkastog lanca br. 10 B sa 100 članaka kao dvostruki valjkasti lanac: Valjkasti lanac 1(1 B-2x 100 PIX SI.S7 (JUS M.CI.820. 821 i 822) ') Primjer za oznaku valjkastog lanca br. 12A sa 80 članaka kao trostruki valjkasti lanac: Valjkasti lanac I2A-Sx80 1)1 \ w^

0,44 0,70 1,06 1,79 2,62 3,94 4,72 6,5 10,9 16,1

0,609 1,01 1,47 2,57 3,73 5.5 7,5 9.7 15,8 22,6

32,3 39,9 49,8 62,7 77 96,3 103,6 124,2 151,9 183,4

S.4. Lančani prijenos

305

Spojnice krajnjih članaka osiguravaju se opružnim pločicama, žicom ili vijcima (sl. 326). Ako se ne može izbjeći n e p a r a n broj članaka, m o r a se ugraditi zakrivljeni završni članak (sl. 326 b). Taj članak zbog savojnog optere-

osiguranje oprugom

osiguranje žicom

osiguranje

vijkom

Slika 326. Spajanje i osiguranje pogonskih lanaca Tablica 107. Dimenzije i tehnički podaci o zupčastim lancima, (slika "325 g) prema D I N 8190 Zupčasti lanci D I N 8190 1 ) FB u k N fNdZ.1 v i l a

n

t

širina

b

e

mm

mm

mm

mm

25 30 40 50

23,5 29,5 42,0 48,5

28,0 34,0 46,5 53,0

25

23,5

30 40 50 65

29,5 42,0 48,5

28,5 34,5

12,7

('/,")

15,87 ( V )

19,05 ( V )

25,4 d")

38,1 d'/i")

50,8 (2")

30 40 50 65 75

64,0 29,5 42,0 48,5 64,0 76,5 52,0 64,5

47,0 53,5 69,0

54,0 69,5 82,0

101

59,0 71,5 83,5 96,0 108

65 75 100 125 150

64,5 76,5 101 125 150

72,5 84,5 109 133 158

75 100 125 150 175

78,0 102 128 152

88,0 112 138 162

176

186

Materijal: Spojnice: čelik za poboljšanje D I N 17200 ( J U S C . B 9 . 0 2 1 )

4,7

gi

mm

mm

14

7,1

1,8

5,9

17,5

8,9

2,5

prema

šano

cm 2

14,5 18 26 30

29 36 52 60

0,5 0,6

1,3 1,6

0,9

2,1 2,6

9,4

14,1

28

42

10,7

14,2

21,4

3,5

4,5

4,5

32

0,55 0,69

70 92

1,12 1,5

1,9 2,4 3,2 3,9 5,1

56 80 94

0,7

3,0

1,0 1,2

63 75

126

1,5 1,8

3,8 4,8 6,2 7,4

87 98 131 140 175

125 140 187 200 250

1,9 2,4 2,8 3,2 3,8

11,4 13,2

133 175 235 294

190 250 336 420 550

3,6 4,3 5,7 7,0 8,4

13,2 15,2 20,2 25,0 30,0

340 456

5,3 6,9 8,6 10,3 12

19,5 25,7

30 35

40 47

56

28,4

4,5

238 319 399 452

20 lilemcnti strojeva

570 646 790

553

Svornjaci čelik za cementiranje D I N 17210 (JUS C.B9.020)

Primjer za oznaku zupčastog lonca p = 19,05 mm , 60 članaka i b = 48,5 mm, poboljšane Zupčasti lanac B 19,05 x 50x60 DIN 8190 2 ) Nije navedeno u D I N 8190 ')

150

385

18,8

1,0

42 60

28 21

H kg/m

B pobolj

46

7,0

)

A nepoboljšano

16 21

35,0 48,5

50 65 75 90 100

76,5 89,0

mm

gi

prema

izrade:

0,98

7,0 8,5 10,1

32,0 38,2 44,5


306

ćenja u zakrivljenju smanjuje sposobnost prenošenja lanca za o k o 2 0 % . Stara poslovica k a ž e : lanac je toliko jak koliko je jaka njegova najslabija karika!

8.4.3. Lančanici Valjkaste lance i lance s tuljkom može se prikazati k a o svornjake nanizane na uže (sl. 327a), koji p o s t e p e n o ulaze.u uzubine lančanika. Uzubine moraju biti t a k o oblikovane da pri dizanju pruženog lanca m o g u svornjaci n e s m e t a n o izlaziti iz uzubina. Da bi se izjednačile tolerancija i trenje defor macije lanca p o t r e b n o je veliko zaobljenje korijena zuba r x i velik bočni kut y, Tablica 108. Dimenzije u mm zubi lančanika prema D I N 8196 (slika 328) za valjkaste lance , Lanac

Korak

Unutarnja širina

P

bi

Promjer valjka

DIN e

minimalna mjera

rz maksimal na mjera

h 10

u

z<40

8187

6

2,8

4

-

2,05

4,8

0,12

8188

6,35

3,18

3,3

6,4

1,7

5,1

0,13

8

3

5

5,64

2,6

6,4

0,16

7,6

0,19

8187 8187 8188

_

' 3.2 9,525

8187

3,f

(3,94)

6,35

-

3,3

4,77

5,08

10,13

2,6

5,72

6,35

10,24

3,3

-

3,3

8187

4,88

7,75

6,4 8187

12,7

5,21 (6,4)

8,51

7,75 8188

7,94

8187

6,48

8188

15,875

8187 8188 8188 8187 8188 8187 8188 8187 8188 8187 8187 8188 8188 8187 8188 8187 8188

19,05 25,4 31,75 38,1 44 45 50 8 57,15 63 5 76 2

10

0,25

5.2

12,7

0,32

6,2

15,2

0,38

8,2

20

0,51

9,8

25,5

0,64

31

0,76

36

0,89

[5

41

1

18,4

46

1,2

51

1,3

61

1

4,4

13,92 7,94

14,38

4,1

-

9,52

10,16

18,11

9,65

8187

4

16,59

11,68

12,07

12,7

11,9

22,78

26,11

15,88

15,88

29,29

32,59

17,02

15,88

31,88

19,05

19,05

19,56

19,46

35,76 36,45

39,09

-

25,4

22,22

45,44

25,4

25,4

48,36

25,4

25,4

48,87

52,20

13,1

30,99

27,94

59,56

14,4

30,99

29,21

-

31,75

28,57

35,72

35,71

65,84

75,92

38,1

39,37

72,29

-

38,1

39,68

71,55

48,26

91,21

-

87,83

101,22

45,75 47,63

]

47,62

58,55

48,87

-

61,87

78,31

11,4 13,1

^v, J 24 7

c

Kvalitet površinske obrade: A za visoko opterećenje, B za normalno opterećenje, C za nisko opterećenje ') Primjer oznake ozubljenja lančanika sa z = 2 6 za dvostruki valjkasti lanac 10 A sa y = 1 5 ° i kvalitetom površinske obrade B; Ozubljenje lančanika 26z 2 x 10A x 15° B DIN 8196

307


koji ipak ne smije biti ni prevelik, da se svornjaci lanca ne bi penjali na bok zuba (sl. 327b). Oblik zuba p r e m a D I N 8196, prikazan je na slici 328, a mjere su date u tablici 108, strana 306.

W Slika 327. Zahvatni odnosi valjkastih lanaca a) izlazak lanca iz uzubina; b) penjanje svornjaka lanca na bok zuba kod loše oblikovanih zubi

Lančanik 1 ) + 3°30'

y= 15"±2"

za v> 1 2 m/s

za u > ! i m/s z>12

z = 9 do 12

= 9 do 12

2

h

h '

k

k

h

općenito z>40

z = ) 3 do 40 h

k

k

h

k

B

J

r2

c

h 14

0,53

1,3

0,52

1,48

0,69

1,6

0,68

1,6

0,87

1,6

2

2,5

0,5

6

0,45

1,3

0,44

1,3

0,58

1,3

0,57

1,3

0,76

1,3

1,7

2,9

0,43

5

0,66

1,75

0,65

1,9

0,86

2

0,85

2

1,15

2

2,5

2,7

0,65

7,5

0,79

2,1

0,78

2,3

1,05

2,4

1

2,4

2,4

3

2,9

0,83

0,82

2,35

1,05

2,5

2,5

3,2

3,6

0,65

2

1,1 0,86

2,5

0,66

2,1 2

1,4 1,45

2

0,85

2

1,15

2

2,5

4,3

0,65

0,83

2,1

0,82

2,35

1,1

2,5

1,05

2,5

1,45

2,5

3,2

5,2

0,8

10

1

2,8

0,98

2,95

1,3

3,1

1,3

3,1

1,75

3,1

3,9

4,4

1

12

1,1

13

1

12

1,3

15

0,8

9 . 10

0,2

7,5

3 5,8 4,7 1,15

2,7

1,15

3,15

1,5

3,4

1,5

1,95

3,4

3,4

4,3

5,8 7

1,05

2,8

1,05

3

1,4

3,2

1,35

3,2

1,85

3,2

4

1,3

3,5

1,25

3,8

1,7

4,1

1,7

4,1

2,3

4,1

5,1

7,2

0,3

5,8 8,6 8,7" 1,55

4,1

1,55

4,55

2

1,65

4

1,6

4,5

2,1

2,1

6

2,8

6,4

2,7

6,4

2,5

7,3

3,3

7,6

3,2

7,6

4,4

8,9

3,8

8,9

4,8

5,4

2,1

5,6

2,5 3 3,4 3,4

6,9 8,2 9.5

-

2,9

8,7

3,8

3,3

9,4

4,4

3,3

10

4,4

4 8

10,2

2 2,1

4,3 4,3

4,8

10 2

-

2,7 3,6 3,6

5,8 5,8

4,8

fi A

0

7,6

9,5

8,9 10,2

3,7

10,5

4,9

11,2

4,8

11,2

6,3

11,2

3,9

11

3,8

11,4

5,1

11,7

5

11,7

6,6

11,7

3,8

10,8

3,8

11

5

11,4

4,9

11,4

6,5

11,4

4,7

12

4,6

13,5

6,1

14,3

6,1

14,3

8,1

14,3

5,2

13,8

5,1

6,8

15,7

6,7

15,7

9

15,7

5,1

13,3

5,0

6,6

15,9

6,6

15,9

8,8

15,9

6,4

16,5

6,3

18,2

8,3

19,3

8,2

19,3

11

19,3

6,3

16

6,2

18

8,2

19

•8,1

19/

10,9

19

20'

15

6

o

10,5

1,5

11,5

1,6

14,3

2,1

15,3

2

17,2 18

2,5

11

22,9

2,9

12,7

23

3,5

13

22,9

3,3

14

18 24 29 33 38

3,5

42

ZO

3,8

44

28,6

3,7

43

18

32,2

4,6

54

19,5

34

5

20

34,3

5,2

24

41 43

6

14,5

98

6,2

0,4

fin - \nj n

0 5

U, J

0,6 0,5 0,6 0,5 0,7

308


Oznake: p d

korak, promjer diobene kružnice = p / s i n a = p • n 7 (faktor broja zubi nz= l/sin a p r e m a tablici 109, strana 309), d { p o d n o ž n i promjer =d — d x gdje je d x promjer valjka, da tjemeni promjer = p • cot oc + 2k (cot a p r e m a tablici 109), d s promjer ispod p o d n o ž n e kružnice =p • cot a — g — 2 r 4 k a d a je g širina spojnice, r x polumjer korijena zuba ^ 0 , 5 1 dx, r 2 polumjer glave zuba =(0,8 ±0,2) p k o d z = 4 0 , » 0 , 5 & x kod z > 4 0 , k visina glave zuba (tablica 108), 2a diobeni kut =360°/z, y bočni kut zuba (tablica 108), u zračnost uzubine (tablica 108), B širina zuba (tablica 108), r 3 polumjer bočne zaobljenosti zuba (tablica 108).

Slika 328. Lančanici prema D I N 8196, za valjkaste lance

Slika 329. Izlazak zupčastog lanca iz uzubina lančanika

Slika 330. Lančanik prema D I N 8191, za zupčaste lance s unutarnjim vođenjem


309

Na isti način k a o valjci, moraju se i spojnice moći nesmetano dići iz ozubljenja (sl. 329). Ozubljenje p r e m a D I N 8191 p r i k a z a n o je na slici 330, a mjere u tablici 110. K o d lančanika, pri izračunavanju promjera diobene kružnice, vrijedi da je d = p-nz (nz p r e m a tablici 109). Mali lančanici izrađuju se najčešće od čelika za cementiranje ili čelika za poboljšanje. Kuju se u ukovnju p r e m a veličini i broju k o m a d a lančanika ili se kuju iz p u n o g k o m a d a . Veliki lančanici izrađuju se pretežno od čeličnog lijeva. Koji put se vijenac lančanika zavaruje na glavinu, ili se veže p o m o ć u navoja. Izvedbene oblike lančanika za valjkaste lance pokazuje slika 331, a lančanike za zupčaste lance pokazuje slika 332.

Slika 331. Lančanici za valjkaste lance

a) postrano vođenje; b) unutarnje vođenje

Tablica 109. Faktor broja zubi n z i cot a za lančanike prema D I N 8196

-

cot a

;

cot a

-

eot-a

- -r-

"z

cot a

6

2,0000

1,7321

32

10,2023

10,1532

58

18,4710

18,4439

84

26,7443

26,7256

7

2,3048

2,0765

33

10,5201

10,4725

59

18,7891

18,7625

85

27,0625

27,0440

8

2,6131

2,4142

34

10,8380

10,7917

60

19,1073

19,0811

86

27,3808

27,3625

9

2,9238

2,7475

35

11,1558

11,1109

61

19,4255

19,3997

87

27,6990

27,6809

10

3,2361

2,0777

36

11,4737

11,4301

62

19,7437

19,7183

88

28,0172

27,9994

11

3,5495

3,4057

37

11,7916

11,7492

63

20,0619

20,0369

89

28,3355

28,3178

12

3,8637

3,7321

38

12,1096

12,0682

64

20,3800

20,3555

90

28,6537

28,6363

i3

4,1786

' "470572""'

39

12,4275

1273872""

65 "

20,6982

20,6740

91

28,9720

28,9547

14

4,4940

4,3813

40

12,7455

12,7062

66

21,0164

20,9926

92

29,2902

29,2731

15

4,8097

4,7046

41

13,0635

13,0251

67

21,3346

21,3111

93

29,6085

29,5916

16

5,1258

5,0273

42

13,3815

13,3441

68

21,6528

21,6297

94

29,9267

29,9100

17

5,4422

5,3495

43

13,6995

13,6630

69

21,9710

21,9482

95

30,2449

30,2284

18

5,7588

5,6713

44

14,0175

13,9818

70

22,2893

22,2667

96

30,5632

30,5468

19

6,0755

5,9927

45

14,3356

14,3007

71

22,6074

22,5853

97

30,8815

30,8653

20

6,3925

6,3138

46

14,6536

14,6195

72

22,9256

22,9038

98

31,1998

31,1837

21

6,7095

6,6346

47

14,9717

14,9383

73

23,2437

23,2223

99

31,5180

31,5021

22

7,0267

6,9552

48

15,2898

15,2571

74

23,5620

23,5408

100

31,8363

31,8205

23

7,3439

7,2755

49

15,6079

15,5758

75

23,8802

23,8593

101

32,1545

32,1389

24

7,6613

7,5958

50

15,9260

15,8945

76

24,1984

24,1778

102

32,4728

32,4574

25

7,9787

7,9158

51

16,2441

16,2133

77

24,5167 -

24,4963

103

32,7910

32,7758

26

8,2962

8,2357

52

16,5622

16,5320

78

24,8349

24,8147

104

33,1093

33,0942

27

8,6138

8,5555

53

16,8803

16,8507

79

25,1531

25,1332

105

33,4275

33,4126

28

8,9314

8,8752

54

17,1984

17,1693

80

25,4713

25,4517

106

33,7458

33,7310

29

9,2491

9,1948

55

17,5166

17,4880

81

25,7896

25,7702

107

34,0641

34,0494

!" 9,5678

9,5144

56

17,8347

17,8066

82

26,1078

26,0886

i08

34,3823

34,3678

9,8845

9,8338

57

18,1529

18,1253

83

26,4261

26,4071

109

34,7006

34,6862

110

35,0188

35,0046

"30 31"

1


310

Uobičajeni brojevi zubi (neparnim brojevima treba dati prednost) za lančane pogone su: _ Mali lančanici: zx= 9 do 11 kod brzina lanca ispod u = 4 m / s , z x — \\ do 13 k o d brzina lanca do v = 4 m / s , k o r a k a lanaca do p = 20 mm i za lance duljine preko 40 članaka, za manje osjetljive p o g o n e i za lance ispod 10000 h trajnosti, Zi = 14 do 16 pri brzini lanaca do u = 7 m/s i kod srednjih opterećenja, Zj = 17 do 25 pri brzini lanaca do u = 24 m/s i kod većih opterećenja. Veliki lančanici: z 2 = 30 do 80 općenito uobičajeno, z2— do 120 k a o gornja granica, z2= do 150 po mogućnosti treba izbjegavati, jer se trošenje povećanjem prijenosnog omjera prenosi na glave zubaca. Tablica 110. Dimenzije u mm zubi lančanika prema D I N 8191 (slika 330) za zupčaste lance D I N 8190

h

Korak

P

12,7

C/2")

15,87

Cl*")

19,05 ( V )

h

c

30 35 45 55 30 35 45 55 70 35 45 55 70 80

8

11

13

minimalna mjera

i +1

r

+1

4

8

3

3

./'

+1

4,7

5,9

7,0

5

5

10

12

4

4

Nazivna mjera pripadnog zupčastog lanca 25 30 40 50

3

25 30 40 50 65

3

30 40 50 65 75

Korak

h

P

25,4 (1")

38,1

OV2")

50 8 0"\ \£

c +1

)

55 70 80 95 105 75 85 110 135 160 85 110 135 160 185

/

h minimalna mjera

i +1

;•

+1

17

9,4

9

16

6

5

25

14,1

9

24

6

5

33

18,8

11

32

8

5

Nazivna mjera pripadnog zupčastog lanca 50 65 75 90 100 65 75 100 125 150 75 100 125 150 175

Materijal: do 25 zubi: čelik za cementiranje prema D I N 17210 ( J U S C.B9.021) preko 25 zubi : lijevano željezo, lijevani čelik

8.4.4.

Podmazivanje

Veću trajnost pogonskih lanaca pri većoj brzini može se postići d o b r o m zaštitom od prašine i brižljivim podmazivanjem. U t o m slučaju može se računati s većim učešćem tekućeg trenja umjesto mješovitog. Na slici 333 D I N 8195 (u pripremi), dati su preporučljivi načini podmazivanja u zavisnosti od k o r a k a lanca p i brzine lanca v. Podmazivanjima koja su naznačena u z a g r a d a m a m o g u se p o d određenim okolnostima postići zadovoljavajući rezul tati.


311

Povoljna pogonska temperatura lanca je 70 °C, a za uljnu k u p k u ili o p t o č n o ulje 60 °C. Ako se naznačene t e m p e r a t u r e prekorače, m o r a se pred vidjeti hlađenje ili u p o t r e b a maziva o t p o r n o g na zagrijavanje (motorno ulje s d o d a t k o m grafita ili molibdendisulfida). P o g o n s k a temperatura t, koju se može očekivati, ovisi o temperaturi okoline t0, brzini lanca v, broja članaka X i načinu podmazivanja. Za duge lance sa X> 150 i v 1 2 m / s , s podmazivanjem u uljnoj kupci (uranjanjem), ili k o d o p t o č n o g tlačnog podmazivanja je zk = 20 do 60 K, pri ručnom podmazivanju ili kapanjem ulja pri v>l m/s je At = 30 do 100K. Ako At označava povišenje temperature u o d n o s u na temperaturu okoline, o n d a je t = t0 + At. Ulja za podmazivanje moraju na pogonskoj temperaturi pri podmazivanju u uljnoj kupci, ili pri o p t o č n o m tlačnom podmazivanju imati viskoznost v = 20 do 50cSt, pri podmazivanju kapanjem v = 40 do 80cSt, te pri r u č n o m podmazivanju v = 80 do 120 cSt (u ovom slučaju može se podmazivati i teškim uljima ili t e k u ć o m mašću). Izvanredan utjecaj na efekt podmazivanja ima stanje maziva. Zanemariva nje d o b n e izmjene ulja ili zaboravljanje na p o t r e b u n a k n a d n o g podmazivanja može dovesti do onečišćen>/s nj a maziva ili čak do suhog

Slika 333. Preporučljivi načini podmazivanja za lančaste prijenose prema D I N 8195

zgloba lanca kapanjem a) ispravno; b) pogrešno

Pri podmazivanju kapanjem ulja na unutarnju s t r a n u t r a k a lanca dolazi o k o 4 do 14 kapi na minutu. Pri t o m e treba paziti da ulje može prodrijeti do zglobova, a da ne ulazi na krivom mjestu, odakle otječe bez koristi (sl. 334). Pri podmazivanju u uljnoj kupci donja t r a k a uranja se u ulje do polovine širine

Tablica 111. Primjeri efekata postignutih raznim načinima podmazivanja lančastih prijenosa prema D I N 8195

Vrste podmazivanja pri brzini lanca

do v m/s

Čista ulja za podmazivanje dobivena filtriranjem ili separacijom

Ulja. za podmazivanje s malim utjecajem na habanje (trošenje)

Ulja za podmazivanje sa štetnim utjecajem na habanje (trošenje) i / ili druga onečišćenja

Tlačno optočno podmazivanje Jednoličan mlaz ulja vodi se na unutarnju stranu lanca u smjeru gibanja

40

preporučeno podmazivanje

povoljno do dopušteno podmazivanje

dopušteno do oskudno podmazivanje

12

povoljno

dopušteno podmazivanje


16


podmazivanje

Podmazivanje pomoću uljne kupke Lanac i / ili ploča za prskanje uranjaju še u uljnu kupku, te tako pospješuju stvaranje uljne magle. U kućišta treba ugraditi let vice za vođenje ulja.

oskudno 20

čina kapi/min =

0,lp

m/s

mm

povoljno

12

podmazivanje

povoljno

16 zaštićeni pogoni

Ručno podmazivanje Mazivo se nanosi na unutarnju stranu lanca, a prvenstveno između unutarnje i vanjske spojnice p o m o ć u kantice za ulje ili kista. Po mogućnosti predvidjeti peri odično čišćenje lanca

bez dodatnog podmazivanja

j |

dopušteno do manjkavo podmazivanje

podmazivanje '



neZ

aštićeni ni

i povoljno podmazivanje

podmazivanje

dopušteno


za jednostruk

lanac

srednje područje

dopušteno do manjkavo podmazivanje

Podmazivanje kapanjem ulja Kapi ulja treba da padaju na unutarnju stranu lanca i na spojnice. Potrebna koliv

oskudno podmazivanje —

podmazivanje

;

s

; utjecajem | prašine i t o m e

s l i č n 0

povoljno do dopušteno podmazivanje dopušteno do oskudno podmazivanje

oskudno podmazivanje

dodatne utjecaje brusnih ili agresivnih materijala treba posebno uzimati u obzir



nezaštićeni pogoni sa štetnim onečišćenjima , dopušteno do oskudno I podmazivanje

oskudno podmazivanje oskudno podmazivanje srednje područje

313


spojnice. D o b r i rezultati dobivaju se a k o se ugradi kolut za prskanje ulja, koji stvara uljnu maglu. Uljne čestice se talože na lanac i na okapnice odakle sakupljeno ulje p o n o v o kaplje na lanac. Pri t o m e može donja t r a k a lanca još d o d a t n o uranjati u uljnu k u p k u . Pri optočnom tlačnom podmazivanju ubrizgava se ulje na unutarnju stranu p o v r a t n e trake. Pri brzini lanaca u > 1 2 m / s pokazalo se d o b r i m podmazivanje ubrizgava njem. To je vrst o p t o č n o tlačnog podmazivanja sa sapnicama, koje stvaraju najsitnije kapljice. U tablici 111 prikazane su daljnje mogućnosti upotrebe navedenih načina podmazivanja a k o se od preporučenih načina podmazivanja, slika 333, odstupi ili m o r a odstupiti.

8.4.5. Proračun P r o r a č u n p o g o n a lanaca s tuljkom i valjkastim lancima utvrđen je u D I N 8195 (za sada u pripremi). U tom s t a n d a r d u navedeno j e : „ D o p u š t e n o opterećenje pogonskih lanaca o d r e đ e n o je habanjem u zglobovima i time vezanim produljenjem lanca. Produljenje ne treba da prelazi pri jednolikom trošenju i srednjem broju zubi 3 %. Preduvjet za ovo je, da postoji mogućnost n a k n a d n o g zatezanja. Slijedeće podloge za p r o r a č u n vrijede s a m o onda, a k o ne dolazi do n a k n a d n i h dinamičkih opterećenja, npr. zbog vibracija neopte rećene ili opterećene trake lanca ili zbog rotacionih vibracija cijelog prijenosa. K o d težih pogonskih uvjeta, naročito k o d brzina lanca preko v = 24 m/s, treba uzeti u obzir iskustva proizvođača lanaca." O d n o s brzine vrtnje malog lančanika p r e m a brzini vrtnje velikog lanča nika daje: prijenosni omjer

i = nl/n2 = z2/zl nj u m i n - 1 n2 u m i n - 1 z1 z2

.(249)

brzina vrtnje malog lančanika, brzina vrtnje velikog lanča'nika, broj zubi malog lančanika, broj zubi velikog lančanika.

Slika 335. Mnogokutnik (poligon) dobiven obavijanjem lančanika

Općenito se uzima i = 1, dok se k o d malih brzina lanaca može ići čak do z = 1 0 . Prijenose na veću brzinu vrtnje treba izbjegav^j^bog4oše-4skori-stivosti. K a o broj zubi treba odabrati prim-brojeve (djeljive s a m o sa jedan i sa samim sobom) da članci ne bi periodički ulazili u zahvat istim zubima lan čanika. Na taj način dijeli se habanje ravnomjerno na sve dijelove lanca i lančanika u zahvatu. Pri radu lanac ovija lančanik u obliku poligona (sl. 335) valjcima koji ulaze u uzubine. Budući da je ovojna duljina lanca manja od odgovarajućeg

314


Tablica 112. Faktori udara c prema D I N 8195

strojevi

Tokarilice, bušilice glodalice blanjalice drobilice strojevi za izvlačenje

brzohodne

sporolodne

2,5

3,5

Transmisije pogonske (grupni pogon)

1,8 1,8 2,5 2

strojevi za obradu drva tkalački stanovi

1,8 2

prepletač-rotacioni strojevi translatori

1,5 2

Prelački stroj klipni

vodene t urbine

1,4 1,5 2,3 2

hidraulične ekscentarske koljenčaste

preše

moto ri s unu tarnjim izgaran em spo ri brzi do do 4cil. l c i l . | 2cil. 2cil. 6cil.

parne turbine

Gonjeni

elektro motori

Pogonski strojevi

4,5

4

2,8

2,5

2,2

3,7

3

2,5

1,8 2

1,5

1,5

kompresori jednostepeni dvostepeni

2,5 2

rotacioni kompresori jednostepeni dvostepeni

1,6 1,3

puhala ventilatori

1,5 2,5

klipne

4 3

5 4,5

4,5 4

4 3,5

3,5 3

3,2 2,7

3 2,5

2,5 2

2 1,6

3 3,7

2,7

2,5

2 2,5

pumpe 1-cilindrične 2-cilindrične

centrifugalne

pumpe P"Jen°snika neposredno

valjaonički stanovi

5 4

4 3,5

3,5 3

3 2,7

2,6 2,3

1,5

3

2,8

2,5

2,2

2

2,5 2,2

3,5 2,7

2,5 3

1,8 2 2,5 P r e k o r PiJenosnika neposredno

brusilice za celulozu (sječkalice) vibraciono sito nabijači bubnjevi za miješanje bageri rudarske glodalice miješalice transporter za sipki materijal transporter za komadni materijal dizalice viljuškari rudarski čekrk

generatori

1,8

2

valjci za gnječenje mlinovi na kugle bubnjasti mlin mlinovi čekičari kalanderi

2

veliko

transmisije gonjene

postrojenje . malo postrojenje

5

4,5

4

3,5

4 4

3,5 3,5 3 5

2,8

4,5

3,2 3,2 2,5 4,5 4

2,5 3 3,5 4,5

2,2 2,7 3 3,5

2 2 2,6

2 1,8 2 2,5

2,5 3 1.8 2 2 1,7 3 1,6 1,5 2 2,5 3 2,5 1 1,5 1,5

2,2 5 4

3,2 5

3 4 5

2,8 3,5 4

1,8 2

2 4

2 2,8 2,3

3

2

1,6 1,5

1

1,2 1,7

1,5 2,5

1,5

1 1,5

2

2,5

1,5

1,5

315


kružnog luka, kreće se lanac s pogonskog lančanika nejednolikom brzinom (sl. 336). Ove nejednolikosti rastu smanjivanjem broja zubi lančanika. Na gonjenom lančaniku nejednolikosti se mogu još povećati, što ovisi od toga u kojem ritmu nailazi lanac na lančanik. Razlika u brzini iznosi Av = v (1-cosa), gdje v označava najveću brzinu lanca. Slika 336. Tok brzina lanca kod različitog broja zubi pogonskog lančanika

Preporučljivo je da se p r e m a snazi P, koju lanac treba da prenosi, i brzini vrtnje malog lančanika, vrši predizbor odgo varajućeg lanca. To se vrši p o m o ć u : udarne snage PD u k w P u kVV m

PD

vrijeme

(250)

m•k

udarna snaga reducirana na jednostruk lanac, snaga, koju treba lancem prenijeti, faktor nošenja lanca, kod jednostrukih lanaca je m=\, kod dvo strukih lanaca je m= 1,75, a kod trostrukih lanaca je w = 2,55, faktor snage prema tablici 113 (k tome slijedeći podaci).

U d a r n a snaga P D reducirana n a jednostruki lanac zavisi o d vrste pogona (pogonski i gonjeni stroj) i broja zubi z\ malog lančanika, jer z\ određuje o b o d n u brzinu. O v u ovisnost uzima u obzir faktor snage k. Najprije iz tablice 112 treba odabrati faktor u d a r a c, pa s njim i brojem zubi z x odrediti iz tablice 113 faktor snage k (vrijednosti u zagradi po mogućnosti izbjegavati). S izračunatom udarnom snagom PD i brzinom vrtnje nx može se iz tablice 114 odabrati odgovarajući valjkasti lanac. S navedenim u d a r n i m snagama može se, uz bezprijekorno podmazivanje, očekivati vijek trajanja od 15000 pogonskih sati. P D vrijednosti važe za lance s brojem članaka X = 100. K o d X = 40 treba računati s a m o sa 90 % udarne snage. Vrijednosti za P D date su do onih brzina vrtnje n x koje odgovaraju najpovoljnijim snagama. A k o lanci rade s većom brzinom vrtnje, t a d a j a k o o p a d a u d a r n a snaga koja se prenosi zbog progresivno rastućih centrifugalnih sila koje opterećuju lanac. Tablica 113. Faktori snage k prema D I N 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Faktor udara c 1 1,5 2 3 4 5

Broj zubi 2, malog lančanika 13

15

17

19

21

23

25

38

45

57

(0,66) (0,53)

0,78 0,62 0,57 (0,49) (0,45) (0,41)

0,89 0,71 0,65 0,56 (0,51) (0.47)

1 0,80 0,73 0,63 0,58 (0,53)

1,11 0,89 0,81 0,70 0,65 0,59

1,23 0,98 0,90 0,77 0,71 0,65

1,35 1,08 0,98 0,85 0,78 0,72

2,11 1,69 1,54 1,33 1,23 1,12

2,54 2,03 1,85 1,60 1,47 1,35

3,28 2.62 2,39 2,06 1,80 1,74

(0,49) (0,42) (0,39) (0,35)

Tablica 114. Udarna snaga P u kW koja se može prenijeti jednostrukim valjkastim lancima D I N 8187 i 8188 (JUS M.C1.820 i 822) (vidi tablicu 106. s t r D

Broj lanca 03 04 05 B 06 B 08 B 10 B 12 B 16 B 20 B 24 B 28B 32 B 40 B 48B 56B 64B 72 B 08 A 10 A 12 A 16 A 20 A 24A 28 A 32 A 40 A 48 A

1

0,08 0,16 0,32 0,45 0,59 1,18 1,77 3,24 4,30 5,5

0,07 0,14 0,23 0,37 0,52 0,96 1,55

4

10

25

50

100

0,09 0,28 0,52 1,00 1,47 2,00 3,82 5,90 11,0 14,7 18,4

0,09 0,15 0,23 0,63 1,18 1,91 3,24 4,64 9,20 14,0 25,0 33,8 45,0

0,08 0,21 0,33 0,51 1,47 2,94 5,90 7,36 11,0 19,8 32,4 59,0 77,2 96,0

0,15 0,40 0,63 0,92 2,94 5,15 10,3 14,7 19,8 37,6 59,0 114 147 184

0,12 0,29 0,74 1,18 1,84 5,15 9,60 19,5 26,5 36,8 73,6 118 188 232 220

0,10 0,24 0,46 0,96 1,25 1,84 3,24 5,35

0,07 0,15 0,24 0,59 1,10 1,84 2,94 4,12 7,36 11,8

0,17 0,32 0,59 1,28 2.35 4,05 6,48 9,20 17,7 29,4

0,31 0,59 1,03 2,35 4,64 8,10 12,5 18,4 32,4 51,5

0,59 1,18 1,91 4,64 8,85 14,7 23,2 33,8 59,0 96,0

125

160

Brzina vrtnje «, u min 630 400 250

0,07 0,15 0,37 0,92 1,46 2,20 5,95 12,5 24,3 32,4 46,4 92,0 140 170

0,09 0,18 0,44 1,18 1,77 2,80 7,70 14,7 29,4 39,0 59,0 110 154

0,13 0,29 0,66 1,70 2,60 3,95 11,8 23,2 46,4 59,0 88,5 118

0,74 1,45 2,35 5,70 11.0 18,3 28,7 40,5 73,6 147

0,92 1,76 2,94 7,00 13,2 22,2 35,4 48,0 92,0

1,32 2,60 5,90 10,3 19,5 33,1 51,6 73,6 125

)

1

800

1000

1250

1600

2000

0,09 0,22 0,44 0,96 2,43 3,90 6,10 18,4 35,3 73,6 92,0 92,0

0,14 0,29 0,63 1,47 3,83 6,00 9,20 27,2 46,4 73,6

0,18 0,37 0,81 1,84 4,64 7,36 11,8 32,0 46,4

0,23 0,46 0,92 2,32 5,90 9,20 14,6 29,5

0,28 0,59 1,18 2,95 7,36 11,0 14,6

0,36 0,74 1,48 3,54 7,70

0,46 0,92 1,70 3,83

1,98 3,82 7,00 15,7 29.4 50,0 78,0 118

3,02 5,90 10,0 23,2 46.4 73,6

3,68 7,36 12,5 29,4 46,4

4,63 9,20 15,5 29,4

5,90 10,3 16,2

6,85

6,60

2500

3150

4000

0,50

0,65

0,81

1,1

^3

0-!

317


Prije p r o r a č u n a v a n ] a broja članaka k o d otvorenog lančanog prijenosa treba izabrati približnu vrijednost r a z m a k a osi a' i broj zubi lančanika z x i z 2 . Na taj način se dobiva: x = 2—+^ ^ +(^^\ p 2 1

broj članaka

1

\

• — 2n )

(251) a!

Izračunata vrijednost X zaokružuje se na cio broj. T a d a je duljina lanca L = p- X.S o d a b r a n o m vrijednošću za X može se izračunati točan razmak osi a (vidi sl. 322 a na str. 300): razmak

osi: P a=y-{2X-zl-z2 + V(2X - z

- z2f -f(z2 -z,)2)

x

(252)

a u mm točan razmak osi, p u mm korak lanca (tablica 106, str. 304), ./' proračunski faktor prema tablici 115.

Izabrani lanac treba računski kontrolirati na vremensku izdržljivost, tj. na vijek trajanja u satima spojnica, valjaka i zglobova. Brzina lanca

(253)

v — dx • n • nx=d2- n • n2

v u m/s brzina lanca, d{, d2 u m promjeri diobenih kružnica lančanika (vidi jednadžbe za proračun na strani 308), n,, n 2 u s~ 1 brzina vrtnje lančanika.

Vučna sila lanca F' u N P u W v u m/s

(254)

F = P/v

vučna sila lanca = obodna sila lančanika, snaga koja se prenosi lančanim prijenosnikom, brzina lanca = obodna brzina lančanika prema jednadžbi (253).

Tablica 115. Faktor proračunavanja / z a razmak osi prema D I N 8195 jr-2,

12 11 10 9 8 7 6 5 4,8 4,6 4,4 4,2

./'

0,8106 0,8106 0,8107 0,8107 0,8107 0,8108 0,8108 0,8109 0,8109 0,8109 0,8110 0,8110

* - Z |

4

f

3,8 3,6 3,4 3,2 3 2,9 2,8

0,8110 0,8111 0,8112 0,8113 0,8114 0,8115 0,8116 0,8118

2,7 2,6 2,5 2,4

0,8119 0,8121 0,8123 0,8125

X-z, Zi — z .

2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,39 1,38

/ 0,8127 0,8130 0,8134 0,8138 0,8143 0,8150 0,8158 0,8170 0,8185 0,8207 0,8209 0,8212

X-z, Zl~Z\

1,37 1,36 1,35 1,34 1,33 1,32 1,31 1,3 1,29 1,28 1,27 1,26

X-z

./'

0,8215 0,8219 0,8222 0,8226 0,8230 0,8234 0,8238 0,8243 0,8248 0,8253 0,8258 0,8264

x

Z2-Z1

1,25 1,24 1,23 1,22 1,21 1,2 1,19 1,18 1,17 1,16 1,15 1,14

f 0,8270 0,8276 0,8282 0,8289 0,8295 0,8302 0,8310 0,8318 0,8326 0,8336 0,8346 0,8358

X-zi Z2-Z1

1,13 1,12 1,11 1,1 1,09 1,08 1,07 1,06 1,058 1,056 1,054 1,052

f 0,8372 0,8387 0,8405 0,8425 0,8448 0,8474 0,8503 0,8537 0,8544 0,8551 0,8559 0,8567

318


Za vrijeme r a d a pojedini članci lanaca vrše k r u ž n o gibanje p r e k o lanča nika. Pojedini članci izloženi su zbog toga djelovanju centrifugalne sile F f , koja lanac još više opterećuje: centrifugalna sila Ff u N q u kg/m i; u m/s

F u N Ff u N

(255)

centrifugalna sila koja dodatno opterećuje trake lanaca, težina lanca po metru duljine prema tablici 106, strana 304, brzina lanca prema jednadžbi (253).

Ukupna vučna sila F G U. N

z

F{ = q-v

(256)

FG = F + F F

najveća vučna sila u lančanoj traci (opterećena traka) bez obzira na udare u pogonu, vučna sila proizašla iz snage koju treba prenijeti prema jednadžbi (254), centrifugalna sila u svakoj traci lanca prema jednadžbi (255).

Vijek trajanja spojnica U z m e m o li u obzir udare uvjetovane vrstom pogona, bez utjecaja centri fugalne sile, t a d a iznosi sigurnost spojnica protiv l o m a : sigurnost protiv loma FM u kN F u kN y

S M

=

T 3 '

(257)

t

lomna sila lanca prema tablici 106, strana 304, vučna sila u lancu prema jednadžbi (254), značajka udara prema tablici 116.

U tablici 1 1 7 d a n e su vrijednosti p o t r e b n e sigurnosti SD, ali koje uzimaju u obzir i utjecaje centrifugalnih sila. Ako je SM^=SD o n d a su zadovoljeni svi zahtjevi u pogledu izdržljivosti spojnica i nije p o t r e b a n nikakav daljnji proračun. Ako je SM
(258)

X=SM/SD

koji daje odgovor na veličinu mogućeg vijeka trajanja L\ spojnica u satima rada. P r i besprijekornom podmazivanju može se očekivati: Tablica 116. Značajke udara y prema D I N 8195 (prijedlog) za valjkaste lance

Opterećenje

Faktor udara

Značajka udara

c

y

Pogon bez udara, ravnomjerno opterećenje

1

1

Ravnomjeran pogon s laganim pojedinačnim udarima, opterećenje s laganim titrajima

1,5

0,8

Lagani udari, opterećenje sa srednje velikim titrajima

2

0,73

Srednji udari, opterećenje s velikim titrajima periodičkog opterećenja

3

0,63

Jaki udari, laki udari koji proizlaze iz preticanja

4

0,58

5

0,53

Jaki udari, srednji udari koji proizlaze iz preticanja

319


A/AD = 0,82 1^ = 2000

0,89 5000

0,96 10000

1,0 15000

1,12 50000 h

A D je faktor vijeka trajanja p r e m a tablici 118, zavisan od broja zubi z x malog lančanika i od broja članaka lanca X. Vijek trajanja 1 ^ = 1 5 0 0 0 sati u pravilu je dovoljan. Pri manjkavom podmazivanju postiže se isti vijek trajanja, a k o se u z m u vrijednosti za A D iz tablice 118 i m n o ž e s faktorom 1,2. Tablica 117. Potrebni faktori sigurnosti S D prema D I N 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Brzina vrtnje n. u min-1 malog zupčanika

Korak lanca p u mm 9,525

12,7

15,875

25,4

19,05

31,75

38,1

44,45

63,5

50,8

1

7,61

7,64

7,69

7,75

7,87

8,04

8,19

8,37

8,70

9,24

2 3 4

8,15 8,49 8,73

8,19 8,53

8,24

8,77

8,58 8,83

8,3 8,65 8,89

8,44 8,78 9,04

8,61 8,97 9,23

8,78 9,14 9,40

8,97 9,34 9,61

9,32 9,71 9,99

5 6 8

8,93 9,1 9,36

8,97 9.14 9,4

9,03 9,2 9,47

9,1 9,27 9,54

9,25 9,42 9,69

9,44 9,61 9,89

9,62 9,80 10,09

9,83 10,01 10,3

10

9,58

9,62

9,68

9,75

9,91

10,12

10,31

20 30 40

10,26 10,69 11

10,31 10,73 11,05

10,37 10,8 11,12

10,45 10,89 11,2

10,62 11,06 11,38

10,84 11,29 11,62

50

60 80

11,25 11,45 11,79

11,3 11,5 11,84

11,37 11,58 11,92

11,46 11,67 12,01

11,64 11,85 12,2

100

12,05

12,11

12,18

12,28

200 300 400

12,92 13,45 13,84

12,97 13,51 13,9

13,06 13,6 13,99

500 600 800

14,16 14,42 14,84

14,22 14,48 14,9

1000

15,18

2000 3000 4000 6000

1

76,2

88,9

9,93

10,71

9,91 10,32 10,61

10,64 11,08 11,4

11,48 11,96 12,3

10,22 10,41 10,71

10,86 11,06 11,38

11,66 11,87 12,22

12,58 12,82 13,19

10,54

10,95

11,64

12,5

13,49

11,05 11,51 11,85

11,29 11,76 12,1

11,74 12,22 12,58

12,47 12,99 13,37

13,39 13,95 14,35

14,46 15,05 15,49

11,88 12,1 12,46

12,11 12,34 12,70

12,38 12,6 12,97

12,86 13,1 13,48

13,67 13,92 14,33

14,68 14,95 15,38

15,84 16,13 16,6

12,47

12,74

12,98

13,26

13,79

14,65

15,73

16,98

13,16 13,71 14,1

13,37 13,92 14,32

13,65 14,22 14,62

13,92 14,49 14,91

14,22 14,8 15,23

14,78 15,39 15,83

15,7 16,35 16,82

16,86 17,56 18,06

18,2 18,95

14,31 14,58 15

14,42 14,69 15,12

14,65 14,92 15,36

14,96 15,24 15,68

15,25 15,53 15,99

15,58 15,87 16,33

16,2 16,49 16,98

17,21

15,24

15,34

15,46

15,7

16,03

16,35

16,7

16,26 16,94 17,43

16,33 17,01 17,51

16,44 17,12 17,62

16,57 17,25 17,76

16,83

17,86

17,93

Tablica 118. Faktori vijeka trajanja X D prema D I N 8195 (prijedlog) za valjkaste lance Broj članak X

Broj zubi malog lančanika Zi 21 23 25

13

15

17

19

40

0,893

0,883

0,874

0,866

0,895

0,853

70

0,844

0,834

0,826

0,819

0,812

0,806

0,801

0,775

100

0,814

0,805

0,797

0,790

0,784

0,778

0,773

200

0,760

0,751

0,744

0,737

0,732

0,726

0,721

45

57

0,747

0,737

0,723

0,698

0,688

0,675

38

320


Vijek trajanja valjaka U području viših brzina vrtnje ne određuje čvrstoća spojnica vijek traja nja lanca. Taj vijek određuje u t o m slučaju vremenska izdržljivost valjaka. Ta vremenska izdržljivost zavisi od broja promjena opterećenja u toku Tablica 119. Nazivne vrijednosti F, u kN za vučne sile valjaka valjkastog lanca prema D I N 8195 (u prijedlogu)

250 13 15 17 19 21 23 25 27

315

84 90 95 100

48 50 52 57 60 63 66 69 73 80 88 93 100

30 38 45 50 57

400

500

26 28 30 31,5 33 36 38 39 40 45 49 52 54

15 16 17 18 19 20 20,5 21 22,5 25 28 29 30

600 8,4 9,0 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 14 15 17 17,5

Brzina vrtnje n, u m i n " 1 malog lančanika 1600 800 1000 1250 2000 2500 3150 4,7 5,0 5,4 5,7 6,0 6,3 6,6 6,9 7,3 8,0 8,8 9,3 9,8

2,6 2,8 3,0 3,1 3,3 3,6 3,8 3,9 4,0 4,5 4,9 5,2 5,4

1,5 1,6 1,7 1.8 1,9 2,0 2,05 2,1 2,2 2,5 2,8 2,9 3,0

0,84 0,9 0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,4 1,5 1,7 1,75

0,48 0,5 0,54 0,57 0,6 0,63 0,66 0,69 0,73 0,8 0,88 0,93 0,98

0,26 0,28 0,3 0,31 0,33 0,36 0,38 0,39 0,4 0,45 0,49 0,52 0,54

0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,2 0,21 0,22 0,25 0,28 0,29 0,3

4000

5000

6300

8000

10000

0,08 0,09 0,09

0,05 0,05 0,05 0,06 0,06 0,06 0,06 0,07 0,07 0,08 0,09 0,09 0,1

0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,055

0,01 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,025 0,03 0,03 0,03

0,008 0,009 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,015 0,016 0,016 0,017

0,1 0,11 0,11 0,11 0,12 0,12 0,14 0,15 0,17 0,17

Tablica 120. Faktor vijeka trajanja A r za valjke lanaca prema D I N 8195 (prijedlog)

h 2000 5000 10000 15000 30000 50000

32

40

3,8 0,95 0,32 0,18 0,063 0,030

5,1 1,3 0,48 0,25 0,09 0,04

50 7,2 1,9 0,66 0,36 0,125 0,059

63 10,5 2,6 0,95 0,5 0,18 0,08

Broj članaka X 100 80 15 3,8 1,3 0,7 0,25 0,115

21 5,2 1,9 1 0,36 0,16

160

200

250

10,5 3,8 2 0,7 0,32

15,5 5,2 2,8 1 0,54

22 6 4 1,45 0,65

125 30 7,5 2,6 1,4 0,5 0,24

315

28 11 5,6 2,1 0,95

Tablica 121. Faktori vrste lanca r r za valjkaste lance prema D I N 8195 (prijedlog) Korak lanca P mm 5 6 8

Za lance prema D I N 8187

Za lance prema D I N 8188

(JUS M.C1.820, 821 i 822) trostruki jednostruki dvostruki

jednostruki

dvostruki

trostruki

1,50 1,41 1,03

2,40 1,74

3,53 2,57

9,525 12,7 15,875

1,69 1,62 1,45

2,88 2,77 2,47

4,23 4,07 3,63

1,55 1,44

2,64 2,44

3,89 3,56

19,05 25,4 31,75

1,34 1,38 1,22

2,29 2,36 2,08

3,36 3,46 3,06

1,44 1,29 1,19

2,45 2,19 2,02

3,61 3,23 2,98

38,1 44,45 50,8

1,47 1,45 1,16

2,5 2,46 1,97

3,68 3,62 2,9

1,29 1,08 1,16

2,19 1,84 1,98

3,22 2,7

63,5 76,2 88,9

1,23 1,26 1,21

2,09 2,14 2,05

3,08 3,14

1,24 1,29

2,11 2,2

3,11 3,23

101,6 114,3

1,08 1,22

2,90 2,08

2,70 3,05

3,01

2,91


321

očekivanog vijeka trajanja Lh. To zapravo znači da zavisi od broja obilazaka lanca za vrijeme vijeka trajanja L^, broja zubi zx, k o r a k a lanca p, faktora vrste lanca tr, i od značaljke udara y. U t o m slučaju treba izračunati d o p u š t e n u : FR = FT- A t - tr

vučnu silu za valjke FR u kN Fr u kN

(259)

dopuštena vučna sila u traci lanca za valjke, nazivna vrijednost vučne sile u zavisnosti od broja zubi z, i brzini vrtnje «, (prema tablici 419), faktor vijeka trajanja za valjke prema željenom vijeku trajanja L^ (prema tablici 120), faktor vrste lanca (prema tablici 121).

Ar t,

Ako je F/y^FR o n d a se pri besprijekornom podmazivanju može postići željeni vijek trajanja. Uz manjkavo podmazivanje s a m o o n d a ako je F/y — 0,4 F R . Ovdje označava F vučnu silu lanca prema jednadžbi (254), a y značajku u d a r a p r e m a tablici 116, strana 318.

Vijek trajanja zglobova P o t r e b n o je u p r o r a č u n u uzeti u obzir još i trošenje (habanje) u zglobovima lanca. To trošenje zavisno je od okretnog gibanja u zglobovima (put trenja), od brzine lanca i o d : Tablica 122. Faktori brzine koraka t v za zglobove lanca prema D I N 8195 (prijedlog) Brzina lanca r m/s

9,525

12,7

15,875

19,05

25,4

0,1 0,2 0,3

21,2 16,8 14,7

20,4 16,2 14,2

18,9 15,0 13,1

17,9 14,2 12,4

16,6 13,2

0,4 0,6 0,8

13,3 11,6 10,5

12,9 11,2 10,2

11,9 10,4

11,3 9,9 9

10,5

9,4

1 2 3

9,8 7.8 6,83

9,5 7,5 6,58

8,8 6,95

4 5 6

6,22 5,75 5,43

6 5,57 5,24

5,54 5,16 4,85

6

'U

Korak lanca, p u mm 31,75 44,45 38,1

i i

12,9 10,2 8,9

12 9,5 8,3

11,2 8,8 7,7

9,3 8,1 7,4

9 7,8 7,1

8,3 6,6 5,89

7,7 6,11 .5.35

7,3 5,76 5.01

6,86 5,45 4,76

6,58 5,23 4.57

6,36

5,26 4,91 4,51

4,87 4,54 4,28

4,59 4,26 4,02

4,34 4,03 3,79

4,17 3.87 3.65

4,03 3,74 3,53

:

3,36 3,21 3,08

i ! i

3,15 2,99 2,87

2,95 2,78 2,64

! i !

2,77 2,6 2,47

i

j 2,37 • 2,2

! ; ;

4,39 4,17 4,01

4,06 3,88 3,73

3,83 3,64 3,5

10 12 14

4,56 4,28 4.06

4,4 4,14 3,93

4,07 3,81 3,62

3,86 3,62 3,44

3,57 3,37 3,2

3,37 3,18 3,02

3,19 3 2.85

1

16 20 25

3,9 2,62 3,36

3,76 3,49 3,24

3,48 3,23 2,99

3,3 3,06 2,83

3,06 2,84 2,63

2,88 2,67 2,48

2,72 2,53 2,36

!

30 35 40

3,16 3,01 2,88

3,05 2,9 2,77

2,82 2,67 2,56

2,68 2,53 2,42

2,48 2,36 2,25

2,34 2,22

l

i

\

I !

!

i

8,6 7,5 6,85

1

4,62 4,4 4,22

21 Flcmcnli strojeva

13,7

9,8 8,6 7,8

4,76 4,57

i

88,9

10,9 9,5

!

5,18 4,94 4,74

!

76,2

9,1 8,3

11,3 9,8

8 9

5,01

63,5

14,8 11,7 10,2

t i 3,62 I 3,47 3.32 3,45 3,31 : 3,19 i

7

50,8

15,6 12,4 10,8

11,5

14,2

!

5,05 4,41

3,06 2,88 2,74 2,61 2,43 2,26

!

i

I :

i

2.52 • ' 2,33 :

8,1 7,1 6,42

7,6 6,62 6,01

7,1 6,15 5,58

5,97

5,58 4,43 3,89

. 5,19 4,12 3,61

3,53 3,28 3,1

3,28 3,06 2,87

2,94

2,74 2,71 2,5

4,74 4,15 3,78 3,52 3,32

2,81 2,69

i 1

i

i

2,24

j

i

i

2,59 2,42 2,3 2,21

2,41 2,25 2,13

322


površinskog tlaka u zglobovima p v u N/cm Fa U N 2 A u cm y

2

p=—— A •y

(260)

postojeći površinski tlak u zglobovima, ukupna vučna sila prema jednadžbi (256), površina zglobova prema tablici 106, značajka udara prema tablici 116, strana 318.

S izračunatim površinskim t l a k o m p v očitava se sa slike 337 značajka vijeka trajanja vv u zavisnosti od načina podmazivanja. O č i t a n u vrijednost vv uspoređuje se sa: značajkom wD fv Av

zgloba

(261)

wD = t v

značajka zgloba za vijek trajanja 1^=1500011, faktor brzine koraka lanca prema tablici 122, faktor puta trenja prema tablici 123.

N/cm2 10000 -, 3000 8000 7W0 6150 5600 5000 1*500 hOOO J 3550 T1 3150 Z800 1500 ZZH0 a ZO00 1800 e 1600 VtOO ^ 1 1250

A

7720

J< -5 u

.£ »vi *~ o

1000 900 800 no 630 560 500 450 wo 355 315 Z80 250 ZZf 200180 160 VtO 125772

100 6,3 8 10 12,5 značajka vijeka trajanja

20

zz,*

25

Slika 337. Značajka vijeka trajanja vv u zavisnosti od površinskog tlaka u zglobu pv i od načina podmaziva nja prema D I N 8195 za valjkaste lance

Očekivana vrijednost vijeka trajanja L \ z a zglobove dobiva s e pri o d n o s u značajki: w/wD = 0,67 L\ =50000

0,8 30000

1,0 15000

1,15 10000

1,44 5000

2,01 2000 h

323


Najpovoljnije j e a k o s e poklapaju vrijednosti vijeka trajanja L \ spojnica, valjaka i zglobova. To će se praktički vrlo rijetko moći ostvariti. Ni u k o m slučaju ne smije ni j e d a n od triju vjekova trajanja ležati ispod željenog za lanac.

Zupčasti lanci Za zupčaste lance ne postoji standard p r e m a kojem se proračunava. Zupčasti lanci proračunavaju se k o n t r o l o m statičke i dinamičke sigurnosti: statička sigurnost

SSXaX = — = l

dinamička sigurnost

^&m—~^

FM u kN FQ U kN

FG-c

(262)

=5

(263)

lomna sila lanca, tablica 107, strana 305, ukupna vučna sila prema jednadžbi (256), pri čemu se potrebne veličine uzimaju iz tablice 107, faktor udara prema tablici 112, strana 314.

c

Jednadžbe (249) i (251) do (256) vrijede i za zupčaste lance. Vijek trajanja članaka može se p r o r a č u n a t i na isti način k a o i za valjkaste lance, jer u trošenju ne bi trebala da postoji nikakva razlika. Preporučljivo je posavjetovati se s proizvođačima lanaca. K a o silu koja opterećuje vratilo (vidi sl. 304, str. 280) može se uzeti za sve vrste lanaca da je F A « 1,5 F, a k o F znači vučnu silu p r e m a jednadžbi (254). Tablica 123. Faktor puta trenja A v za zglobove lanca prema D I N 8195 (prijedlog) Broj članaka

X A(\ 70

c\c\

1IUU

200

Prijenosni omjer ;

13

15

17

19

21

23

1 2

0,57 0,63

0,64 0,7

0,69

0,74

0,76

0,79

1 2 3

0,69 0,76 0,79

0,77 0,85 0,88

0,83

0,98 0,98 1,01

0,92 1,01

1 2 3

0,76 0,85 0,88

0,93 1,03 1,07

1

1,03

1,1 1,14

5

0,91

0,87 0,96 0,99 1,02

1,09

1,17

1

0,97

1,09

1,17

1,26

2 3 5

1,07

1,2 1,25

1,29 1,34

1,28 1,31

1,37 1,41

7

21*

Broj zubi malog lančanika z,

1,11 1,14 1,17

0,91 0,95

25

38

45

57

0,95 1,04

0 97

1,12

1,14 1,18

1,07 1,17 1,22

1,1 1,21 1,25

1,26 1,39

1,33

1,44

1,3 1,43 1,48

1,34

1,38 1,43

1.47 1,52

1,38

1,58

1,67

1,81

1,51 1,57

1,74 1,81

1,84

1,99

1,47

1,52

1,57

1,61

324

9.

ZUPČANI PRIJENOSNICI

9.1. Osnove 9.1.1. Vrste i oblici Zupčanici prenose o k r e t n o gibanje s jednog vratila na drugo p o m o ć u tzv. veze oblikom, koju u ovom slučaju čini zahvat zubi. Z u p č a n i m prijenosni cima nije p r e m a t o m e p o t r e b a n poseban prijenosni element k a o kod remenskih (remen) i lančanih prijenosnika (lanac). A k o se u sprezi nalaze dva ili više zupča nika, govori se o prijenosniku. Razlikuju se prijenosnici sa stalnim prijenosnim omjerom (npr. između pogonskog i r a d n o g stroja), menjači brzina, kod kojih se dovođenjem u zahvat različitih zupčanika prijenosni omjer može mijenjati (npr. alatni strojevi i m o t o r n a vozila), razdjelni prijenosnici za istodobni pogon više vratila (npr. viševretenske bušaće glave). P r e m a m e đ u s o b n o m položaju osi vratila m o g u zupčanici imati slijedeće oblike: 1. Čelnici, k o d paralelnih vratila (sl. 338a), 2. Ozubnice, k a o beskonačno veliki čelnici za promjenu okretnog gibanja u p r a v o c r t n o (sl. 338 b), 3. Stožnici, k o d vratila koja se sijeku (sl. 338 c), 4. Vijčani zupčanici, k o d mimosmjernih vratila (sl. 338 d), 5. Puževi i pužna kola k o d mimosmjernih vratila (najčešće pod pravim kutom) (sl. 338 e).

Slika 338. Osnovni oblici zupčanika a) čelnici; b) ozubnica; c) stožnici; d) vijčanici; e) puž i pužno kolo

P r e m a t o k u uzdužnih linija b o k o v a razlikuju se po D I N 968 (JUS M.C1.012 i 013): 1. Čelnici s ravnim, stepenastim, kosim, strelastim i lučnim zubima (sl. 339), 2. Stožnici s ravnim, kosim, zakrivljenim evolventnim i zakrivljenim lučnim zubima (sl. 340).

325

9.1. Osnove

9.1.2.

Z a k o n ozubljenja

Prijenosni omjer je o d n o s brzine vrtnje n 1 ili kutne brzine co1 malog zupčanika p r e m a brzini vrtnje n 2 ili kutnoj brzini co2 velikog z u p č a n i k a :

Slika 339. Oblici bokova na čelnicima (prikazani na razvinutom cilindričnom plastu) a) ravni zubi; b) pomaknuti zubi; c) kosi zubi; d) strelasti zubi; e) lučni zubi Slika 340. Oblici bokova na stožnicima (prikazani na razvinutom plastu stošca) a) ravni zubi; b) kosi zubi; c) spiralni zubi; d) evolventni zubi; e) lučni zubi Slika 341. Kinematske kružnice i njihove obodne brzine. Trenutna točka dodira bokova

Prijenosni omjer

i = n1/n2 = (Di/oj2

(264)

P r e m a najnovijim I S O i D I N propisima treba prijenosnom omjeru i dodati negativni predznak a k o je smjer vrtnje jednog zupčanika s u p r o t a n smjeru vrtnje drugog (lijevo i desno). U ovoj knjizi prijenosni omjer i imat će uvijek pozitivan predznak.

326

9. Zupčani prijenosnici

Omjer broja zubi {kinematski omjer)

u = z2/z1

(265)

zx broj zubi malog zupčanika, z 2 broj zubi velikog zupčanika.

Da bi prijenosni omjer ostao u svakoj fazi o k r e t n o g gibanja konstantan, p o t r e b n o je da bokovi zuba imaju određeni oblik. Bokovi zuba u zahvatu moraju, naime, za cijelo vrijeme trajanja zahvata da b u d u u m e đ u s o b n u dodiru i da valjajući se j e d a n po d r u g o m ostvaruju gibanje. Budući da su bokovi zakrivljeni, oni se, p r o m a t r a n o u ravnini crtanja, dodiruju u pojedinim točkama (sl. 341). P r e m a z a k o n i m a kinematike dva tijela, koja se kreću različitim brzinama, ostaju u dodiru samo onda kada njihove komponente brzina okomite na tangente trenutnih točaka dodira (tzv. normalne komponente) imaju isti smjer i ako su međusobno jednake. To znači da se vektori n o r m a l n i h k o m p o n e n a t a brzina u svakoj fazi gibanja moraju m e đ u s o b n o poklapati. Zupčanike predstavljamo sebi najprije k a o glatke cilindre, k a o cilindrične tarenice t a r n o g prijenosnika, k o d kojeg pogonski cilindar trenjem bez klizanja prenosi gibanje na gonjeni cilindar (gonjenu tarenicu). Cilindri se valjaju m e đ u s o b n o jedan po d r u g o m bez klizanja i puzanja. Na ovim cilindrima, kinematskim cilindrima k a k o ih nazivamo, zamišljamo da su sada naneseni zubi (sl. 341). Općenito površine koje se k o d t a r n i h prijenosnika m e đ u s o b n o valjaju nazivamo površinama valjanja, a k o d zupčanika bile bi to kinematske kružnice wx i w 2 . Dvije kinematske kružnice dodiruju se m e đ u s o b n o u kinematskom polu C, koji leži na spojnici centara spregnutih zupčanika. Budući da se kinematske kružnice m e đ u s o b n o valjaju bez puzanja, imaju j e d n a k e obodne brzine

ow = dwl • TT • n1 = dyi2 • n- n2

(266)

uw u m/s obodna brzina kinematskih kružnica d w l , dw2 u m promjeri kinematskih kružnica «!, n2 u s " 1 brzine vrtnje zupčanika.

Iz gornjeg proizlazi prijenosni omjer '\vi, rw2

* =n i / r c 2 = d w 2 d w l = rw2/rwl

(267)

radijusi kinematskih kružnica.

Na sl. 342 prikazani su namjerno nepravilno oblikovani zubi zupčanog para. Bokovi tih zupčanika dodiruju se t r e n u t n o u točki B (točka F : na boku 1 dodiruje se s t o č k o m F 2 na b o k u 2 u točki B). Z u p č a n i k 1 okreće se k u t n o m brzinom co1, zupčanik 2 k u t n o m brzinom OJ2. T o č k a Fj kreće se o b o d n o m b r z i n o m vl=a>1- R^, t o č k a F 2 o b o d n o m b r z i n o m v2=co2 - R2. O b a vektora brzina o k o m i t a su na radij us-vektora R x i R2. Z b o g k o n t r o l e uvjeta dodira povući će se kroz d o d i r n u točku B tangenta T koja tangira o b a boka, a na nju o k o m i c a N. O b o d n e brzine v x i v 2 rastavljaju se na k o m p o n e n t e , u smjeru zajedničke tangente (T) v a i vt2 i u smjeru zajedničke okomice na tangentu (N) vnl i vn2. Budući da je, p r e m a slici, u n i < u n 2 nije ispunjen uvjet da bude vnl = vn2\ Bokovi su p r e m a t o m e pogrešno oblikovani.

327

9.1. Osnove

K o m p o n e n t e brzina u smjeru okomice na tangentu (N) u n l i vn2 možemo p r o m a t r a t i k a o o b o d n e brzine na radijusima r b l i rb2. P r e m a tome je vnl = = rbl •col i vn2 = rb2 •2. Budući da m o r a biti vn} =--vn2, m o r a l o bi biti r b l -co^ = rb2 - C Q 2 . Sa i=co1lco2 proizlazi da je i / = r b 2 / r b l = r^ v2 /r^ vl . Osim toga je i= = r w 2 / r w l , prema t o m e m o r a biti i r'w2/r'wi = r w 2 / r w l . Iz toga proizlazi da prijenosni omjer i može biti k o n s t a n t a n samo o n d a a k o se točka C poklapa

Slika 342. Odnosi brzina pri dodiru dvaju namjerno pogrešno oblikovanih bokova zupčanog para

s kinematskim p o l o m C, o d n o s n o k a d a je /wi=rw\ i r'w2 = rw2. Samo u tom slučaju može biti vnX — vn2. Ovaj kinematski preduvjet donosi zakon ozubljenja koji glasi: Okomica na tangentu kroz kinematski pol C.

trenutne

točke

dodira

dvaju

bokova

mora prolaziti

328


9.1.3. Dodirnica bokova, zahvalna linija (dodirnica profila) Z a k o n ozubljenja zahtijeva da se odrede kinematski ispravno oblikovani bokovi. Sl. 343 a pokazuje proizvoljno oblikovan bok 1 zupčanika 1. Na njemu je uzeta proizvoljna točka Fj i kroz nju povučena tangenta T i okomica na tangentu (normala) N. N o r m a l a N siječe kinematsku kružnicu w x u točki W ] . Ako zamislimo da se zupčanik 1 okreće udesno, o n d a se kreće i bok 1 s točkom Fj u smjeru strelice udesno p r e m a točki B, a točka W 1 p r e m a točki C. Budući da okomica na tangentu u trenutnoj točki d o d i r a t o č a k a W x i C m o r a prolaziti kinematskim p o l o m C, t o č k a B je obavezno točka dodira s odgovarajućim b o k o m zupčanika 2. To znači da je točka B zajednička točka za oba b o k a !

Slika 343. Pronalaženje suprotnog boka ako je oblik jednog boka zadan

Ako sada zamislimo da smo oba zupčanika okrenuli za istu vrijednost natrag, pomiče se točka iz kinematskog pola C zupčanika 1 prema W l 5 a zupčanika 2 p r e m a W 2 . Lukovi C W t i C W 2 moraju zbog m e đ u s o b n o g valjanja kinematskih kružnica W] i w 2 biti j e d n a k o dugi. Tražena točka F 2 suprotnog b o k a m o r a od točke W 2 biti udaljena za a, kao što su i m e đ u s o b n e udaljenosti t o č a k a B od C i F 1 od W l 9 jer se sve tri spomenute duljine a moraju poklopiti k a d a točke Fj i F 2 dospiju u točku B. P r o v e d e m o li ovakvu konstrukciju za više t o č a k a z a d a n o g b o k a Fj dobit ćemo veći broj t o č a k a F 2 . Spojimo li tako dobivene točke, dobivamo traženi suprotni b o k 2, koji u svakoj fazi dodira sa z a d a n i m b o k o m Fj ispunjava z a k o n ozubljenja (sl. 343 b). Ako spojimo sve d o d i r n e točke B, u kojima se dodiruju bokovi, dobivamo zahvalnu liniju (dodirnicu profila) g. P r o s t o r n o gledano, d o b i v a m o površinu zahvata. Zahvatna linija je apsolutna putanja dodirne točke. S druge strane d o d i r n a točka putuje i uzduž boka. Na taj način bokovi predstavljaju relativnu putanju dodirne točke.

9.1.4. Evolventno ozubljenje Iz 9.1.3. proizlazi da j e d n o m z a d a n o m b o k u p r i p a d a posve određen suprotan bok i o d r e đ e n a zahvatna linija. O b r n u t o , zadanoj zahvatnoj liniji p r i p a d a određen par bokova. Z b o g unifikacije, a i zbog izrade, pokazalo se korisnim da se zahvatnoj liniji dade određen oblik. Ako se z a h v a t n a linija g sastoji od dva k r u ž n a luka dobivamo cikloidno ozubljenje, čiji su- bokovi cikloidno zakrivljeni. Radi teškoća u izradi, a i

329

9.1. Osnove

nekih drugih n e d o s t a t a k a , ovo ozubljenje n e m a značaja u strojogradnji, pa je to razlog da o njemu neće biti ovdje govora. Ako je zahvatna linija pravac dobivamo evolventno ozubljenje. K u t koji zah vatna linija zatvara s t a n g e n t o m u kinematskoj točki C nazivamo kutom zahvatne linije (kut dodirnice profila) a. Radi toga što je zahvatna linija pravac o n a je ujedno i okomica na tangente svake trenutne točke dodira. Z a h v a t n a linija tangira temeljne kružnice b\ i bi u t o č k a m a Ni i N2 (sl. 344a i b). Ako se p r e m a slici 344a zahvatna linija g 2 valja po temeljnoj kružnici b 2 , tada točka na zahvatnoj liniji, koja se p o k l a p a sa kinematskim p o l o m C, opisuje evolventu. T a k o dobivena evolventa je bok zupčanika 2 i to njegov tjemeni i p o d n o ž n i dio, a k o je valjanje zahvatne linije po temeljnoj kružnici zupčanik

1

Slika 344. Evolventno ozubljenje: a) nastajanje boka na zupčaniku 2; b) nastajanje boka na zupčaniku 1

bilo ograničeno p r e m a gore tjemenom kružnicom a 2 , a p r e m a dolje temeljnom kružnicom b 2 . N a sl. 344a p o k a z a n a j e točka F 2 dobivena valjanjem zahvatne linije na temeljnoj kružnici na dijelu luka N 2 B 2 = /3b. Time je dio pravca C N 2 = g 2 postao dulji za dužinu bh. U t o m slučaju okreće se generatrisa (roditeljica) F 2 B 2 = p 2 = g 2 - f - 6 b m o m e n t a l n o o k o točke B 2 , t a k o d a j e o n a ujedno n o r m a l a u točki F 2 (okomica na tangentu u točki F 2 ) . r Z a m i s l i m o da se zupčanik 2 okreće ulijevo, k a k o to pokazuje strelica, sve dotle d o k se ne poklope točke B 2 i N 2 ; t a d a će se p 2 poklopiti sa z a h v a t n o m linijom. Točka F 2 p o m a k l a se p r e m a točki B. Iz toga proizlazi d a j e put BC = bh. U točki B m o r a , p r e m a tome, F 2 doći u dodir s odgovarajućom t o č k o m suprotna boka. Bok zupčanika 1 nastaje istim p o s t u p k o m valjanja zahvatne linije po temeljnoj kružnici b x (sl. 344b). Na slici p o k a z a n a točka Fi dobivena je valjanjem zahvatne linije p o dijelu luka N ^ B ^ ^ . N a taj j e način pravac N i C = #i kraći za dužinu bb, t a k o da je generatrisa B i F i = p i = gi — KZamislimo sada da se zupčanik 1 okreće udesno, k a k o to pokazuje strelica, sve dok se ne p o k l o p e točke B x i N x ; ležat će p! na zahvatnoj liniji, a točka p o m a k n u t će se p r e m a točki B. Budući da su temeljne kružnice proporcionalne kinematskim, zakrenule su se obje kinematske kružnice pri okretanju za jednake duljine lukova b b (sl. 344a i b). Na taj se način točke F, i F 2 moraju dodirnuti u točki B, što je d o k a z ispravnosti konstrukcije. \

330


Sl. 345 prikazuje evolventni zupčani par. Od temeljnih kružnica b do p o d n o ž n i h kružnica f bokovi se m o g u proizvoljno oblikovati, jer ti dijelovi b o k a ne ulaze u zahvat. Međutim, ti dijelovi b o k a ne smiju otežavati zahvat. U periodu zahvata od točke A do C u d o d i r u je tjemeni dio b o k a A 2 C zupčanika 2 sa p o d n o ž n i m dijelom b o k a F \ C zupčanika 1. U periodu zahvata od točke C do E u d o d i r u je tjemeni dio b o k a CA^ zupčanika 1 s p o d n o ž n i m dijelom b o k a C F 2 zupčanika 2. P r i o b r t n o m smjeru gibanja p u t zahvata (dodirnica profila) je zrcalna slika p u t a zahvata AE. Radijusi zakrivljenja obaju bokova p1 i p2 različiti su u pojedinim t o č k a m a dodira, osim u jednoj točki. Na zupčaniku 1 označeni su sa r desni bokovi, a sa 1 lijevi bokovi. Za dani smjer vrtnje su desni bokovi zupčanika 1 radni bokovi koji uvjetuju prijenos sila. zupčanik 1

I

* 2-

pogonski

gonjeni

Slika 345. Evolventno ozubljenje u zahvatu a radni bok; r desni bok; / lijevi bok; w kinematske kružnice; b temeljne kružnice; /podnožne kružnice: a tjemene kružnice

9.1.5. Ozubljenje s ravnim bokovima i unutarnje ozubljenje Ozubnica (zupčana letva) je vijenac čelnika s beskonačno velikom kinem a t s k o m kružnicom. Kinematska kružnica j e p r e m a t o m e pravac; p r o s t o r n o gledano to je zapravo kinematska ploha. P r e m a D I N 868 (JUS M.C1.011) takva se ozubljenja nazivaju ozubljenja s ravnim bokovima (plosnato ozubljenje). K o d evolventnog ozubljenja postaje u t o m slučaju i temeljna kružnica besko n a č n o velika, a isto t a k o i radijusi zakrivljenja bokova, pa i oni postaju pravci (sl. 346). To je posebna prednost, jer se s jednostavnim alatima s ravnim b o k o v i m a m o ž e ozubiti svaki zupčanik s vanjskim ozubljenjem. Z b o g toga upotrebljava se profil ozubnice k a o standardni profil ( D I N 878, J U S M.C1.016) za sve zupčanike. Zupčanici s vanjskim ozubljenjem moraju se sprezati sa s t a n d a r d n i m profilom. Kut zahvatne linije (kut dodirnice profila) standardiziran je sa a = 20°. K i n e m a t s k a linija s t a n d a r d n o g profila naziva se srednja linija profila M M .

331

9.1. Osnove

Ozubnicu treba shvatiti k a o zupčanik s beskonačno m n o g o zuba, p r e m d a se sama ozubnica izrađuje s a m o s ograničenim brojem zuba. Prijenosni omjer prijenosnika s ozubnicom p r e m a jednadžbi (265) na str. 326 iznosi W =

00.

Slika 346. Zupčani par s ravnim i evolventnim bokovima (ozubnica kao standardan profil)

S povećanjem kinematske kružnice može se ići i dalje u negativno područje, pa zupčanik s vanjskim ozubljenjem prelazi p r e k o ozubnice na zupčanik s unutarnjim ozubljenjem, (sl. 347). Time bokovi dobivaju oblik uzubine vanjskog ozubljenja, a uzubine oblik zuba vanjskog ozubljenja. zupčanik

2

Slika 347. Unutarnje evolventno ozubljenje

Z b o g negativnog zakrivljenja u o d n o s u na vanjsko ozubljenje, broj zuba unutarnjeg ozubljenja dobiva negativan predznak. T a k o p r e m a jednadžbi (265) na str. 326 prijenosnik s unutarnjim ozubljenjem ima negativan prijenosni omjer broja zubi u. Na primjer, za z 1 = 20, z 2 = — 60 biva w = z 2 /z 1 = — 3 .

9.1.6. Valjanje i klizanje bokova Prilikom zahvata zubi ne dolazi s a m o do m e đ u s o b n o g valjanja bokova nego i do m e đ u s o b n o g klizanja b o k o v a (sl. 348a). Točke b o k o v a F, i F 2 doći će u m e đ u s o b a n dodir u točki A, a točke F[ i F 2 u točki B. Iz toga proizlazi da će za to vrijeme dio b o k a f x biti u dodiru s dijelom b o k a f2. Budući da su o b a ova dijela različito duga, razlika duljina je p u t klizanja. K r a ć i dio b o k a

332


bit će jače istrošen. Specifično klizanje ( označava razliku brzina klizanja v t (tangencijalnih k o m p o n e n a t a brzina) pojedinih t o č a k a dodira bokova, u o d n o s u na tangencijalnu k o m p o n e n t u brzine odgovarajuće točke p r o m a t r a n o g zupčanika (sl. 348 b)

Slika 348. Valjanje i klizanje bokova a) dijelovi bokova/, i/ 2 koji se međusobno dodiruju za vrijeme zahvata od A do B; b) tok tangencijalnih komponenata brzina vn i vl2 za vrijeme dodira od F, i F, u A; c) tok specifičnog klizanja radnog boka 2

Na slici 348 c prikazan je tok specifičnog klizanja b o k a 2. Negativno specifično klizanje p o d n o ž n o g dijela b o k a je nepovoljno. Stvarno se podnožni dijelovi b o k o v a najviše i troše. Z b o g jednakih k o m p o n e n a t a tangencijalnih brzina na diobenoj kružnici, klizanje je t a m o j e d n a k o nuli, pa teoretski ne bi smjelo biti ni trošenja. Veliki kutovi zahvatnih linija i male visine zuba smanjuju trošenje.

9.1.7. Nulti čelnici i nulti prijenosnici (s ravnim zubima), zračnost između zuba R a z m a k od zuba do zuba mjeri se na diobenoj kružnici promjera d (sl. 349). Kinematske kružnice identične su s diobenim kružnicama. Govoreći 0 N U L T I M zupčanicima želi se zapravo naglasiti da je razlika između diobenih 1 kinematskih kružnica j e d n a k a nuli! O v a konstatacija odnosi se na izradu ozubljenja. P o k a z a t ćemo da i k o d N U L T I H zupčanika ne m o r a pri sparivanju

Slika 349. Karakteristične veličine čelnika s ravnim zubima

9.1. Osnove

333

Red 2

Red 1

Tablica 124. Standardni moduli u mm prema D I N 780 0,05

0,06

0,08

0,10

0,12

0,16

0,20

0,25

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,25

1,5

2

2,5

3

4

5

6

8

10

12

16

20

25

32

40

50

60

0,055

0,07

0,09

0,11

0,14

0,18

0,22

0,28

0,35

0,45

0,55

0,65

0,75

0,85

0,95

1,125

1,375

1,75

2,25

2,75

3,5

4,5

5,5

7

9

11

14

18

22

28

36

45

55

70

Tablica 124a. Standardni moduli u mm prema JUS M.C1.015 Standardni modul u mm I

II

III

I

II

1 4

16

4,5

6

22

6,5

2

25

7

28

8 32

9

2,5 10

2,75

16

20

5,5

1,5

2,25

III

18

5

1,75

II

14

3,75

1,25 1,375

I 12

3,5 1,125

3

III

3,25

36 40

11

s nekim drugim z u p č a n i k o m doći bezuvjetno do poklapanja diobenih i kine matskih kružnica. P r e m a D I N 870 (JUS M.C1.012) definiranje p o m o ć u osnovnog (standardnog) profila (vidi i sl. 346) pojam N U L T I H zupčanika na slijedeći način: NULTI zupčanici su oni kod kojih srednja linija osnovnog (standardnog) profila tangira diobene kružnice (u k i n e m a t s k o m polu C). Prijenosnik s NUL TIM zupčanicima naziva se NULTI prijenosnik. P o d korakom p podrazumijevamo razmak od zuba do zuba mjeren na diobenoj kružnici (sl. 349). Opseg diobene kružnice m o r a biti j e d n a k u m n o š k u z • p, a k o z označava broj zuba. Opseg diobene kružnice j e d n a k je također u m n o š k u d • n. P r e m a t o m e z • p = d- n, a p/n = d/z. Ovaj o d n o s p/n nazivamo modul m. M o d u l je p r e m a t o m e poredbeni pokazatelj modul

m=-=71

Z

(268)

K a o dio diobenog promjera m o d u l se može shvatiti i k a o korak promjera. Moduli su standardizirani (tablica 124). Da bi broj alata za izradu i mjerenje bio ograničen na minimum, redu 1 treba dati prednost pred redom 2. Iz prednjeg slijedi: korak

p — m-n

(269)


334 promjer diobene kružnice

d=z-m

(270)

p u mm korak, m u mm modul (tablica 124 i 124a), d u mm promjer diobene kružnice, z broj zuba. \ \

Na sl. 349 p r e m a D I N 3999 i p r e m a ISO/R 701 (oznake za ozubljenja) k o d NULTIH zupčanika (oznake J U S M.C1.011 i 012 iz 1958. g. nisu još prilagođene o z n a k a m a ISO) označuje: d da d( dh h ha h{ hg p pe s e a

promjer diobene kružnice, promjer tjemene kružnice, promjer p o d n o ž n e kružnice, promjer temeljne kružnice, u k u p n u visinu zuba, tjemenu visinu zuba, p o d n o ž n u visinu zuba, zajedničku visinu zuba zupčanog para, korak, k o r a k zahvata = p • cos a, debljinu zuba, širinu uzubine, s t a n d a r d n i k u t zahvatne linije = 20° (kut nagiba profila osnovne ozubnice), T diobeni korak, b širina zuba.

Ako su debljine z u b a zupčanog p a r a jednake, moraju teoretski širine uzubina biti j e d n a k e debljini zuba. Z b o g proizvodnje i pravilne funkcije m o r a između onih b o k o v a p r e k o kojih se ne prenosi gibanje postojati bočna zračnost j (sl. 350). N o r m a l n i zupčanici imaju tjemenu visinu zuba h & = m. P o d n o ž n a visina m o r a biti nešto veća, da se ne bi dodirivale tjemene i p o d n o ž n e kružnice. Zračnost između tjemene i p o d n o ž n e kružnice naziva se tjemena zračnost c. O n a može varirati između 0,06 i 0,26 m. U pravilu iznosi c « 0 , 2 m, t a k o da je podnožna visina zuba hf=l2m. P r e m a sl.

349

i

350 za

vanjske

i unutarnje NULTE prijenosnike

iznosi

promjer tjemene kružnice

da = d + 2ha

(271)

promjer podnožne kružnice

d{ = d — 2h{

(272)

promjer temeljne kružnice

dh — d- cos a

(273)

NULTI razmak osi

m a = r x + r 2 = — ( z i + Z2)

(274)

Budući da broj zubi zupčanika s unutarnjim ozubljenjem z 2 m o r a biti negativan, moraju i promjeri biti negativni. Na primjer d 2 = m • z 2 = — 5 mm • 20 = = — 100 m m , d^2 = d2 + 2 /? a = — 100 mm + 2 - 5 m m = — 90 m m .

335

9.1. Osnove

Iz proizvodnih razloga moraju za razmake osi biti predviđene tolerancije međusobnog položaja osi ( D I N 3994, J U S M.C1.036).

Slika 350. Zračnost, razmak osi

9.1.8. Granični broj zuba nultih čelnika s ravnim zubima G l e d a n o relativno, j e d a n zupčanik kruži o k o drugoga k a o što planeta kruži oko Sunca (zamišljeno je da j e d a n zupčanik stoji). Vršna točka na tjemenu zuba zupčanika koji kruži opisuje relativnu putanju vrha zuba u uzubini zupčanika koji stoji (sl. 351). Apsolutna putanja vršne točke je tjemena kružnica. Za zahvat z u b a ne upotrebljava se cijeli p o d n o ž n i dio boka. Evolventa na b o k u zuba i o n a k o počinje tek od temeljne kružnice, koja leži izvan p o d n o ž n e kružnice. D i o između temeljne kružnice i p o d n o ž n e kružnice ne služi za prijenos sile i gibanja i može se p r e m a t o m e proizvoljno oblikovati.

Međutim, logično je da tako oblikovan prijelazni radijus ne smije presijecati relativnu putanju vršne točke zuba. Radi smanjenja zareznog djelovanja treba prijelazni radijus da bude što veći. Ukoliko bi točke dodira A ili E pale izvan t o č a k a N t ili N 2 , u kojima zahvatna linija tangira temeljne kružnice, putanja vrha glave velikog zupčanika


336

presijecala bi dio aktivnog dijela podnožja b o k a malog zupčanika u blizini temeljne kružnice. O v a se pojava naziva podrezivanje. Na slici 352 prikazana je podrezanost dobivena alatom u obliku ozubnice.

P o d r e z a n o s t se može smanjiti povećanjem broja zuba malog zupčanika. Na taj način odmiče se središte malog zupčanika p r e m a van, pa put dijela zahvata N X C postaje dulji. Isto tako može se povećanjem kuta zahvatne linije izbjeći opasnost podrezivanja. Iz toga proizlazi da je za određenu veličinu k u t a zahvatne linije i za određeni prijenosni omjer p o t r e b a n minimalni, granični broj zuba z % malog zupčanika. Teoretski, granični broj zuba za zupčani prije nosnik s ozubnicom, koji općenito o z n a č a v a m o k a o minimalan broj zuba N U L T O G vanjskog ozubljenja, iznosi teoretski granični broj zuba

zg=2/sin2a

(275)

K o d a = 2 0 ° je z g = 1 7 . Praktički se dozvoljava m a l a podrezanost, pa se k o d a = 20° računa sa z'%=14. O v a m a l a podrezanost koju pri izradi čini alat nije štetna. N a i m e , u radu zupčanog p a r a ulazi već slijedeći par zubi u zahvat, prije nego što bi podrezani dio b o k a m o r a o da radi. Podrezanost će biti p o t p u n o neškodljiva a k o podrezani dio b o k a zuba ne ulazi uopće u zahvat. Praktički granični broj zubi

zg^:^zg

(276)

K o d prijenosnika s unutarnjim ozubljenjem preporučuje se oprez s obzirom da je granični broj zubi zupčanika s vanjskim ozubljenjem veći nego onaj dobiven j e d n a d ž b a m a (275) i (276). G r a n i č n i broj zubi kod a = 20° i kod broja zubi z 2 zupčanika s unutarnjim ozubljenjem iznosi: z2 = oo z 0 = 17

^ — 80 18

^—45 19

^—35 20

337

9.1. Osnove

Ako je Z i < z g p o t r e b n o je izvršiti skraćenje glave zupčanika s unutarnjim ozubljenjem. Ograničenost broja zubi p r e m a dolje jedan je od n e d o s t a t a k a evolventnog ozubljenja. Veći k u t zahvatne linije snizuje granični broj zuba, no može dovesti do zašiljenosti vrha zuba, čak i ispod tjemene kružnice (sl. 353).

Slika 353. Utjecaj kuta zahvatne linije na oblik zuba

9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim zubima Za razliku od cikloidnog ozubljenja, evolventno ozubljenje je neosjetljivo na povećanje osnog r a z m a k a . Jedino se time mijenja kut zahvatne linije, postaje veći i naziva se pogonski kut zahvatne linije (kut dodirnice profila) a w > a (sl. 354a). I kinematske kružnice se povećavaju na promjere dwl i dw2P r e m d a se kinematske i diobene kružnice više ne poklapaju, a tjemene i bočne zračnosti se povećavaju zbog razmicanja zupčanika, zahvat zubi je i nadalje k o n t i n u i r a n i bezprijekoran. O v o svojstvo koristi se za tzv. pomak profila. Povećanje r a z m a k a osi zapravo je razmicanje jednog zupčanika od drugog, pa se tjemena i b o č n a zračnost povećavaju. Da bi se tjemena zračnost dovela na prvotnu mjeru, m o r a se p r e m a sl. 354b povećati tjemena kružnica zupčanika 1. Nadalje je p o t r e b n o produžiti bokove do nove tjemene kružnice i povećati p o d n o ž n e kružnice. Da bi se izbjegla prevelika b o č n a zračnost svi lijevi bokovi zupčanika 1 moraju biti p o m a k n u t i u smjeru oboda. N a k o n tih mjera zahvat zubi je k a o i ranije, prije razmicanja, bezprijekoran i pravilan. Ovaj pozitivni pomak profda pruža slijedeće p r e d n o s t i :

Slika 354. Pozitivni pomak profila: a) NULTI zupčanik; b) V-PLUS zupčanik 22 Elementi strojeva

338 1. 2. 3. 4.


Povećanjem k u t a zahvatne linije smanjuje se opasnost od podrezivanja. Povećanje debljine zuba u korijenu, tako da je moguće prenositi veće sile. Poboljšanje uvjeta klizanja bokova. M o g u ć n o s t prilagođavanja r a z m a k a osi na određene ugradbene zahtjeve.

Nepovoljna je povećana opasnost od zašiljenosti. Zupčanike s p o m a k o m profila moguće je izrađivati odvalnim p o s t u p k o m , alatima u obliku zupčanika i u obliku ozubnice, s time da se alat za o d r e đ e n u veličinu o d m a k n e od izratka. M o g u ć je negativni pomak profila, a k o se smanji tjemeni promjer kola, a alat za određenu veličinu p o m a k n e izratku. Pri sparivanju tako dobivenog V-MINUS zupčanika s N U L T I M dobiva se pogonski kut zahvatne crte a w < a . Negativni p o m a k profila povećava opasnost podrezivanja, a zubi posta ju tanji. N U L T I , V - P L U S i V - M I N U S zupčanici m o g u se proizvoljno m e đ u s o b n o sparivati. Dobiveni r a z m a k osi a odgovarat će vrsti i veličini p o m a k a profila. P r e m a sparivanju dobivaju se slijedeće vrste p a r o v a (prijenosnika): 1. NULTI parovi, a k o se sparuju dva N U L T A zupčanika. 2. V-NULTI parovi, a k o se sparuje jedan V - P L U S i j e d a n V - M I N U S zupčanik, a njihov r a z m a k osi ostane nepromijenjen. 3. V-PLUS parovi, a k o se sparuju V-zupčanici ili j e d a n V - P L U S i jedan N U L T I zupčanik, ali t a k o da r a z m a k osi postane veći od r a z m a k a koji odgovara N U L T I M parovima. 4. V-MINUS parovi, a k o se sparuju V-zupčanici ili j e d a n V - M I N U S i jedan N U L T I zupčanik, ali t a k o da r a z m a k osi p o s t a n e manji od razmaka koji o d g o v a r a N U L T I M parovima.

V-plus

zupčanik nulti zupčanik

Slika 355. V-PLUS zupčanik i standardni profil ozubnice

/ p o m a k profila n a zupčaniku m o d u l a m = l označava s e p r e m a D I N 3992 i JUS M.C1.012 k a o faktor pomaka profila ^ S t v a r n i pomak profila iznosi x • m (sl. 355). Dimenzije V-zupčanika izračunavaju se o n d a o v a k o : promjer diobene kružnice

d—z-m

(277)


da=d+2x • m+2h&

(278)

339

9.1. Osnove

promjer podnožne kružnice df=d+2x • m—2ht

(279)


(280)

z m u mm x ha u mm h f u mm a u 9

dh = d'Cos
broj zubi zupčanika (kod unutarnjeg ozubljenja negativan), modul ozubljenja (tablica 124 i 124a), faktor pomaka profila, tjemena visina zuba, u pravilu ha = m, podnožna visina zuba, u pravilu h f = 1,2 m, kut zahvatne linije N U L T I H parova, u pravilu a = 20°

K o d pozitivnog p o m a k a i vrijednosti faktora pomaka x su pozitivne, k o d negativnog p o m a k a negativne. Iz gornjeg dijela slike 356 može se očitati koliko najniže smiju biti veličine faktora p o m a k a k o d a = 2 0 ° i a = 1 5 ° pri z < 1 4 o d n o s n o 1 7 ( a = 2 0 ° ) i z < 2 5 o d n o s n o 30 (a =15°), da bi bila izbjegnuta praktička i teoretska mogućnost podrezivanja. P r i t o m e je pretpostavljeno da se ozubljenje vrši alatom u obliku ozubnice^Veličina faktora p o m a k a m o r a ležati ispod krivulje označene k a o granica zašifjenosti (stvaranje zašiljenog tjemena zubajj U donjem dijelu slike dane su granične vrijednosti broja z u b a za negativne p o m a k e profila.

broj

zubi z —»-

Slika 356. Utjecaj pomaka profila na granične vrijednosti broja zuba zg i zg kod a = 20° i a = 15° prema D I N 3960

U D I N 3994 i 3995 standardizirano je tzv. 0,5-ozubljenje. To su zupčanici s pozitivnim p o m a c i m a sx — 0,5. principu se faktori p o m a k a profila x x i x 2 z u p č a n i k a m o g u birati proizvoljno. Ne smije, međutim, izborom p o m a k a kasnije k o d sparivanja zupčanika doći do smetnji u zahvatu. To znači da u zahvatu smiju biti samo evolventni dijelovi b o k o v a zubaJ^Do smetnji u zahvatu može doći nepovoljnim izborom p o m a k a , bilo na podnožju malog zupčanika 1, bilo na podnožju velikog 22*


340

zupčanika 2 i to radi nedovoljnih duljina p o d n o ž n i h dijelova evolvente. Smetnje se u t a k v o m slučaju otklanjaju skraćenjem tjemene visine glave. Tjemene debljine z u b a ne smiju biti ispod o d r e đ e n e minimalne veličine, u pravilu 5 a = 0 , 4 • m (vidi sl. 355, na str. 338). Isto t a k o ne smije biti smanjena ni tjemena zračnost, koja u pravilu iznosi c = 0 , 2 m (vidi sl. 350, na str. 335). Slika 357 daje uputstva za svrsishodan izbor sume faktora p o m a k a profila x x + x 2 u zavisnosti od zbroja zubi z x + z2. Linije Pl do P9 služe za označavanje pojedinih svojstava ozubljenja. Za ozubljenja koja treba da su u o d n o s u na nosivost i b u č n o s t d o b r o ujednačena, preporučuju se područja P3 do P 6 . O stupnju prekrivanja, koji se spominje na slici, bit će govora u poglavlju 9.1.10. na str. 343.

za posebne

slučajeve

za visoku nosivost korijena i bokova zubi za dobro, ujednačena ozubljema

it St

PSP8 P7 P6-\Š •PS-

•P3-I za visok slupani prekrivanja — za posebne slučajeve ZO

PZ•PlA

i o

W 60 60 100 1Z0 T*0 160 180 Z00 ZZO 2W Z60 Z80 300 zbroj broja zubi z^*z2

Slika 3.57. Izbor sume faktora pomaka profila xl i x2 prema D I N 3992

r* Podjela faktora p o m a k a profila x x i x 2 vrši se p r e m a slici 358 (za reduci r a n e prijenosne omjere; za multiplikatore vidi D I N 3992). Na sl. 358 ucrtane su linije sparivanja LI do L17. O n e su t a k o o d a b r a n e da predstavljaju linije j e d n a k e opteretivosti korijena zuba malog i velikog zupčanika, o d n o s n o linije jednakih naprezanja u presjeku korijena zuba.^Faktori p o m a k a x x i x 2 treba da b u d u t a k o podijeljeni da leže na istoj liniji sparivanja^ U tu svrhu d a n je pr imjer sa z 1 = 20 i z 2 = 50 z u b a : Najprije se sa slike 357, za z1+z2 = 70, odabere iz područja P 5 x 1 + x 2 = 0,4. Na sl. 358 točka A. dobivena je iz 0,5 (zx + z 2 ) = 35 i 0,5 {xl+x2)=0,2. Točka A leži ria liniji LI 1. Od točke A. ide se uzduž L11, lijevo i desno do zL = 20 i z2 — 50 i dobivaju točke A.! i A 2 . Ordinate točaka Aj i A2 su x, =0,28 i JC 2 = 0,12. Ne padne li točka A. na neku od linija sparivanja, treba kroz A. povući liniju čiji tok odgovara bližoj liniji sparivanja. Iz tako povučene linije dobivaju se na isti način točke A.x i A 2 .

U srednjem, bijelom dijelu slika 358,nalazi se područje u kojem se ne javljaju smetnje u zahvatu. Skraćenja tjemene visine z u b a u o v o m području nisu potrebna. U istočkanom području neće doći do smetnji u zahvatu samo

341

9.1. Osnove

f

10

20

0J5fa+Z2)\Z

301 40

50

broj

60

70

zubi Z-

80

90

100 W

120 130 140 150

0 10 20\ \ 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 broj

zubi

z —

Slika 358. Raspodjela sume faktora pomaka profila xy i x2 na oba zupčanika prema D I N 3992 (pri redukciji broja okretaja)

o n d a k a d a su tjemeni promjeri zupčanika toliko smanjeni da postoji n o r m a l n a tjemena zračnost c > 0 , 2 m. To znači da tjemeni promjeri imaju veličine d a n e j e d n a d ž b a m a (286) i (287). S a m o u donjem dijelu slike, označeno vertikalnom šrafurom, javljaju se smetnje u zahvatu Za to područje bila bi n e o p h o d n a veća skraćenja tjemenog dijela zuba. Z b o g toga po mogućnosti izbje gavamo p o m a k e profila toga područja.

Slika 359. Nastajanje dodatne bočne zračnosti kod sparivanja V-zupčanika (prikaz zračnosti je preuveličan) a) dva V-PLUS zupčanik; b) dva zupčanika V-MINUS

Ako se dva zupčanika sparuju u V-PAR, dolazi do dodatne bočne zračnosti (sl. 359). Da bi se to otklonilo, m o r a se r a z m a k osi posebno podesiti, tj. razmak osi m o r a biti manji nego što proizlazi iz s u m e faktora p o m a k a .


342 Ovdje se zato uvode faktor pomaka razmaka osi

B=2

XJ

+

x2

(281)

zx + z2

B^—JL= (282)
Ako je B v zadan, a da B treba izračunati, iznosi B « B v N / l + 7Bv

(283)

S izračunatim faktorom p o m a k a osi B v , dobiva se j e d n a d ž b a za stvarno p o t r e b a n razmak osi V-razmak osi

a v = (ri +

r2)(L+FLV)

(284)

Ako ovako nastali d o d a t n i r a z m a k osi ne smeta, tj. a k o pri istom smjeru vrtnje ne d o đ e do kolebanja o k r e t n o g m o m e n t a , pa time ni do dodatnih unutarnjih dinamičkih sila, može se osni razmak izvesti u dimenzijama prema jednadžbi P-razmak osi

<2p = (n + r 2 ) + ( x i + x 2 ) m

(285)

Moraju se zapravo izvoditi razmaci koji leže između a\ i ap, tj. a=ay...ap Ako pomaci profila leže u području smetnji zahvata (istočkani dio na sl. 358), pa zahtijevaju skraćenje tjemene visine glave, j e d n a d ž b e tjemenih promjera su tjemeni promjer

dal=2a — d(2 — 2c

(286)

da2 = 2a-dn-2c

(287)

a u mm utvrđeni razmak osi, dn i dn u mm podnožni promjer zupčanika prema jednadžbi (279) na str. 339, c u mm potrebna tjemena zračnost, u pravilu c=0,2 m.

S utvrđenim r a z m a k o m osi a može se izračunati pogonski kut zahvatne linije otw iz j e d n a d ž b e cos a w = — a osim toga promjer kinematske kružnice

a

cos a

(288)

^ dwl=

u +1 dw2 = 2a-dwl

(289) (290)

uje kinematski omjer prema jednadžbi (265) na str. 326.

T r e b a obratiti pažnju da su za unutarnje ozubljenje z2, u, a i dw2 negativni! K o d z 2 = oo (ozubnica) ne mijenja se profil ni pri bilo k a k o velikom p o m a k u

343

9.1. Osnove

profila. Iz toga proizlazi da pomak profila na velikom zupčaniku ne donosi mnogo, osobito o n d a a k o je broj zuba velik. Z b o g povećanja nosivosti se u specijalnim slučajevima, a k o to stupanj prekrivanja d o p u š t a (vidi 9.1.10.), ide na a = 26° ili 28°. NULTI zupčanici m o g u se p r o m a t r a t i k a o V-zupčanici sa faktorom p o m a k a profila x = 0.

9.1.10. Stupanj prekrivanja Z b o g postizanja k o n t i n u i r a n o g okretnog gibanja, bez eventualnih prekida, m o r a novi par zubi ući u zahvat prije nego što par zubi koji je u zahvatu izađe iz zahvata. To znači da m o r a postojati prekrivanje. K a d a p r e m a slici 360 točka A na zahvatnoj liniji prijeđe put k o r a k a zahvata pe, slijedeći par zubi ulazi u zahvat. To znači da postoji prekrivanje a k o je p u t zahvata (dodirnica profila) g a = g a + g f dulji od k o r a k a zahvata pe. Radi toga označavamo k a o prekrivanje profila ili stupanj prekrivanja o d n o s između p u t a zahvata g a i k o r a k a zahvata pe, tj. £a=gjpe.

Slika 360. Prekrivanje profila ga put zahvata tjemena zupčanika 2; g{ put zahvata podnožja zupčanika; ga put zahvata (dodirnica profila)

Iz geometrijskih o d n o s a proizlazi stupanj prekrivanja za vanjsko

ozubljenje sa =

V rli - r\x + V r\2 - r22

- SIN

aw-a

(291)

prijenosnik s ozubnicom r-z V ^ A I -

y R

M +

m(l—XI) : SIN A

SINA-RJ

(292)

unutarnje ozubljenje V r i i - rlx - V r \ 2 - r\2 - sin aw • a

(293)

344

9. Zupčani prijenosnici r a l , r a 2 u mm r r u m r n t>i> bi rx u mm 0 a u aw u ° a u mm m u mm X[ pe u mm

tjemeni promjeri zupčanika, promjeri temeljnih kružnica, diobeni promjer zupčanika 1, kut zahvatne linije NULTIH zupčanika, u pravilu a = 20", pogonski kut zahvatne linije [jednadžba (288), na str. 342] kod NULTIH parova a w = a, stvarni razmak osi (kod unutarnjeg ozubljenja negativan), modul ozubljenja faktor pomaka profila na zupčaniku 1, korak zahvata = temeljni korak = p cos a = m • n • cos a.

T r e b a da je uvijek e a = : l , l ! A k o je za prijenosnik koji treba projektirati broj zubi zadan (određen), a m o d u l nije još izračunat, može se pri p r o r a č u n u stupnja prekrivanja uvrstiti m — \. N a i m e , apsolutna veličina zupčanika ne utječe na stupanj prekrivanja.

9.1.11. Nisko i visoko ozubljenje P o d p o j m o m zajedničke visine zuba h g podrazumijevamo sumu visina zuba mjerenu od kinematskih kružnica obaju zupčanika. K o d N U L T O G para s visinom zuba ha—m (vidi sl. 349, str. 332) je hi, = hal-\-ha2 = 2m. Zajednička visina zuba svodi se p o m o ć u faktora visine zuba y na standardni modul (tablica 124 i 124a str. 333), pa je ( zajednička visina zuba

/ig = 2y • m

(294)

Za čelnike s t a n d a r d n o g profila D I N 867 i J U S M.C1.015 j e y = 1. Ozubljenje sa y < l o z n a č a v a m o k a o nisko ozubljenje, a sa y > l k a o visoko ozubljenje.

9.1.12. Nulti čelnici s kosim (helikoidnim) zubima Hzubi čelnika s kosim (helikoidnim) zubima zakošeni su p r e m a osi vrtnje za kut koji zatvara linija boka zuba na d i o b e n o m cilindru s osi vrtnje, a naziva se kut nagiba boka zuba [LjAko se sparuju dva čelnika s kosim zubima, moraju se nagibi b o k o v a zuba poklapati u k i n e m a t s k o m polu. To znači da oba zupčanika moraju imati kutove nagiba b o k o v a zuba, po veličini jednake, a po smjeru suprotne. Razlikujemo zato zupčanike s, desnim i lijevim usponom (sl. 361). Budući da su kinematske površine zupčanika zakrivljene, imaju i uzdužne linije b o k o v a zakrivljenja u obliku zavojnice. K o d vrlo širokih zupčanika bili bi zubi, slično k a o navoji na vijku, navijeni na diobeni cilindar pod kutom uspona y = 90 — /?. Čelnici s kosim zubima nazivaju se zato i vijčanici. Slika 362 pokazuje pogled na čelo čelnika s kosim zubima i razvijeni plašt diobenog cilindra. ^ Č e l n i c i s kosim zubima mogu se izrađivati p o m o ć u normalnih alata, a k o su oni pri izradi nagnuti p r e m a izratku za kut nagiba b o k a fi. S t a n d a r d n o 20° ozubljenje ne javlja se u tom slučaju u čeonom (bočnom) presjeku (presjeku

9.1. Osnove

345

o k o m i t o m na os vrtnje), nego u presjeku o k o m i t o m na uzdužnu liniju b o k a (normalni presjek, sl. 363}£Tom presjeku odgovara i s t a n d a r d n i profil D I N 867, J U S M.C1.015. Razlikujemo zato normalni profil s normalnim kutom zahvatne linije o,, i čeoni (bočni) profil s čeonim (bočnim) kutom zahvatne linije a ^ o c , , .

desnohodni

Slika 361. Kut nagiba boka i kut uspo na zupčanog para čelnika s kosim zubima, mjereni na diobenim cilindri ma. Zupčanik 1 je desnohodan, a zup čanik 2 ljevohodan

Slika 363. Normalni presjek (oko mit na uzdužnu liniju boka) čelnika s kosim zubima

Slika 362. Čelnik s kosim zubima a) čelo (bok); b) razvijeni diobeni cilindar A,


346

M o d u l koji se odnosi na normalni profil nazivamo normalnim modulom nv M o d u l o d a b i r e m o p r e m a s t a n d a r d u (tablice 124 i 124a). M o d u l koji se odnosi na čeoni (bočni) profil naziva se čeoni (bočni) modul

m ^ m n / c o s /?

(295)

Iz toga proizlazi da je normalni korak pn = mn • n, čeoni (bočni) korak px = mx-%, a čeoni (bočni) kut zahvatne linije izračunava se iz jednadžbe tan oct = tan o^/cos

(296)

S n a b r o j a n i m veličinama mogu se izračunati (vidi sl. 362) promjer diobene kružnice

m •z d. = m.- z = — - — cos p

(297)


dla = dt + 2ha

(298)

promjer podnožne kružnice d^ — d^—lh^

(299)


(300)

dxh=dx • cos a t

NULTI razmak osi m n u mm P u ° ha u mm /ir u mm at u 0 rtl, r l 2 u mm z,, z 2

m či = r,1+r.2= -—^(z1 + z2) 2 cos p

(301)'

normalni modul ozubljenja prema tablicama 1 2 4 i 124a, kut nagiba boka zuba ozubljenja na diobenom cilindru, tjemena visina zuba, u pravilu ha = mn, podnožna visina zuba, u pravilu /tf = l , 2 m n čeoni (bočni) kut zahvatne linije prema jednadžbi (296), radijusi diobenih kružnica u čeonom (bočnom) presjeku, broj zubi zupčanika, kod unutarnjeg ozubljenja z 2 treba da ima negativan predznak!

Stupanj prekrivanja profila e a treba svesti na čeoni (bočni) presjek pa se proračunava po j e d n a d ž b a m a (291) do (293), s tim da se uvrštava r a = r t o , r b = r t b , a = at, a w = a t w , m = m n , r 1 = r t l i p e = p t e . Najveći r a z m a k između početne i krajnje točke linije b o k a (sl. 362) je luk sprezanja bokova gp=b-tarifi. Pri okretanju u smjeru strelice tjemena točka A t ulazi u zahvat, a točka A 2 je još izvan zahvata. Tek n a k o n što pri okretanju zupčanika j e d n a točka na diobenoj kružnici prevali put W 1 W 2 = b-tanj5, točka A^ ulazi u zahvat. N a k o n što je točka B 1 izašla iz zahvata, točka B 2 nalazi se još u zahvatu. T o č k a B 2 izaći će iz zahvata tek n a k o n što je na diobenoj kružnici prevaljen put WxW2 = b-tanp\ O d n o s između luka sprezanja bokova b• tan/? i diobenog k o r a k a p t je radi toga stupanj sprezanja bočnih linija

sp = g^/p, = b • t a n jS/pt

Z a h v a t čelnika s kosim zubima traje p r e m a t o m e dulje nego čelnika s ravnim zubima. Budući da zub ne ulazi u zahvat istodobno svojom širinom, nego postepeno t o č k a za t o č k o m , r a d čelnika s kosim je osjetljivo tiši od r a d a čelnika s ravnim zubima. Z b o g mirnoće r a d a

(302) zahvat cijelom zubima bira se

347

9.1. Osnove

kut nagiba boka $ tako da je e ^ l . Najčešće je j5%8° do 25°; manji kutovi ne donose nikakve prednosti, a veći izazivaju velike aksijalne k o m p o n e n t e sila, koje moraju biti uhvaćene ležajima. Kinematski cilindar daje u n o r m a l n o m presjeku (sl. 363) elipsu čija je kraća poluos a k = i\, a dulja a g = r,/cosp\ Stvarni normalni profil javlja se samo na kraćoj poluosi. Svi ostali zubi su, radi zakrivljenja njihovih bokova, izobličeni. Na kraćoj poluosi radijus zakrivljenja elipse iznosi rn. Čelnike s kosim zubima m o ž e m o radi toga zamisliti kao čelnike s ravnim zubima i n o r m a l n i m profilom, kojemu odgovara s t a n d a r d n i profil. Zubi s n o r m a l n i m ozubljenjem nalaze se na fiktivnom d i o b e n o m promjeru s radijusom rn. O v o m fiktivnom diobenom promjeru odgovara i fiktivni broj zubi, naime 3

fiktivni broj zubi

zn v z/cos p°

(303)

Fiktivni broj zubi mjerodavan je za proračun graničnog broja zubi k a o granice podrezanosti. Za čelnike s kosim zubima iznosi z g s ^ z ' g • c o s 3 j5

praktički granični broj zubi

(304)

gdje je z g = 1 4 praktički granični broj zubi N U L T O G čelnika s ravnim zubima k o d a = 20° [vidi str. 336 i j e d n a d ž b u (276)].

9.1.13. V-čelnici s kosim zubima Izbor i podjela faktora p o m a k a profila x, i x 2 obavlja se k a o i kod V-čelnika s ravnim zubima (vidi str. 340) p r e m a sl. 357 i 358. Umjesto stvarnog broja zubi mjerodavni su fiktivni brojevi zubi z n l i z n 2 ! T r e b a p r e m a t o m e uvrštavati za z x = z n l , a za z 2 = z n 2 . Sa faktorima p o m a k a profila x dobiva se promjer tjemene kružnice promjer podnožne kružnice

rflf

dVd = dt + 2x • mn + 2/ia

(305)

= d{ + 2x • mn — 2h f

(306)

Čeoni modul m t , čeoni kut zahvatne linije a t , promjer diobene kružnice dx i promjer temeljne kružnice dlh, ostaju nepromijenjeni [jednadžbe (295) do (297) i (300)]. Svedeno na fiktivne zupčanike, iznosi .X ~~\~ X

faktor pomaka razmaka osi

B=2 — Z

NL

+

Z

—

(307)

n 2

F a k t o r p o m a k a razmaka osi B v izračunava se p o m o ć u jednadžbe (282) na str. 342. Jednadžbe r a z m a k a osi t a d a glase

Stvarni

V-razmak osi

«v = ( N I + r T 2 ) + (r N I +rn2)By

B-razmak osi

a

razmak

osi

može

se

p

=

kretati

irn + ^ T 2 ) + (-Î + - ^ 2 ) između

a = ay...aP.

(308) M

N (309)

348


A k o je u području mogućih smetnji zahvata (istočkani dio sl. 358) p o t r e b n o skraćenje tjemene visine zuba, treba izračunati tjemene promjere dlal i dta2 p r e m a j e d n a d ž b a m a (286) i (287), na str. 342. Ako se r a z m a k osi odabire, izračunava se čeoni pogonski kut zahvatne linije p o m o ć u j e d n a d ž b e r +r cos o c t w = — — cos oct (310) a Promjeri kinematskih kružnica dtwl i dtw2 dobivaju se iz j e d n a d ž b i (289) i (290) n a str. 342. Granični broj zuba z g S , koji se k o d pozitivnog p o m a k a još j e d a n p u t smanjuje, izračunava se p o m o ć u j e d n a d ž b e (304). Pri t o m e se očitava z' sa slike 356, n a str. 339. Stupanj prekrivanja s a dobiva se a n a l o g n o iz jednadžbi (291) do (293) na str. 343, a k o se uvrsti za r a = r t a , rp=tth, < x = a t , a w = a t w , r! = rtl i p e = p t e . Stupanj prekrivanja bočnih linija izračunava se p o m o ć u jednadžbe (302). K o d zupčanika sa zakrivljenim uzdužnim linijama bokova (vidi sliku 339, na str. 325 mijenja se k u t nagiba b o k a zuba /? k o n t i n u i r a n o po cijeloj širini b o k a zuba, k a o i k o d čelnika s kosim zubima. K o d V-zupčanika je jS kut nagiba boka zuba na diobenoj kružnici. NULTE čelnike s ravnim zubima m o ž e m o smatrati V-čelnicima s kosim z u b i m a sa /? = 0° i x = 0.

9.2. Oblikovanje čelnika P r i izboru materijala za izradu zupčanika treba da u p r v o m planu leži ekonomičnost. Pogonski faktori, vijek trajanja, brzina vrtnje i snaga, osnova su za izbor materijala. O d r e đ e n u ulogu ima težina i raspoloživi ugradbeni prostor. Za obodne brzine do v= 1 m/s, u posebnim slučajevima i do 2 m/s, dolaze u obzir zupčanici od sivog i čeličnog lijeva s neobrađenim zubima. K o d poljo privrednih strojeva radi žilavosti i otpornosti na udare, prednost imaju, zupčanici od temper lijeva. K o r a od lijevanja je vrlo o t p o r n a na trošenje, pa su lijevani zupčanici pogodni za prijenosnike koji su izloženi utjecajima prašine, pijeska, vlage i atmosferskim utjecajima. K a o primjeri upotrebe lijevanih neobrađenih zupčanika bile bi ručne dizalice, strojevi za dizanje, poljoprivredni strojevi i sl. Takvi zupčanici ne m o g u se točno izraditi, pa moraju biti uzete u obzir mogućnosti većih grešaka u koncentričnosti, koraku, uzdužnoj liniji boka, profilu b o k a . Pri većim o b o d n i m brzinama dovele bi takve greške do neizdržive buke i do loma. Na visoko turažne prijenosnike postavljaju se veći zahtijevi: 1. visoka o t p o r n o s t na trošenje (dug vijek trajanja), 2. ravnomjeran, tihi rad, 3. visoka dinamička izdržljivost zubi. Za ovakve zahtjeve dolaze u obzir zupčanici s o b r a đ e n i m , o d n o s n o preša nim zubima. U o d n o s u na o t p o r n o s t na trošenje može se dati ovaj redoslijed materijala:


1. 2. 3. 4.

prešane umjetne smole, sivi lijev, nodularni lijev, temper lijev,

349 5. 6. 7. 8.

čelični lijev, konstrukcijski čelici, čelici za poboljšavanje, čelici za cementaciju.

Mali zupčanik izrađuje se obično od materijala boljih mehaničkih svoj stava nego veliki. Mali zupčanik, radi veće brzine vrtnje, ulazi, češće u zahvat pa je to jače opterećen. Prešane umjetne smole djeluju prigušno, a o t p o r n e su p r e m a vodi, kiseli n a m a i mnogim kemikalijama. T a k o đ e r su o t p o r n e p r e m a kolebanjima tem peratura. Ako o t p o r n o s t na koroziju nije svojstvo koje treba da je mjerodavno za izbor materijala, valja zupčanike od prešanih umjetnih smola sparivati s glatko o b r a đ e n i m zupčanicima od metala. U kemijskoj industriji nalazimo i zupčanike izrađene od keramičkih materijala, npr. p u m p e za kiseline. Visoku otpornost na trošenje dobivaju zupčanici izrađeni od čelika površin skim poboljšavanjem ili kaljenjem. Jezgro zuba m o r a ostati žilavo radi elastičnog preuzimanja udarnog opterećenja. Posebno tiho i jednoliko rade zupčanici kojih su bokovi n a k o n toplinske obrade fino ili najfinije obrađeni (brušeni, lepovani, polirani). Nezakaljeni zupčanici m o g u se strojno strugati. Brzorotirajući prije nosnici zahtijevaju d o b r o podmazivanje. Bez podmazivanja istrošili bi se vrlo brzo i zupčanici s poboljšanim i zakafjenim bokovima. A k o mali zupčanik ima mali promjer diobene kružnice u odnosu na vratilo, zupčanik i vratilo se izrađuju k a o jedan k o m a d (sl. 364a). Koji p u t a se prije ozubljenja vijenac zavaruje na vratilo (sl. 364b). U ovom posljednjem slučaju je opseg potrebne obrade skidanjem čestica manji, pa izrada može biti jeftinija. Mali (pogonski) zupčanici većih dimenzija pričvršćuju se na vratilo p o m o ć u pera (sl. 364c). K o d velikih okretnih m o m e n a t a zupčanik se pričvršćuje na klinasto ili poligono vratilo. Z b o g zareznog djelovanja utora za pero, razmak između tjemene kružnice do d n a u t o r a za pero treba da iznosi najmanje 4m (m = modul).

Slika 364. Oblikovanje malih (pogonskih) zupčanika a) mali zupčanik i vratilo od jednog dijela; b) vijenac zavaren na vratilo; c) mali zupčanik naklinjen na vratilo pomoću pera

Z b o g smanjenja m a s a koje rotiraju dio materijala većih čeličnih zupčanika rađenih od p u n o g profila odstranjuje se tokarenjem (sl. 365a) ili bušenjem (sl. 365 b). K o d livenih zupčanika se glavina i vijenac povezuju t a n k o m pločom i ojačavaju rebrima (sl. 365c). Zupčanici koji treba da imaju mogućnost uzduž nog pomicanja po vratilu dobivaju u glavini klinast profil radi mogućnosti prijenosa okretnog m o m e n t a , (vidi 2.3.3.). Veliki zupčanici su gotovo uvijek

350


liveni. Vijenac je p a o c i m a povezan s glavinom (sl. 366). K o d velikih zupčanika paoci su najčešće I presjeka. P r e m a iskustvu uzima se z = 4 do 8 paoka, odnosno broj paoka /= 0,021 m m - 1 d u mm

(311)

Z^^JJ^d

kod nedijeljenih zupčanika, = 0 , 0 1 5 6 m m - 1 kod dijeljenih zupča nika, promjer diobene kružnice zupčanika.

a)

b)

c)

Slika 366. Veliki liveni zupčanik

Uobičajene dimenzije p r e m a slici 366 su slijedeće: visina glavnog rebra visina sporednog rebra debljina glavnog rebra debljina sporednog rebra duljina dijela glavine duljina glavine debljina stijenke glavine debljina

vijenca

h h ^ 8 d o 10 m, hn^6 d o 8 m s h « 1,5 d o 2 m / ^ 0 , 5 d7 L^b + 0,25 d^\,2dz w ^ 0 , 4 dz+10 mm za sivi liv w » 0 , 3 đ f z + 1 0 m m za čelični liv

351


Izvrtina duljih glavina proširuje se u sredini (sl. 366), t a k o da samo na krajevima duljinom l sjedi na vratilu. To olakšava i pojeftinjuje izradu. Na diobenoj kružnici djeluje nazivna obodna sila Ft u N r t u Nm rt u m P[ u W v u m/s

Ft=Tl/rl = Pl/v

(312)

prosječna vrijednost obodne sile na diobenom promjeru, nazivni okretni moment malog zupčanika, diobeni promjer malog zupčanika, kod čelnika s kosim zubima treba uvrstiti r a , nazivna snaga koju treba prenijeti malim zupčanikom, obodna brzina diobenih kružnica sa n x u s - 1 .

O b o d n a sila opterećuje paoke na savijanje. Budući da se o b o d n a sila ne raspoređuje ravnomjerno na sve paoke, uzima se da samo 1/4 p a o k a nosi, a od ovih opet s a m o glavna rebra, položena u smjeru okretanja. Sporedna rebra sa svojim malim m o m e n t o m o t p o r a ne uzimaju se u račun. Uzimajući u obzir u d a r n a opterećenja koja proizlaze iz uvjeta p o g o n a (pogonski i radni stroj), iznosi .. . FtKyy naprezanje na savijanje °"f= c7ia\ (313) (Z/4) • W f j f u N/mm 2 F, u N K| y u mm Z W u mm 3

savojno naprezanje u presjeku paoka, nazivna obodna sila na diobenoj kružnici prema jednadžbi (312), pogonski faktor prema tablici 125, krak obodne sile do opasnog presjeka, broj paoka, moment otpora presjeka paoka =u- h*- sJ6, ako je u broj glavnih rebara presjeka jednog paoka.

Za d o p u š t e n o savojno naprezanje može se uzeti d o p o- f »0,25 a M ( c M = = prekidna čvrstoća materijala zupčanika). Tablica 125. Pogonski faktor K, zupčanih parova Pogonski strojevi Radni stroj

elektro

!

motor

;

Stroj za proizvodnju električne energije, prijenosnici za posmak, transporteri, laka dizala i dizalice, turbinska puhala i kompresori, miješalice za ravnomjernu gustoću

1

Glavni pogon alatnih strojeva, teška dizala, okretni uređaji dizalica, jamski ventilatori, miješalice za nejednakomjernu gustoću, klipne pumpe s više cilindara, pumpe za doziranje J Štance, škare, stroj za gnječenje gume, valjački stanovi i metalurški strojevi

t

^

i

n

k l

a m

'P stroj

j

i

Jednodlind

m

i M . ™ . ' klipni stroj

1,25

1,5

1,25

1,5

1,75

1,75

2

2,25

U pojedinačnoj izradi, a i zbog smanjenja težine, zupčanici se zavaruju. Na glavinu od valjanog okruglog čelika zavaruje se ploča, koja nosi vijenac izrađen od plosnatog čelika savijanjem. Radi ojačanja konstrukcije dodaju se rebra (sl. 367). Ravna rebra ušteđuju na radovima rezanja. Budući da kon struktivni čelici imaju više mehanička svojstva nego sivi liv, zupčanici m o g u biti osjetljivo lakši.

352


\

*"

_ 3

Slika 367. Zavareni zupčanik

Za dimenzioniranje m o g u poslužiti slijedeće orijentacione veličine: debljina ploče \ « 0 , 8 do 1 m debljina rebara sn«0,7sh duljina glavine L&dz debljina stijenke glavine w = 0 , 2 d z + 8 mm debljina vijenca k»3 do 3,5 m K r u ž n i glavni šavovi računaju se na smik (vidi 1.1.5.). Z b o g m o n t a ž e i t r a n s p o r t a vrlo veliki zupčanici rade se najčešće od dva dijela. Ravnina dijeljenja prolazi sredinom dvaju r e b a r a i dvjema uzubinama. Obje polovine vežu se m e đ u s o b n o u blizini glavine i u blizini vijenca (usporedi sl. 301b n a str. 273). Veliki zupčanici visokoučinskih prijenosnika moraju imati vijence od visoko vrijednih matrijala. Vijenci se kuju od odgovarajućeg čelika i toplo navlače na lijevane glavine (sl. 368). Glavina m o r a iza svakog drugog p a o k a imati radijalne upuste da bi se napetosti liva mogle izravnati. P r e m a iskustvu izvodi se: debljina vijenca debljina vijenca glavine

& z = 0 , 8 do 0 , 4 ( ^ / 8 0 + 1 0 m m ) + 2 , 5 m, / c f = 0 , 8 do 1,4 (d/80 + 18 mm)

d= diobeni promjer

Manje vrijednosti k o d užih, a veće k o d širokih zupčanika.

Slika 368. Na livenu glavinu naprešani vijenac

N e m a nikakvog smisla da zubi b u d u n e p o t r e b n o široki. U t o m slučaju, zbog mogućih grešaka ozubljenja i odstupanja u ležajima, zubi neće nositi na cijeloj širini. Ako npr. osi vratila nisu paralelne, nose s a m o krajevi zuba. Orijentacione vrijednosti širina zupčanika d a n e su u tablici 126. Mali zupčanik treba da b u d e nešto m a l o širi od velikog zupčanika (eventualno može biti i obratno). Z u p č a n i k od plastične mase m o r a biti uvijek nešto m a l o uži od metalnog para, da bi se izbjeglo stvaranje srha na čelu zuba.

9.1. Osnove

337

Ako je Z i < z g p o t r e b n o je izvršiti skraćenje glave zupčanika s unutarnjim ozubljenjem. Ograničenost broja zubi p r e m a dolje j e d a n je od n e d o s t a t a k a evolventnog ozubljenja. Veći kut zahvatne linije snizuje granični broj zuba, no može dovesti do zašiljenosti vrha zuba, čak i ispod tjemene kružnice (sl. 353).

Slika 353. Utjecaj kuta zahvatne linije na oblik zuba

9.1.9. V-čelnici i V-prijenosnici s ravnim zubima Za razliku od cikloidnog ozubljenja, evolventno ozubljenje je neosjetljivo na povećanje osnog r a z m a k a . Jedino se time mijenja k u t zahvatne linije, postaje veći i naziva se pogonski kut zahvatne linije (kut dodirnice profila) ocw>oc (sl. 354a). I kinematske kružnice se povećavaju na promjere d w l i d w 2 . P r e m d a se kinematske i diobene kružnice više ne poklapaju, a tjemene i bočne zračnosti se povećavaju zbog razmicanja zupčanika, zahvat zubi je i nadalje k o n t i n u i r a n i bezprijekoran. O v o svojstvo koristi se za tzv. pomak profila. Povećanje r a z m a k a osi zapravo je razmicanje jednog zupčanika od drugog, pa se tjemena i bočna zračnost povećavaju. Da bi se tjemena zračnost dovela na prvotnu mjeru, m o r a se p r e m a sl. 354b povećati tjemena kružnica zupčanika 1. Nadalje je p o t r e b n o ' p r o d u ž i t i b o k o v e do nove tjemene kružnice i povećati p o d n o ž n e kružnice. Da bi se izbjegla prevelika b o č n a zračnost svi lijevi bokovi zupčanika 1 moraju biti p o m a k n u t i u smjeru oboda. N a k o n tih mjera zahvat zubi je k a o i ranije, prije razmicanja, bezprijekoran i pravilan. Ovaj pozitivni pomak profila pruža slijedeće p r e d n o s t i :

Slika 354. Pozitivni pomak profila: a) NULTI zupčanik; b) V-PLUS zupčanik 22 Elementi strojeva


338 1. 2. 3. 4.

Povećanjem k u t a zahvatne linije smanjuje se opasnost od podrezivanja. Povećanje debljine z u b a u korijenu, t a k o da je moguće prenositi veće sile. Poboljšanje uvjeta klizanja bokova. Mogućnost prilagođavanja r a z m a k a osi na određene ugradbene zahtjeve.

Nepovoljna je povećana opasnost od zašiljenosti. Zupčanike s p o m a k o m profila moguće je izrađivati odvalnim p o s t u p k o m , alatima u obliku zupčanika i u obliku ozubnice, s time da se alat za o d r e đ e n u veličinu o d m a k n e od izratka. M o g u ć je negativni pomak profila, ako se smanji tjemeni promjer kola, a alat za određenu veličinu p o m a k n e izratku. Pri sparivanju tako dobivenog V-MINUS zupčanika s N U L T I M dobiva se pogonski kut zahvatne crte a w < a . Negativni p o m a k profila povećava opasnost podrezivanja, a zubi posta ju tanji. N U L T I , V - P L U S i V - M I N U S zupčanici m o g u se proizvoljno m e đ u s o b n o sparivati. Dobiveni r a z m a k osi a odgovarat će vrsti i veličini p o m a k a profila. P r e m a sparivanju dobivaju se slijedeće vrste p a r o v a (prijenosnika): 1. NULTI parovi, a k o se sparuju dva N U L T A zupčanika. 2. V-NULTI parovi, a k o se sparuje j e d a n V - P L U S i j e d a n V - M I N U S zupčanik, a njihov r a z m a k osi ostane nepromijenjen. 3. V-PLUS parovi, a k o se sparuju V-zupčanici ili j e d a n V - P L U S i jedan N U L T I zupčanik, ali t a k o da razmak osi p o s t a n e veći od r a z m a k a koji odgovara N U L T I M parovima. 4. V-MINUS parovi, a k o se sparuju V-zupčanici ili j e d a n V - M I N U S i jedan N U L T I zupčanik, ali t a k o da r a z m a k osi p o s t a n e manji od r a z m a k a koji odgovara N U L T I M parovima.

V-plus zupčanik

Slika 355. V-PLUS zupčanik i standardni profil ozubnice

P o m a k profila n a zupčaniku m o d u l a m = l označava s e p r e m a D I N 3992 i JUS M.C1.012 k a o faktor pomaka profila x. Stvarni pomak profila iznosi x • m (sl. 355). Dimenzije V-zupčanika izračunavaju se o n d a o v a k o : promjer promjer

diobene tjemene

kružnice kružnice

d=z-m da—d+2x-m+2h.'a

(277) (278)

339

9.1. Osnove

promjer podnožne kružnice d(=d+2x • m—2ht

(279)

promjer temeljne kružnice dh = d- cos a

(280)

z

broj zubi zupčanika (kod unutarnjeg ozubljenja negativan),

m u mm x hA u mm h f u mm a u °

modul ozubljenja (tablica 124 i 124 a), faktor pomaka profila, tjemena visina zuba, u pravilu ha = m, podnožna visina zuba, u pravilu h f = 1,2 m, kut zahvatne linije NULTIH parova, u pravilu a = 20°

K o d pozitivnog p o m a k a i vrijednosti faktora pomaka x su pozitivne, k o d negativnog p o m a k a negativne. Iz gornjeg dijela slike 356 m o ž e se očitati koliko najniže smiju biti veličine faktora p o m a k a k o d a = 20° i a = 1 5 ° pri z < 1 4 o d n o s n o 17 (a = 20°) i z < 2 5 o d n o s n o 30 (a = 15°), da bi bila izbjegnuta praktička i teoretska mogućnost podrezivanja. P r i t o m e je pretpostavljeno da se ozubljenje vrši alatom u obliku ozubnice. Veličina faktora p o m a k a m o r a ležati ispod krivulje označene k a o granica zašiljenosti (stvaranje zašiljenog tjemena zuba). U donjem dijelu slike d a n e su granične vrijednosti broja zuba za negativne p o m a k e profila.

Slika 356. Utjecaj pomaka profila na granične vrijednosti broja zuba zg i zg kod a = 20° i a = 1 5 ° prema D I N 3960

U D I N 3994 i 3995 standardizirano je tzv. 0,5-ozubljenje. To su zupčanici s pozitivnim p o m a c i m a s x = 0,5. U principu se faktori p o m a k a profila x t i x 2 zupčanika m o g u birati proizvoljno. Ne smije, međutim, izborom p o m a k a kasnije k o d sparivanja zupčanika doći do smetnji u zahvatu. To znači da u zahvatu smiju biti samo evolventni dijelovi b o k o v a zuba. Do smetnji u zahvatu m o ž e doći nepovoljnim izborom p o m a k a , bilo na podnožju malog zupčanika 1, bilo na podnožju velikog 22*


340

zupčanika 2 i to radi nedovoljnih duljina p o d n o ž n i h dijelova evolvente. Smetnje se u t a k v o m slučaju otklanjaju skraćenjem tjemene visine glave. Tjemene debljine zuba ne smiju biti ispod određene minimalne veličine, u pravilu s a = 0 , 4 • m (vidi sl. 355, na str. 338). Isto t a k o ne smije biti smanjena ni tjemena zračnost, koja u pravilu iznosi c = 0 , 2 m (vidi sl. 350, na str. 335). Slika 357 daje uputstva za svrsishodan izbor sume faktora p o m a k a profila x l + x2u zavisnosti od zbroja zubi z x +z2. Linije Pl do P9 služe za označavanje pojedinih svojstava ozubljenja. Za ozubljenja koja treba da su u odnosu na nosivost i bučnost d o b r o ujednačena, preporučuju se područja P3 do P6. O stupnju prekrivanja, koji se spominje na slici, bit će govora u poglavlju 9.1.10. na str. 343. 2,0,

1 1 1 1

7,1

za posebne

slučajeve

fg-

za visoku nosivost korijena i bokova zubi 1

1

i a.

v \\ \V 0\

\

za

1

Pll-

1

5:

ro -

|

D9-

visok stupanj prekriv ama — i za posebne slu čajeve

zbroj broja zubi Zj *z2

PH DCPT-

za dobro, ujednačena ozubljenja

1

ro -

ll i

a.

*~

Slika 3.57. Izbor sume faktora pomaka profila x x i x 2 prema D I N 3992

Podjela faktora p o m a k a profila x x i x 2 vrši se p r e m a slici 358 (za reduci rane prijenosne omjere; za multiplikatore vidi D I N 3992). Na sl. 358 ucrtane su linije sparivanja LI do L17. O n e su t a k o o d a b r a n e da predstavljaju linije j e d n a k e opteretivosti korijena zuba malog i velikog zupčanika, o d n o s n o linije j e d n a k i h naprezanja u presjeku korijena zuba. F a k t o r i p o m a k a x t i x 2 treba da b u d u t a k o podijeljeni da leže na istoj liniji sparivanja. U tu svrhu d a n je primjer sa zx = 20 i z2 = 50 z u b a : Najprije se sa slike 357, za z1 + z2 — 10, odabere iz područja P 5 x 1 + x 2 = 0,4. Na sl. 358 točka A dobivena je iz 0,5 ( z : + z 2 ) = 35 i 0,5 ( x : + x 2 ) = 0,2. Točka A leži ria limji L l l . Od točke A ide se uzduž L l l , lijevo i desno do z Y = 20 i z 2 = 50 i dobivaju točke A t i A 2 . Ordinate točaka Aj i A 2 su x , = 0 , 2 8 i x 2 = 0,12. Ne padne li točka A. na neku od linija sparivanja, treba kroz A povući liniju čiji tok odgovara bližoj liniji sparivanja. Iz tako povučene linije dobivaju se na isti način točke Aj i A 2 .

U srednjem, bijelom dijelu slika 358,nalazi se područje u kojem se ne javljaju smetnje u zahvatu. Skraćenja tjemene visine zuba u o v o m području nisu p o t r e b n a . U istočkanom području neće doći do smetnji u zahvatu s a m o

9.1. Osnove

341

Slika 358. Raspodjela sume faktora pomaka profila x t i x 2 na oba zupčanika prema D I N 3992 (pri redukciji broja okretaja)

o n d a k a d a su tjemeni promjeri zupčanika toliko smanjeni da postoji n o r m a l n a tjemena zračnost c > 0 , 2 m. To znači da tjemeni promjeri imaju veličine d a n e j e d n a d ž b a m a (286) i (287). S a m o u donjem dijelu slike, označeno vertikalnom šrafurom, javljaju se smetnje u zahvatu Za to područje bila bi n e o p h o d n a veća skraćenja tjemenog dijela zuba. Z b o g toga po mogućnosti izbje gavamo p o m a k e profila toga područja.

Slika 359. Nastajanje dodatne bočne zračnosti kod sparivanja V-zupčanika (prikaz zračnosti je preuveličan) a) dva V-PLUS zupčanik; b) dva zupčanika V-MINUS

Ako se dva zupčanika sparuju u V-PAR, dolazi do dodatne bočne zračnosti (sl. 359). Da bi se to otklonilo, m o r a se r a z m a k osi p o s e b n o podesiti, tj. razmak osi m o r a biti manji nego što proizlazi iz sume faktora p o m a k a .


342

Ovdje se zato uvode faktor pomaka razmaka osi

B=2

B

Zj+Z

v

~

7

7

(281) 2

=

=

(282)

^ 1 + 135

Ako je B v zadan, a da B treba izračunati, iznosi BxB,sJl + 7B,

(283)

S izračunatim faktorom p o m a k a osi Bv, dobiva se j e d n a d ž b a za stvarno p o t r e b a n razmak osi V-razmak osi

ay = (r1 + r2j(l +Bv)

(284)

Ako o v a k o nastali d o d a t n i razmak osi ne smeta, tj. a k o pri istom smjeru vrtnje ne d o đ e do kolebanja okretnog m o m e n t a , pa time ni do dodatnih unutarnjih dinamičkih sila, može se osni razmak izvesti u dimenzijama prema jednadžbi P-razmak osi

a P = ( r i + r2) + (xi + x2) m

(285)

Moraju se zapravo izvoditi razmaci koji leže između a v i « P , tj. a — đv • •. dp Ako p o m a c i profila leže u području smetnji zahvata (istočkani dio na sl. 358), pa zahtijevaju skraćenje tjemene visine glave, jednadžbe tjemenih promjera su tjemeni promjer

dal=2a — d{2 — 2c

(286)

da2 = 2a-dn-2c

(287)

a u mm utvrđeni razmak osi, dn i dn u mm podnožni promjer zupčanika prema jednadžbi (279) na str. 339, c u mm potrebna tjemena zračnost, u pravilu c = 0,2 m.

S utvrđenim r a z m a k o m osi a može se izračunati pogonski kut zahvatne linije a w iz j e d n a d ž b e cos a w = —

cos a

(288)

2fl

a osim toga promjer kinematske kružnice

a

dwl=

u+ 1 dw2 = 2a-dwl

(289) (290)

uje kinematski omjer prema jednadžbi (265) na str. 326.

Treba obratiti pažnju da su za unutarnje ozubljenje z2, u, a i dw2 negativnV. K o d z 2 = oo (ozubnica) ne mijenja se profil ni pri bilo k a k o velikom p o m a k u

343

9.1. Osnove

profila. Iz toga proizlazi da pomak profila na velikom zupčaniku ne donosi mnogo, osobito o n d a a k o je broj zuba velik. Z b o g povećanja nosivosti se u specijalnim slučajevima, a k o to stupanj prekrivanja d o p u š t a (vidi 9.1.10.), ide na a = 2 6 ° ili 28°. NULTI zupčanici m o g u se p r o m a t r a t i kao V-zupčanici sa faktorom p o m a k a profila x = 0.

9.1.10. Stupanj prekrivanja Z b o g postizanja k o n t i n u i r a n o g okretnog gibanja, bez eventualnih prekida, m o r a novi p a r zubi ući u zahvat prije nego što p a r zubi koji je u zahvatu izađe iz zahvata. To znači da m o r a postojati prekrivanje. K a d a p r e m a slici 360 točka A na zahvatnoj liniji prijeđe put k o r a k a zahvata p e , slijedeći p a r zubi ulazi u zahvat. To znači da postoji prekrivanje a k o je put zahvata (dodirnica profila) g a = g a + gf dulji od k o r a k a zahvata p e . Radi toga o z n a č a v a m o k a o prekrivanje profila ili stupanj prekrivanja odnos između p u t a zahvata g a i k o r a k a zahvata pe, tj. £a=gjpe.

X

Pet fr-^J ""-\^7

/

\

Slika. 360. Prekrivanje profila 9 a P u t zahvata tjemena zupčanika 2; g{ put zahvata podnožja zupčanika; ga put zahvata (dodirnica profila)

/ x

Iz geometrijskih o d n o s a proizlazi stupanj prekrivanja za vanjsko

ozubljenje V

r

l x

~

^bi + V r

2 2

-

^ 2

- sin a w - a

(291)

prijenosnik s ozubnicom

m(l — xi) sin a Pe

unutarnje

ozubljenje

sin a • rt (292)

344

9. Zupčani prijenosnici r a l ) r a 2 u mm tjemeni promjeri zupčanika, r r u mm bi» b 2 promjeri temeljnih kružnica, rx u mm diobeni promjer zupčanika 1, a u ° kut zahvatne linije NULTIH zupčanika, u pravilu oc = 20°, ocw u ° pogonski kut zahvatne linije [jednadžba (288), na str. 342] kod NULTIH parova a w = a, a u mm stvarni razmak osi (kod unutarnjeg ozubljenja negativan), m u mm modul ozubljenja Xj faktor pomaka profila na zupčaniku 1, pe u mm korak zahvata = temeljni korak = p cos oc = m • n • cos a.

T r e b a d a j e uvijek £ a = : l , l ! A k o je za prijenosnik koji treba projektirati broj zubi zadan (određen), a m o d u l nije još izračunat, može se pri p r o r a č u n u stupnja prekrivanja uvrstiti m—\. N a i m e , apsolutna veličina zupčanika ne utječe na stupanj prekrivanja.

9.1.11. Nisko i visoko ozubljenje P o d pojmom zajedničke visine zuba h % podrazumijevamo sumu visina zuba mjerenu od kinematskih kružnica obaju zupčanika. K o d N U L T O G para s visinom zuba ha=m (vidi sl. 349, str. 332) je h^ = hal + /i a 2 = 2m. Zajednička visina zuba svodi se p o m o ć u faktora visine zuba y na standardni modul (tablica 124 i 124a str. 333), pa je zajednička visina zuba

hi = 2y m

(294)

Za čelnike s t a n d a r d n o g profila D I N 867 i J U S M.C1.015 j e y = 1. Ozubljenje sa y < l o z n a č a v a m o k a o nisko ozubljenje, sl sa y > l k a o visoko ozubljenje.

9.1.12. Nulti čelnici s kosim (helikoidnim) zubima Z u b i čelnika s kosim (helikoidnim) zubima zakošeni su prema osi vrtnje za kut koji zatvara linija boka zuba na d i o b e n o m cilindru s osi vrtnje, a naziva se kut nagiba boka zuba (3. Ako se sparuju d v a čelnika s kosim zubima, moraju se nagibi b o k o v a zuba poklapati u k i n e m a t s k o m polu. To znači da oba zupčanika moraju imati kutove nagiba, b o k o v a zuba, po veličini jednake, a po smjeru suprotne. Razlikujemo zato zupčanike s. desnim i lijevim usponom (sl. 361). Budući da su kinematske površine zupčanika zakrivljene, imaju i uzdužne linije b o k o v a zakrivljenja u obliku zavojnice. K o d vrlo širokih zupčanika bili bi zubi, slično k a o navoji na vijku, navijeni na diobeni cilindar pod kutom uspona y = 90 —j5. Čelnici s kosim z u b i m a nazivaju se zato i vijčanici. Slika 362 pokazuje pogled na čelo čelnika s kosim zubima i razvijeni plašt diobenog cilindra. Čelnici s kosim zubima mogu se izrađivati p o m o ć u normalnih alata, a k o su oni pri izradi nagnuti prema izratku za kut nagiba b o k a /?. S t a n d a r d n o 20° ozubljenje ne javlja se u tom slučaju u čeonom (bočnom) presjeku (presjeku

345

9.1. Osnove

o k o m i t o m na os vrtnje), nego u presjeku o k o m i t o m na uzdužnu liniju b o k a (normalni presjek, sl. 363). T o m presjeku odgovara i s t a n d a r d n i profil D I N 867, J U S M.C1.015. Razlikujemo zato normalni profil s normalnim kutom zahvatne linije i Čeoni (bočni) profil s Čeonim (bočnim) kutom zahvatne linije a ^ c v desnohodni

Slika 361. Kut nagiba boka i kut uspo na zupčanog para čelnika s kosim zubima, mjereni na diobenim cilindri ma. Zupčanik 1 je desnohodan, a zup čanik 2 ljevohodan

Slika 363. Normalni presjek (oko mit na uzdužnu liniju boka) čelnika s kosim zubima

Slika 362. Čelnik s kosim zubima a) čelo (bok); b) razvijeni diobeni cilindar


346

M o d u l koji se odnosi na n o r m a l n i profil nazivamo normalnim modulom m^. M o d u l o d a b i r e m o p r e m a s t a n d a r d u (tablice 124 i 124 a). M o d u l koji se odnosi na čeoni (bočni) profil naziva se čeoni (bočni) modul

mt = m n /cos/?

(295)

Iz toga proizlazi da je normalni korak p n — m n • n, čeoni (bočni) korak pl = ml-n, a čeoni (bočni) kut zahvatne linije izračunava se iz jednadžbe tan oct = tan On/cos

fi

(296)

S nabrojanim veličinama m o g u se izračunati (vidi sl. 362) promjer diobene kružnice

d. = m.-z =


dla = dl + 2ha

fn • z

(297)

cos fi

(298)

promjer podnožne kružnice dt{=dt — 2h{

(299)


(300)

dth=dt • cos a t

NULTI razmak osi mn u mm /? u 0 /ia u mm h( u mm a, u ° r t l , i\2 u mm z{, zz

a = r t l H-r t 2 =

^(z,+z2) 2 cos p

(301)'

normalni modul ozubljenja prema tablicama 124 i 124a, kut nagiba boka zuba ozubljenja na diobenom cilindru, tjemena visina zuba, u pravilu ha = m„, podnožna visina zuba, u pravilu / i f = l , 2 m „ čeoni (bočni) kut zahvatne linije prema jednadžbi (296), radijusi diobenih kružnica u čeonom (bočnom) presjeku, broj zubi zupčanika, kod unutarnjeg ozubljenja zz treba da ima negativan predznak!

Stupanj prekrivanja profila e a treba svesti na čeoni (bočni) presjek pa se proračunava po j e d n a d ž b a m a (291) do (293), s tim da se uvrštava r a — rta, r b = r t b , a=fx„ a w = a t w , m = m n , r 1 = r t l i pe=p^ Najveći r a z m a k između početne i \krajnje točke linije b o k a (sl. 362) je luk sprezanja bokova g ^ = b - t a n p \ Pri okretanju u smjeru strelice tjemena točka A t ulazi u zahvat, a točka A 2 je još izvan zahvata. Tek n a k o n što pri okretanju zupčanika jedna točka na diobenoj kružnici prevali p u t W 1 W 2 = b-tan/3, točka \ ulazi u zahvat. N a k o n što je točka B x izašla iz zahvata, točka B 2 nalazi se još u zahvatu. T o č k a B 2 izaći će iz zahvata tek n a k o n što je na diobenoj kružnici prevaljen p u t W1W2 = b-tarifi. O d n o s između luka sprezanja b o k o v a b-tarifi i diobenog k o r a k a p t je radi toga stupanj sprezanja bočnih linija

ep = gp/pt = b • t a n

fi/p{

Zahvat čelnika s kosim zubima traje p r e m a t o m e dulje nego čelnika s ravnim zubima. Budući da zub ne ulazi u zahvat istodobno svojom širinom, nego postepeno t o č k a za točkom, rad čelnika s kosim je osjetljivo tiši od r a d a čelnika s ravnim zubima. Z b o g mirnoće r a d a

(302) zahvat cijelom zubima bira se

347

9.1. Osnove

kut nagiba boka $ t a k o da je e ^ l . Najčešće je jS^8° do 25°; manji kutovi ne donose nikakve prednosti, a veći izazivaju velike aksijalne k o m p o n e n t e sila, koje moraju biti uhvaćene ležajima. Kinematski cilindar daje u n o r m a l n o m presjeku (sl. 363) elipsu čija je kraća poluos a k = r t , a dulja
fiktivni broj zubi

zn % z/cos /?

(303)

Fiktivni broj zubi mjerodavan je za proračun graničnog broja zubi kao granice podrezanosti. Za čelnike s kosim zubima iznosi praktički granični broj zubi

z

g

S

~

z

g '

c

o

s

3

P

(304)

gdje je z g = 14 praktički granični broj zubi N U L T O G čelnika s ravnim zubima kod a = 20° [vidi str. 336 i j e d n a d ž b u (276)]. 9.1.13. V-čelnici s kosim zubima Izbor i podjela faktora p o m a k a profila x, i x 2 obavlja se kao i kod V-čelnika s ravnim zubima (vidi str. 340) p r e m a sl. 357 i 358. Umjesto stvarnog broja zubi mjerodavni su fiktivni brojevi zubi z n l i z n 2 ! Treba p r e m a t o m e uvrštavati z a z 1 = z n l , a z a z 2 = z n 2 . Sa faktorima p o m a k a profila x dobiva se promjer tjemene kružnice

dyd — dl + 2x •

+ 2ha

(305)

promjer podnožne kružnice

dx( = dy + 2x • mn — 2h f

(306)

Čeoni modul m t , čeoni kut zahvatne linije a t , promjer diobene kružnice dt i promjer temeljne kružnice dlb, ostaju nepromijenjeni [jednadžbe (295) do (297) i (300)]. Svedeno na fiktivne zupčanike, iznosi faktor pomaka razmaka osi

B — 2— Z

—

(307)

nl+Zn2

F a k t o r p o m a k a r a z m a k a osi B v izračunava se p o m o ć u jednadžbe (282) na str. 342. Jednadžbe r a z m a k a osi t a d a glase V-razmak osi

ay = (rll+rl2) + (rni+rn2) Bv

(308)

P-razmak osi

aP = {rn+ r l 2 ) + (x, + x2) mn

(309)

Stvarni razmak osi može

se kretati između a = ay... a?.

348


A k o je u području mogućih smetnji zahvata (istočkani dio sl. 358) p o t r e b n o skraćenje tjemene visine zuba, treba izračunati tjemene promjere dlal i dVd2 p r e m a j e d n a d ž b a m a (286) i (287), na str. 342. Ako se r a z m a k osi odabire, izračunava se čeoni pogonski kut zahvatne linije p o m o ć u j e d n a d ž b e _j_ r r cos o c t w = — — cos oc. (310) Promjeri kinematskih kružnica d t w l i d l w 2 dobivaju se iz jednadžbi (289) i (290) n a str. 342. Granični broj zuba z'%s, koji se kod pozitivnog p o m a k a još j e d a n p u t smanjuje, izračunava se p o m o ć u j e d n a d ž b e (304). Pri t o m e se očitava z'% sa slike 356, n a str. 339. Stupanj prekrivanja s a dobiva se a n a l o g n o iz jednadžbi (291) do (293) na str. 343, a k o se uvrsti za r a = r t a , rh=ttb, a = ć t t , a w = a t w , r l = r t 1 i pe=pte. Stupanj prekrivanja bočnih linija s p izračunava se p o m o ć u jednadžbe (302). K o d zupčanika sa zakrivljenim uzdužnim linijama bokova (vidi sliku 339, na str. 325 mijenja se k u t nagiba b o k a zuba jS k o n t i n u i r a n o po cijeloj širini b o k a zuba, k a o i k o d čelnika s kosim zubima. K o d V-zupčanika je jS kut nagiba boka zuba na diobenoj kružnici. NULTE čelnike s ravnim zubima m o ž e m o smatrati V-čelnicima s kosim z u b i m a sa j3 = 0° i x = 0.

9.2. Oblikovanje čelnika Pri izboru materijala za izradu zupčanika treba da u prvom planu leži ekonomičnost. Pogonski faktori, vijek trajanja, brzina vrtnje i snaga, osnova su za izbor materijala. O d r e đ e n u ulogu ima težina i raspoloživi ugradbeni prostor. Za o b o d n e brzine do v = l m / s , u posebnim slučajevima i do 2m/s, dolaze u obzir zupčanici od sivog i čeličnog lijeva s neobrađenim zubima. K o d poljo privrednih strojeva radi žilavosti i otpornosti na udare, prednost imaju, zupčanici od temper lijeva. K o r a od lijevanja je vrlo o t p o r n a na trošenje, pa su lijevani zupčanici pogodni za prijenosnike koji su izloženi utjecajima prašine, pijeska, vlage i atmosferskim utjecajima. K a o primjeri upotrebe lijevanih neobrađenih zupčanika bile bi ručne dizalice, strojevi za dizanje, poljoprivredni strojevi i sl. Takvi zupčanici ne m o g u se točno izraditi, pa moraju biti uzete u obzir mogućnosti većih grešaka u koncentričnosti, koraku, uzdužnoj liniji boka, profilu boka. Pri većim o b o d n i m brzinama dovele bi takve greške do neizdržive buke i do loma. Na visoko turažne prijenosnike postavljaju se veći zahtijevi: 1. visoka o t p o r n o s t na trošenje (dug vijek trajanja), 2. ravnomjeran, tihi rad, 3. visoka dinamička izdržljivost zubi. Za ovakve zahtjeve dolaze u obzir zupčanici s o b r a đ e n i m , o d n o s n o preša nim zubima. U o d n o s u na o t p o r n o s t na trošenje m o ž e se dati ovaj redoslijed materijala:


1. 2. 3. 4.

prešane umjetne smole, sivi lijev, nodularni lijev, temper lijev,

349 5. 6. 7. 8.

čelični lijev, konstrukcijski čelici, čelici za poboljšavanje, čelici za cementaciju.

Mali zupčanik izrađuje se obično od materijala boljih mehaničkih svoj stava nego veliki. Mali zupčanik, radi veće brzine vrtnje, ulazi, češće u zahvat pa je to jače opterećen. Prešane umjetne smole djeluju prigušno, a o t p o r n e su p r e m a vodi, kiseli n a m a i m n o g i m kemikalijama. T a k o đ e r su o t p o r n e p r e m a kolebanjima tem peratura. Ako o t p o r n o s t na koroziju nije svojstvo koje treba da je mjerodavno za izbor materijala, valja zupčanike od prešanih umjetnih smola sparivati s glatko o b r a đ e n i m zupčanicima od metala. U kemijskoj industriji nalazimo i zupčanike izrađene od keramičkih materijala, npr. p u m p e za kiseline. Visoku otpornost na trošenje dobivaju zupčanici izrađeni od čelika površin skim poboljšavanjem ili kaljenjem. Jezgro zuba m o r a ostati žilavo radi elastičnog preuzimanja u d a r n o g opterećenja. Posebno tiho i jednoliko rade zupčanici kojih su bokovi n a k o n toplinske obrade fino ili najfinije obrađeni (brušeni, lepovani, polirani). Nezakaljeni zupčanici m o g u se strojno strugati. Brzorotirajući prije nosnici zahtijevaju d o b r o podmazivanje. Bez podmazivanja istrošili bi se vrlo brzo i zupčanici s poboljšanim i zakaljenim bokovima. A k o mali zupčanik ima mali promjer diobene kružnice u odnosu na vratilo, zupčanik i vratilo se izrađuju kao jedan k o m a d (sl. 364a). Koji puta se prije ozubljenja vijenac zavaruje na vratilo (sl. 364b). U ovom posljednjem slučaju je opseg potrebne obrade skidanjem čestica manji, pa izrada može biti jeftinija. Mali (pogonski) zupčanici većih dimenzija pričvršćuju se na vratilo p o m o ć u pera (sl. 364c). K o d velikih okretnih m o m e n a t a zupčanik se pričvršćuje na klinasto ili poligono vratilo. Z b o g zareznog djelovanja utora za pero, razmak između tjemene kružnice do d n a utora za pero treba da iznosi najmanje 4 m (m = modul).

Slika 364. Oblikovanje malih (pogonskih) zupčanika a) mali zupčanik i vratilo od jednog dijela; b) vijenac zavaren na vratilo; c) mali zupčanik naklinjen na vratilo pomoću pera

Z b o g smanjenja masa koje rotiraju dio materijala većih čeličnih zupčanika rađenih od p u n o g profila odstranjuje se tokarenjem (sl. 365a) ili bušenjem (sl. 365 b). K o d livenih zupčanika se glavina i vijenac povezuju t a n k o m pločom i ojačavaju rebrima (sl. 365 c). Zupčanici koji treba da imaju mogućnost uzduž nog pomicanja po vratilu dobivaju u glavini klinast profil radi mogućnosti prijenosa o k r e t n o g momenta, (vidi 2.3.3.). Veliki zupčanici su gotovo uvijek

350


liveni. Vijenac je p a o c i m a povezan s glavinom (sl. 366). K o d velikih zupčanika paoci su najčešće I presjeka. P r e m a iskustvu uzima se z = 4 do 8 paoka, odnosno broj paoka 1

/= 0,021 mm"" d u mm

(311)

Z^sjf^d kod nedijeljenih zupčanika, = 0 , 0 1 5 6 m m nika, promjer diobene kružnice zupčanika.

-1

kod dijeljenih zupča

Slika 365. Izvedbe Čelnika a) tokareno iz punog; b) tokareno iz punog i bušeno; c) lijevani zupčanik

Slika 366. Veliki liveni zupčanik

Uobičajene dimenzije prema slici 366 su slijedeće: visina glavnog rebra visina sporednog rebra debljina glavnog rebra debljina sporednog rebra duljina dijela glavine duljina glavine debljina stijenke glavine debljina

vijenca

hhx% do 10 m, hn^6 do 8m sh « 1 , 5 d o 2 m sn«0,7sh /%0,5 d 7 L^fc + 0,25 d^\,2dz w « 0 , 4 dz+10 mm za sivi liv w w 0 , 3 ^ + 1 0 m m za čelični liv /c%4 m

351


Izvrtina duljih glavina proširuje se u sredini (sl. 366), t a k o da samo na krajevima duljinom / sjedi na vratilu. To olakšava i pojeftinjuje izradu. Na diobenoj kružnici djeluje nazivna obodna sila Ft u N T x u Nm rx u m

Ft=Tl/rl = Pl/v

(312)

prosječna vrijednost obodne sile na diobenom promjeru, nazivni okretni moment malog zupčanika, diobeni promjer malog zupčanika, kod čelnika s kosim zubima treba uvrstiti r t l , nazivna snaga koju treba prenijeti malim zupčanikom, - 1 obodna brzina diobenih kružnica ^d^-n-n^ sa n x u s .

pt u W v u m/s

O b o d n a sila opterećuje p a o k e na savijanje. Budući da se o b o d n a sila ne raspoređuje ravnomjerno na sve paoke, uzima se da samo 1/4 p a o k a nosi, a od ovih opet s a m o glavna rebra, položena u smjeru okretanja. Sporedna rebra sa svojim malim m o m e n t o m o t p o r a ne uzimaju se u račun. Uzimajući U obzir u d a r n a opterećenja koja proizlaze iz uvjeta p o g o n a (pogonski i radni stroj), iznosi Ft-Kry naprezanje na savijanje fff u N/mm 2 ^ u N K, y u mm Z W u mm 3

savojno naprezanje u presjeku paoka, nazivna obodna sila na diobenoj kružnici prema jednadžbi (312), pogonski faktor prema tablici 125, krak obodne sile do opasnog presjeka, broj paoka, moment otpora presjeka paoka = u • hl • sh/6, ako je u broj glavnih rebara presjeka jednog paoka.

Za d o p u š t e n o savojno naprezanje može se uzeti d o p f 7 f ^ 0 , 2 5
zupčanih parova

Radni stroj

Pogonski strojevi ! turbina j jednocilinelektro klipni ! drični motor : stroj klipni stroj

Stroj za proizvodnju električne energije, prijenosnici za posmak, transporteri, laka dizala i dizalice, turbinska puhala i kompresori, miješalice za ravnomjernu gustoću

1

1,25

1,5

Glavni pogon alatnih strojeva, teška dizala, okretni uređaji dizalica, jamski ventilatori, miješalice za nejednakomjernu gustoću, klipne pumpe s više cilindara, pumpe za doziranje

1,25

1,5

1,75

Štance, škare, stroj za gnječenje gume, valjački stanovi i metalurški strojevi

1,75

2

2,25

U pojedinačnoj izradi, a i zbog smanjenja težine, zupčanici se zavaruju. Na glavinu od valjanog okruglog čelika zavaruje se ploča, koja nosi vijenac izrađen od p l o s n a t o g čelika savijanjem. Radi ojačanja konstrukcije dodaju se rebra (sl. 367). Ravna rebra ušteđuju na r a d o v i m a rezanja. Budući da kon struktivni čelici imaju više mehanička svojstva nego sivi liv, zupčanici mogu biti osjetljivo lakši.

352

9.

Zupčani prijenosnici

b

Slika 367. Zavareni zupčanik

Za dimenzioniranje m o g u poslužiti slijedeće orijentacione veličine: debljina ploče s h « 0 , 8 do 1 m debljina r e b a r a s n « 0 , 7 sh duljina glavine L&dz debljina stijenke glavine w = 0,2dz + 8 m m debljina vijenca k&3 do 3,5 m K r u ž n i glavni šavovi računaju se na smik (vidi 1.1.5.). Z b o g m o n t a ž e i t r a n s p o r t a vrlo veliki zupčanici r a d e se najčešće od dva dijela. Ravnina dijeljenja prolazi sredinom dvaju r e b a r a i dvjema uzubinama. Obje polovine vežu se m e đ u s o b n o u blizini glavine i u blizini vijenca (usporedi sl. 3 0 1 b n a str. 273). Veliki zupčanici visokoučinskih prijenosnika m o r a j u imati vijence od visoko vrijednih matrijala. Vijenci se kuju od odgovarajućeg čelika i toplo navlače na lijevane glavine (sl. 368). Glavina m o r a iza svakog drugog p a o k a imati radijalne u p u s t e da bi se napetosti liva mogle izravnati. P r e m a iskustvu izvodi se: debljina vijenca debljina vijenca glavine

/c z =0,8 do 0,4 ( d / 8 0 + 1 0 m m ) + 2 , 5 m, / c f = 0 , 8 do 1,4 (d/80 + 1 8 m m )

d= diobeni promjer

Manje vrijednosti k o d užih, a veće k o d širokih zupčanika.

Slika 368. Na livenu glavinu naprešani vijenac

N e m a nikakvog smisla da zubi b u d u n e p o t r e b n o široki. U t o m slučaju, zbog mogućih grešaka ozubljenja i odstupanja u ležajima, zubi neće nositi na cijeloj širini. Ako npr. osi vratila nisu paralelne, nose s a m o krajevi zuba. Orijentacione vrijednosti širina zupčanika d a n e su u tablici 126. Mali zupčanik t r e b a da b u d e nešto m a l o širi od velikog zupčanika (eventualno m o ž e biti i o b r a t n o ) . Z u p č a n i k od plastične mase m o r a biti uvijek nešto m a l o uži od m e t a l n o g para, da bi se izbjeglo stvaranje srha na čelu zuba.

353

9.3. Kvalitet ozubljenja

Tablica 126. Orijentacione vrijednosti širina zuba b i minimalni broj zuba z, čelnika Zupčanici na krutim vratilima uloženim u kvalitetne valjne ležaje na krutim temeljima Zubi rezani

6
Zupčanici u normalnim kućištima prijenosnika uležišteni u valjne i klizne ležaje

6g25

Zupčanici na čeličnim konstrukcijama, nosačima i sl.

6<,15 m

m

Zupčanici s najboljim ležištenjem kod visokoučinskih prijenosnika Zubi sirovo liveni

Konzolno uležišteni zupčanici

A S 10 m

Zupčanici velikih obodnih brzina ( u > 4 m / s ) i za prijenos velikih sila, ako je 6 „ > 1,5 Zupčanici srednjih obodnih brzina (o = 0,8 do 4 m/s) Zupčanici malih obodnih brzina ( v < 0 , 8 m / s ) ili kod prijenosa malih sila za podređene svrhe Principijelno

kod

vanjskih

ozubljenja

Principijelno

kod

unutarnjeg

ozubljenja

z , + 2

2

£24

Z j ž Z i + lO

Zubi visokoučinskih prijenosnika izrađuju se s većim brojem zubi i malim modulima. O n i o n d a rade m i r n o i ravnomjerno. To je razlog da se za male zupčanike veće preciznosti bira veći broj zubi. Orijentacione vrijednosti vidi u tablici 126.

9.3. Kvalitet ozubljenja 9.3.1. Odstupanja K o n t r o l a zupčanika obavlja se određivanjem stvarnih mjera, stvarnih od stupanja mjera i oblika i uspoređivanjem s dopuštenim odstupanjima. Dopušte na odstupanja nose p r e m a D I N 3960 kraticu /, a p r e m a J U S M.C1.030 kraticu A. Ako se mjerenja obavljaju preko nekog područja, kratica je prema D I N - u F, a p r e m a JUS-u A A. Razlikujemo: pojedinačna odstupanja, zbirna odstupanja i odstupanja zupčanika u zahvatu. Najvažnija pojedinačna odstupanja su slijedeća: 1. Odstupanje diobenog koraka profila f p (po J U S At0). To je algebarska razlika stvarne i nazivne mjere diobenog koraka. Zbirno odstupanje diobenog koraka profila F p (po J U S AAi0) je algebarska razlika stvarne mjere zbroja određenog broja uzastopnih diobenih k o r a k a j e d n o g zupčanika i nazivne mjere zbroja istog broja diobenih k o r a k a . 2. Odstupanje temeljnog koraka bokova zubi / p e (po JUS-u AtBh) je algebarska razlika stvarne i nazivne mjere temeljnog k o r a k a b o k o v a zuba (koraka zahvata). Vrijednosti dopuštenih odstupanja d a n e su p r e m a D I N - u u tablici 127, a p r e m a JUS-u, J U S M . C 1 . 0 3 5 . 3. Razlika mjera diobenih koraka dvaju zuba zupčanika smještenih jedan iza drugoga (skok koraka) fu. 4. Odstupanje profila zuba fV (po JUS-u T e v ) je najveće odstupanje stvarnog profila od točne evolventc točke temeljne kružnice. 23 E l e m e n t i strojeva

354


5. Odstupanje debljine zuba f (po JUS-u As) je algebarska razlika stvarne nazivne mjere lučne debljine zuba na d i o b e n o m promjeru.

i

6. Radijalno bacanje zuba f r (po JUS-u Ar) je razlika najvećeg i najmanjeg očitavanja na k o m p a r a t e r u koji pokazuje promjene položaja kuglice, valjčića ili prizme, u odnosu na vlastitu os tijela zupčanika, u toku jednog p u n o g okretaja k o n t r o l i r a n o g zupčanika. 7. Odstupanja promjera temeljne kružnice f b je razlika između stvarne i nazivne mjere promjera temeljne kružnice. odstupanje sprezanjem Slika 369. Polarni dijagram zbirnog odstupanja

,

dstuponja ; skok 0 ^^jpj^^-sprezanjem fy

/r

^ ^ \ \ ^ \

Zbirna odstupanja (sl. 369) su rezultat superpozicije istodobnog djelovanja niza odstupanja poje dinih toleriranih veličina i oblika zuba k o n t r o l i r a n o g z u p č a n i k a : 1. Odstupanje sprezanjem F t (po JUS-u AJ je odstupanje stvarnog kuta rotacije gonjenog zupčanika u o d n o s u na nazivni kut, nastalo zbog odstupanja oblika i položaja bokova zuba, svedeno na luk kinematske kružnice (sl. 369). 2. Skok odstupanja j\ (po JUS-u A) je razlika najviše i najniže točke dijagrama odstupanja u opsegu jednog k o r a k a (sl. 369). Odstupanja

međusobnog

položaja

osi

1. Odstupanje razmaka osi / a (po JUS-u stvarne i nazivne mjere razmaka osi.

rotacije: Aa) je

algebarska

razlika

između

2. Odstupanje paralelnosti osi j\ (po JUS-u inklinacija A i devijacija A ) je tangens dobivenog odstupanja u odnosu na d o p u š t e n o odstupanje. 3. Odstupanje zračnosti bokova je razlika stvarne i nazivne mjere odstupanja k a o rezultat superpozicije istodobnog djelovanja pojedinačnih odstupanja paralelnosti osi i r a z m a k a osi. 4. Zbirno odstupanje dobiveno međusobnim sprezanjem zupčanih parova odgo vara približno sumi zbirnih odstupanja obaju zupčanika.

9.3.2.

Tolerancije

P o d naslovom: Tumač tolerancija čelnika prema DIN 867, rečeno je u D I N 3961 slijedeće: „ D a bi se osigurali zamjenjivost zupčanika zupčanih parova, miran rad, k o n s t a n t a n prijenosni omjer, mogućnost podmazivanja, i da bi se trajno osigurala željena opteretivost, moraju se odstupanja svih karakterističnih veličina, k a o i ugradbene mjere kućišta, kretati unutar određenih granica. U t o m cilju ustanovljene su i propisane vrijednosti tolerancija za sve glavne veličine zupčanika." Slična definicija d a n a je i u J U S M.C 1.031

9.3.

Kvalitet ozubljenja

355

„Cilindrični evolventni zupčani parovi, osnove sistema tolerancija". Standardi s u slijedeći: D I N 3 9 6 2 dopuštene pojedinačne greške, D I N 3 9 6 3 dopuštena odstupanja bočne linije zuba i debljine zuba, D I N 3 9 6 4 dopuštena odstupanja razmaka osi, D I N 3 9 6 7 dopuštena odstupanja mjere preko zuba (mjera preko zuba W je r a z m a k mjeren p r e k o određenog broja zubi dviju paralelnih ravnina, od kojih j e d n a dodiruje lijevi, a druga desni bok zuba). J U S M . C 1 . 0 3 2 sadrži tolerancije izrade tijela zupčanika, J U S M C I . 0 3 3 tolerancije za funkcio nalnu k o n t r o l u sprezanjem i tolerancije bočne linije zuba, J U S M . C 1 . 0 3 4 tolerancije mjere p r e k o zuba, J U S M . C 1 . 0 3 5 tolerancije profila zuba, tolerancije diobenog koraka, radijalnog bacanja i tolerancije zbirnog odstupanja diobenog k o r a k a profila, J U S M . C 1 . 0 3 6 tolerancije r a z m a k a osi i položaja osi (inklinacije i devijacije). Za svako odstupanje predviđena je p r e m a ISO-u 12 kvaliteta. Marije vrijed nosti predviđene su za etalonske zupčanike, o d n o s n o za posebne svrhe. Odstupanja z u p č a n i k a ne dovode samo do bučnosti u radu, nego i do sniženja vijeka trajanja. P r e m a veličini o b o d n e brzine bira se određena kvaliteta to lerancije. P r e m a J U S M . C 1 . 0 3 1 date su smjernice za izbor kvalitete toleran cija za zupčanike u zavisnosti od područja primjene, o b o d n e brzine i načina obrade. Tablica 1 2 8 daje orijentacione vrijednosti za izbor kvalitete toleran cija. Tablica 127. Dopuštena odstupanja temeljnog koraka profila f c u jun za ozubljenja prema D I N 867, JUS. M.C1.0J6 (izvadak iz D I N 3962) " d odn.
do 25

25

50

50

100

100

200

200

400

m

odn. m a mrtj^

preko 0,6

800 faktor

800

1600

4

5

7

8

9

10

11

12

1,6 4

3 3,5

4 4,5

6 6

8 9

11 12

16 18

25 28

40 45

63 71

0,6 1,6 4

1,6 4 10

3 3,5 4,5

4,5 5 6

6 7 9

9 10 12

12 14 18

18 20 25

28 32 40

45 50 63

71 80 100

0,6

1,6 4 10

3,5 4 5

5

7

10

14

8 10

11 14

16 20

20 22 28

32

5,5 7

36 45

50 56 71

80 90 110

1,6 4 10

4

1,6 4

5,5 6 8

8 9 11

11 12 16

16 18 22

22 25 32

36 40 50

56 63 80

90 100 125

0,6 1,6 4

1,6 4 10

5 5 6

7 7 9

9 10 12

12 14 18

18 20 25

25 28 36

40 45 56

63 71 90

100 110 140

0,6 1,6 4

1,6 4 10

6 6 7

8 9 10

11 12 14

16 18 20

22 25 28

32 36 40

50 56 63

80 90 100

125 140 160

1,6 4

4

8 9

11 12

16 18

22

10

25

32 36

45 50

71 80

110 125

180 200

1,4

2,0

2,8

4,0

6,3

10

16

1,6 4

4,5 5,5

0,7

1,0

pri m > 1 0 m m j e /„<.=|3 j u n + 0 , 3 ^ m

23*

6

1,6

0,6

400

do

Kvalitet

m mm

|-0,2^m

/

— mm/

356

9.

Zupčani prijenosnici

Tablica 128. Orijentacione vrijednosti za izbor točnosti ozubljenja V

Zbirno odstupanje prema

Način izrade

m/s 0,8

D I N 3963 u kvaliteti 12 do 10

lijevano ili grubo o b r a đ e n o

0,8 d o 4

gruba obrada i fina koja se postiže skidanjem samo jednog sloja strugotine (čestica)

9 do 8

4 do

fino obrađeno

7 do 6

12

12 do 60

ili

brušeno

najfinije obrađeno

5 do 4

N a z i v n a mjera debljine zuba je (kod N U L T I H zupčanika) j e d n a k a polovini k o r a k a p. Da bismo ostvarili p o t r e b n u b o č n u zračnost, izrađuje se debljina zuba s o d r e đ e n o m negativnom odmjerom. Odmjere su stupnjevane u 12 kvaliteta, a podijeljene na položaje tolerantnih polja označene sa h, g, f, e, d, c, b, a, h', g', f, e', d', ć, b', a' (h daje najmanju, a a' najveću b o č n u zračnost). Uobičajene su slijedeće kombinacije: mali zupčanik e / veliki zupčanik f, za zupčane parove koji treba da rade jako ^ t i f i o , k o d kojih je pogon neravnomjeran, a b o k zuba brušen ili strugan, male bočne zračnosti (zupčanici za alatne strojeve k o d kojih se mijenja smjer vrtnje, gradnja turbina, viši stupnjevi prijenosa prijenosnika motor nih vozila), mali zupčanik c / veliki d, za normalne prijenosnike jednolikog pogona, strugani ili glodani zubi, srednje bočne zračnost (zupčanici prijenosnika dizalica, preša, stanci, niži stupnjevi prijenosa kod motornih vozila, zupčanici za vožnju unazad), mali i veliki zupčanik h, a ili b za prijenose s v < 3 m/s, veliku bočnu zračnost (prijenosnici za pomične roštilje, upuštači motornih vozila), mali i veliki zupčanik g' do a' za sirovo livene zube sa v< 1 m/s.

9.4. Trenje, iskoristivost, prijenosi P o g o n s k i zupčanik tlači na b o k gonjenog zupčanika. N o r m a l n a sila Fbi djeluje u svakoj točki dodira o k o m i t o na tangente t o č a k a dodira, u smjeru zajedničke normale. To znači da smjer djelovanja prolazi kinematskim polom C. Sila Fbt stvara na bokovima silu trenja Fbt • pi. Na sl. 370 je debelo crtanim v e k t o r o m p r i k a z a n o djelovanje zupčanika 1 ne gonjeni zupčanik 2, a t a n k o crtanim v e k t o r o m djelovanje sila zupčanika 2 na zupčanik 1. Odvedena snaga zupčanika 2 iznosi P 2 — T 2 • OJ2 . Da bi se omogućilo odvođe nje ove snage, p o t r e b n o je zupčaniku 1 dovesti veću pogonsku snagu P x = 7~i • co1. Ta veća snaga p o t r e b n a je da bi se svladalo trenje, čime se j e d a n dio dovedene snage gubi. Bez trenja na b o k o v i m a bilo bi P 2 = P 1 . O d n o s odvedene snage P 2 p r e m a dovedenoj P x označuje se k a o . . . . iskoristivost

Pi

T2-co2

Y \ = - ^ = —

T2

£=——

(314)

357

9.4. Trenje • iskoristivost • prijenosi

U području zahvata zuba iskoristivost koleba. Z a t o se u p r o r a č u n uvodi srednja vrijednost. P r e m a iskustvu iskoristivost zubi, uključivo iskoristivost ležaja vratila iznosi: 77 = 0,9 do 0,92 7 7 « 0,94

k o d n e o b r a đ e n i h sirovih zubi k o d fino o b r a đ e n i h i podmazivanih b o k o v a k o d vrlo brižljivo o b r a đ e n i h b o k o v a i postojanja tekućeg trenja

n&0,96

K o d velikih prijenosnih omjera bio bi veliki zupčanik v o m a velik a k o bi se radilo o j e d n o m p a r u zupčanika. Z b o g toga se veliki prijenosni omjer dijeli na veći broj stupnjeva. T i m e se snizuje iskoristivost prijenosnika. Slije deći pojedinačni prijenosni omjeri pokazali su se u praksi p o g o d n i : i = 4 do 6 i = 7 d o 10

u pogonskim uređajima u strojevima za dizanje u prijenosnicima (turbinskim, t u r b o l o k o m o tivskim, dizelmotorskim)

i = 15 d o 30

Slika 371 pokazuje prijenosnik sa više stupnjeva. Budući da se u svakom stupnju javljaju gubici trenjem, u k u p n a iskoristivost je niža od iskoristivosti pojedinog stupnja: ukupna

iskoristivost

%=nx -

nu

(315) Ti -77,

Z\t2

za'

-n3-nz *3

zupčanik

2

^6

Slika 370. Prijenos sila zupčanog para r>6

Slika 371. Shema trostepenog prijenosnika čelnicima

Prema tome je potrebna pogonska snaga

Pl=PJng

a k o je sa P n označena odvedenu snagu prijenosnika.

(316)


358

Prijenosni omjer prijenosnika s više stupnjeva j e d n a k je umnošku pojedi načnih prijenosnih omjera =

ukupni prijenosni omjer

h h' hi''' *n

(317)

P o m o ć u i g izračunava se potrebni TN

pogonski moment

7^=—— h' %

(318)

pri čemu je sa T N označen gonjeni moment.

9.5. Podmazivanje Podmazivanjem treba da se snizi trenje bokova, a time i trošenje i zagrijavanje bokova. Pri t o m e su izbor i količina sredstava za podmazivanje od velikog utjecaja. Sredstva za podmazivanje treba da u trajnom p o g o n u omoguće prijenos najveće snage, a da t e m p e r a t u r a ne prekorači 60 °C, najviše 80 °C. Više t e m p e r a t u r e snizuju svojstva maziva i vijek trajanja maziva. Osim toga na drugim mjestima, k a o što su ležaji, brtve, spojke, maziva ne smiju štetno djelovati. U tablici 129 su orijentacione vrijednosti za viskoznost i način podmazivanja u zavisnosti od o b o d n e brzine. K o d malih o b o d n i h brzina dovoljno je najčešće s a m o nanošenje masti. K o d vrlo niskih o b o d n i h brzina mogu se nanositi k r u t a maziva k a o npr. molibdendisulfid. Koeficijent trenja je u tom slučaju ipak viši nego kod podma zivanja uljem, a mazivo uopće ne odvodi toplinu. Z b o g jednostavnosti ima podmazivanje uronjavanjem (umakanjem) veliko značenje. Sami zupčanici ili s njima spregnuta, posebno za uranjanje predvi đ e n a kola i krilca za prskanje, uranjaju se u ulje, uzimaju ga sa sobom i pršću na bokove. Ulje može dospjeti na bokove i na taj način da se o d b a č e n o na stijenke kućišta vodi k a n a l i m a ili da sa stijenki kaplje na bokove. Dubina uranjanja zupčanika ne treba da je veća od 6 m a ne manja od 1 m (m=modul). Pri većim o b o d n i m b r z i n a m a p o t r e b n o je podmazivanje vršiti brizganjem. Ulje se brizga p o m o ć u p u m p e u širokom mlazu n e p o s r e d n o prije ulaska zubi u zahvat. K o d vrlo visokih o b o d n i h brzina, radi boljeg dovođenja topline, ulje se brizga d o d a t n o i n a k o n izlaska zubi iz zahvata. Tablica 129. Orijentacione vrijednosti za izbor kinematske viskoznosti v maziva i za izbor načina podmazivanja zupčanih parova. t;

v

V

n U

m/s

0,25

0,4

od

175

145

do

350

290

r^lt

COL

način podmazivanja

'

0,63

1

120

100

83

240

200

166

ručno podmazivanje

1,6

4

6,3

10

16

25

40

63

69

57

47

39

32

27

22

18

138

114

94

78

64

54

44

36

2,5

podmazivanje uronjavanjem ili ručno podmaziv anje mašću

podmazivanje uronjavanjem

podmazivanje brizganjem

9.6. Proračun nosivosti čelnika

359

9.6. Proračun nosivosti čelnika 9.6.1. Opterećenje zuba Proračun nosivosti čelnika i stožnika standardizirano je u D I N 3990. Sam tok proračuna vrlo je opsežan, tako da ovdje neće moći biti pokazane sve mogućnosti koje pruža proračun. U kritičnim slučajevima bit će potrebno poslužiti se literaturom navedenom u popisu. T a k o , na primjer, nije ovdje u proračunu uzeta u obzir raspodjela opterećenja po širini zuba. K a o posljedica odstupanja bočne linije zuba, odstupanje paralelnosti osi, korekcije bočne linije, deformacije zuba, kućišta, vratila, tijela zupčanika, opterećenje se ne raspoređuje ravnomjerno preko širine zuba. P r e m a D I N 3990 faktorom KFp, odnosno KHp obuhvaća se raspodjela opterećenja po širini zuba. Podaci o veličini faktora raspodjele opterećenja nisu još dovoljno razrađeni. U sumnjivim sluča jevima m o r a t će se radi toga ići sa većom sigurnošću protiv loma ili sigurnosti protiv stvaranja rupičavosti (pitting) bokova. Radi pojednostavnjenja kasnijeg proračuna uvodi se o b o d n a sila na diobe noj kružnici po jedinici širine zuba. Pri tome se uzimaju u obzir i udari izazvani pogonskim uvjetima. specifična pogonska sila w u N/mm F, u N b u mm X,

specifična pogonska sila, nazivna pogonska sila na diobenoj kružnici prema jednadžbi (312) str. 351, širina zuba, pogonski faktor prema tablici 125, str. 351.

U n u t a r n j a dinamička d o d a t n a opterećenja nastala greškama ozubljenja, koja rastu s p o r a s t o m o b o d n e brzine, ali padaju s p o r a s t o m opterećenja, povećavaju opterećenje zuba na specifično opterećenje

wt = w - K v

(320)

wt u N/mm

specifično opterećenje na diobenoj kružnici,

w u N/mm

specifično pogonsko opterećenje na diobenoj kružnici prema jed nadžbi (319), dinamički faktor prema jednadžbi (320).

Kv

dinamički faktor cq u N/mm vv u N/mm cF v u m/s

Kv= 1 +

/

c \ 1 + ^ CF \ wj

v m/s

(321)

učešće opterećenja u zavisnosti od kvalitete ozubljenja prema tablici 130 (kvalitetu ozubljenja vidi u tablici 128, str. 356), specifična pogonska sila, prema jednadžbi (319), faktor opterećenja prema tablici 130; kod kosog ozubljenja počam od /?=10° samo 0,75 od vrijednosti iz tablice, obodna brzina na diobenoj kružnici = d1-n-n1—d2-n-n2 sa n u s _ 1 . Kod kosog ozubljenja treba uvrstiti d v

360


Tablica 130. Učešće sile c q i faktor opterećenja C F Kvalitet ozubljenja cq

N/mm

N/mm

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

17

22

29

37

48

63

81

106

6

14

16

18

20

faktor opten ćenje C F pri v u m/s 10 12 8

1

2

4

50 100 200 300

0,057 0,05 0,038 0,033

0,056 0,049 0,038 0,03

0,056 0,048 0,038 0,025

0,046 0,041 0,03 0,024

0,034 0,034 0,027 0,023

0,029 0,03 0,025 0,023

0,026 0,027 0,024 0,023

0,021 0,024 0,023 0,022

0,019 0,021 0,022 0,022

0,019 0,019 0,021 0,021

0,016 0,018 0,02 0,021

400 500 1000 1200

0,031 0,03 0,03 0,029

0,029 0,029 0,029 0,028

0,025 0,025 0,024 0,024

0,023 0,023 0,023 0,023

0,023 0,023 0,023 0,023

0,023 0,023 0,023 0,023

0,023 0,023 0,023 0,023

0,022 0,023 0,023 0,023

0,022 0,023 0,023 0,023

0,022 0,023 0,023 0,023

0,022 0,023 0,023 0,023

9.6.2. Nosivost korijena Sila F b t koja se prenosi zubima opterećuje zube na savijanje. Najveće naprezanje u korijenu zuba nastaje o n d a kad sila djeluje na tjemenu zuba i kad se u zahvatu nalazi s a m o j e d a n p a r zubi (sl. 372). Tlačno naprezanje od savijanja veće je nego vlačno crF . Ipak je naprezanje na vlak od savijanja mjerodavno za lom zubi. S obzirom da je zub za vrijeme jednog okretaja s a m o kraće vrijeme stvarno opterećen, ovdje se radi o titrajnom opterećenju, koje može dovesti do l o m a zbog umornosti. Savojnim opterećenjem utvrđena opteretivost naziva se opteretivost korijena zuba. S a m o a k o su promjene smjera vrtnje česte, ili a k o se radi o međuzupčanicima koji su istodobno u zahvatu sa dva zupčanika, od kojih je j e d a n pogonski, a drugi gonjeni, korijen zuba je opterećen naizmjenično pro mjenljivo. Slika 372. Savojno napreza nje u korn'enu zuba

P r o r a č u n mjerodavnog naprezanja u korijenu z u b a polazi od specifične obodne sile

wFt=wt-KFa

(322)

w F t u N/mm mjerodavna obodna sila na diobenoj toužnici po jedinici širine zuba, vv, u N/mm specifično opterećenje na diobenoj kružnici prema jednadžbi (320), KFa faktor raspodjele opterećenja (vidi slijedeći tekst).

F a k t o r raspodjele opterećenja KFa uzima u obzir nejednoliku raspodjelu opterećenja zubi u zahvatu. F a k t o r KFa zavisi od kvalitete ozubljenja (odstu panja temeljnog k o r a k a zuba, k o r a k a zahvatne linije/ p e ), specifičnog opterećenja FJb, stupnja prekrivanja e a i m o d u l a elastičnosti materijala zupčanika. Najprije

9.6.

Proračun

nosivosti

361

čelnika

treba za zupčanik 2 iz tablice 127, str. 355, očitati dopušteno odstupanje temeljnog k o r a k a / p e , a p o m o ć u ovoga p r e m a materijalu zupčanika, iz tablice 131 izračunati odstupanje k o d sprezanja / e . P o m o ć u ovog odstupanja i speci fičnog opterećenja FJb, treba iz gornjeg dijela tablice 132 očitati p o m o ć n i faktor q L , a p o m o ć u njega i stupnja prekrivanja £ a , očitati iz donjeg dijela tablice 132 faktor raspodjele opterećenja KFa. Sada se m o g u izračunati savojna naprezanja u presjeku korijena zuba zupčanika 1 i 2: w Ft (323) Savojno naprezanje
oF2 — oFi • YF2/YF1 2

treba uvrštavati za YF2 = 2,07, faktor učešća opterećenja = l/e a , ako je ea stupanj prekrivanja faktor zakošenosti boka, i to kod 0 = 0° 5° 10° 15° 20° 25° ^30° 0,75 Y,= l 0,96 - 0,92 0,88 0,84 0,79

Sa postojećim savojnim naprezanjem iznosi sigurnost protiv loma umornošću materijala S Fl SF2 —

°FDI ' ZRI

(325)

'Fl G

FD2

'

Z

R

2

'

*s

(326)

'F2

SF1, SF2

postojeća sigurnost protiv loma umornošću materijala u korije nu zuba, fj F D 1 , rj F D 2 u N/mm 2 savojna izdržljivost materijala zupčanika prema tablici 134. Kod izmjeničnog opterećenja kao i kod međuzupčanika treba vrijednosti iz tablici množiti sa 0,7, ZRI , ZR2 faktori hrapavosti za kvalitet površinske obrade bokova u korijenu zuba. Za najfiniji kvalitet površinske obrade je ZR = 1, za fino obrađene ili brušene Z R »0,95, za grubo obrađene s finom obradom koja se postiže skidanjem čestica u samo jednom sloju Z R « 0 , 9 , za grubo obrađene Z R » 0 , 8 . Kod zupčanika od SL je ZKx 1, Ys faktor zareznog djelovanja. Ako je radijus zakrivljenja korijena zuba veći od 0,25 n\ (ako je tjemena zračnost c > 0 , 2 mn) iznosi Y s = l , ako je manji od 0,25 m n (ako je cfSOÔmJ, iznosi Y s »0,95.

Tablica 131. Odstupanja kod sprezanja / e u zavisnosti od materijala zupčanika

Sparivanje

Č,

ČL

NL

0.9/„

Čelik ili č«lični lijev s.a SL CuSn8

0,75/p.

0,7/p.

NL sa CTeL

prešanom umjetnom, smolom sa punilima

NL

0,075/;,

0,85/p.

SL

0,7/p.

SL sa SL

0,6/p«

Tablica 132. Pomoćni faktor qL, faktor raspodjele opterećenja A'Fa (sastavljeno prema D I N 3990)

fo

nm

30

50

70

100

4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 24 28 32 36 40 50 60 70 80 90 100

0,66 0,80 0,93 >1

0,56 0,64 0,72 0,80 0,88 0,96 >1

0,52 0,57 0,63 0,68 0,75 0,80 0,86 0,97 >1

<0,5 0,52 0,56 0,60 0,64 0,68 0,72 0,80 0,88 0,96 >1

140

<0,5 0,51 0,54 0,57 0,60 0,63 0,69 0,74 0,80 0,86 0,91 >1

200

<0,5 0,50 0,52 0,54 0,56 0,60 0,64 0,68 0,72 0,76 0,84 0,92 1,00 >1

Pomoćni faktor qi. kod opterećenja F,/b u N/mm 800 700 600 500 400

300

<0,5 0,50 0,53 0,56 0,59 0,62 0,64 0,69 0,75 0,80 0,85 0,90 >1

<0,5 0,50 0,52 0,54 0,56 0,58 0,62 0,66 0,70 0,74 0,78 0,88 0,98 >1

<0,5 0,51 0,53 0,54 0,58 0,61 0.64 0,68 0,71 0,78 0.86 0,94 >1

Faktor raspodjele opterećenja 1,1

0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 >1

1,2

1,3 1 1 1 1 1 1

1,04 1,10

,02 ,09 ,14 ,20

1,04 1,10 1,18 1,23 1,30

<0.5 0,51 0,52 0,55 0,58 0,60 0,63 0,65 0.72 0.78 0.85 0,92 0,98 >1

<0,5 0,50 0,53 0,55 0,57 0,60 0,62 0,68 0,73 0,78 0,85 0,90 0,96

<0,5 0,51 0,53 0,55 0,57 0,59 0,64 0,69 0,74 0,79 0,84 0,88

KF, kod prekrivanja profila e,

900

1000

1200

1400

1600

1800

<0,5 0,52 0,53 0,55 0,57 0',62 0.66 0,70 0,75 0,79 0,84

<0,5 0,50 0,52 0,53 0,55 0,59 0,63 0,67 0,72 0,75 0.79

<0,5 0,5 0,52 0,53 0,56 0,59 0,63 0,66 0,69 0,72

<0,5 0,51 0,53 0,57 0,59 0,63 0,65 0,68

<0,5 0,52 0,55 0,57 0,60 0,62 0,64

<0,5 0,51 ; 0,53 | 0,55 i

2,3

0,58 0,60 0,62

2,4

2000

<0,5 0,52 0,54 0,56 0,58 0,60

2,5

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

1 1 1 1,03

1 1 1 1,10 1,19 1,27 1,36 1,44 1,52 1,61 1,70

1 1 1,08 1,17 1,26 1,34 1,44 1,52 1,61 1.70 1.80

1 1,04 1,14 1,24 1,32 1,42 1,51 1,61 1,70 1,80 1,90

1 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00

I

1

1

1

1

1,05 ,11 ,19 ,27 ,33 1,40

1 1 1 1 1,04 1,11 1,20 1,28 1,35 1,42 1,50

1,12 1,24 1,36 1,48 1,60 1,72 1,84 1,96 2,08 2,20

1,13 1,26 1,39 1,52 1,65 1,78 1,91 2,04 2,17 2,30

1,14 1,28 1,42 1,56 1,70 1,84 1,98 2,12 2,26 2,40

1,15 1,30 1,45 1,60 1,75 1,90 2,05 2,20 2,35 2,50

i,ii 1,20 1,28 1,37 1,44 1,51 1,60

1,11 1,22 1,33 1,44 1,55 1,66 1,77 1,88 1,99 2,10

Tablica 133. Faktor oblika zuba Y u zavisnosti o faktoru pomaka F

-0,6

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 30 40 50 60 100 200 400 00

3,61 3,15 2,90 2,75 2,46 2,27 2,17 2,07

-0.5

3,73 3,35 3,00 2,78 2,65 2,40 2,24 2,15 2,07

-0,4

3,64 3,55 3,45 3,18 2,86 2,68 2,57 2,35 2,21 2,14 2,07

-0,3

3,72 3,62 3,53 3,45 3,38 3,30 3,25 3,01 2,75 2,59 2,50 2.32 2,19 2,13 2,07

-0,2

3,53 3,44 3.35 3.28 3,20 3,15 3,10 3,05 2,85 2,63 2,50 2,42 2,26 2.17 2,12 2,07

-0,1

3,45 3,35 3.26 3,20 . 3,12 3,07 3,01 2,96 2,92 2,88 2,72 2,54 2,43 2,37 2,24 2,15 2,11 2,07

x

0

3,36 3,25 3,16 3,09 3,02 2,96 2,91 2,87 2,83 2,80 2.75 2,72 2,60 2,45 2,36 2,32 2,21 2,14 2,10 2,07

i fiktivnog broja zubi r„ (sastavljeno prema D I N 3990) Faktor oblika zuba Y + 0.2 + 0 , 3

+ 0,1

3,10 3,01 2.95 2,88 2,82 2,78 2,74 2.70 2,67 2,64 2.61 2,58 2,48 2,37 2,31 2,25 2,17 2,12 2,09 2,07

3,15 3,03 2,93 2.86 2,79 2,74 2.69 2,65 2,61 2,58 2,55 2,52 2,50 2,48 2.46 2,38 2,30 2,25 2,22 2,15 2,10 2.08 2,07

2,99 2,87 2,79 2,72 2,66 2,60 2,56 2,53 2^50 2,47 2,45 2,43 2,41 2,39 2,37 2,36 2,30 2,24 2,20 2,17 2,12 2,10 2,08 2,07

F

kod faktora pomaka x + 0,6 + 0,4 + 0,5

+ 0,7

+ 0,8

+ 0,9

+ 1,0

2,84 2,69 2,60 2,52 2,46 2,41 2,38 2,34 2,31 2,29 2,27 2,26 2,24 2,23 2,22 2,21 2,20 2,19 2,19 2,16 2,13 2,11 2,10 2,08 2,07 2,07 2,07

2,22 2,18 2,16 2,14 2,12 2,11 2,10 2,09 2,08 2,08 2,07 2,07 2,06 2,06 2,06 2,06 2,05 2,04 2,04 2,03 2,04 2,04 2,04 2,06 2,07

2,05 2,04 2,03 2,03 2,02 2,02 2,01 2,01 2,01 2,01 2,01 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 2,01 2,02 2,02 2,03 2,04 2,05 2,07

1,96 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 2,01 2,02 2,04 2,07

1,89 1,89 1,89 1,90 1,90 1,90 1,91 1,91 1,91 1,91 1,92 1,93 1,95 1,97 1,98 2,00 2,02 2,04 2,07

2,98 2.84 2,73 2.65 2.58 2.53 2,48 2.44 2.42 2.39 2.37 2.35 2.33 2.32 2,30 t 29 2,28 -> 2 7

2.22 2.18 2,15 2,13 2.10 2.08 2,08 2,07

2,47 2,40 2,34 2,30 2,27 2,24 2,22 2,20 2,18 2,17 2,16 2,15 2,14 2.14 2,13 2,12 2,12 2,12 2,10 2,08 2,07 2,08 2,06 2,05 2,06 2,07

1,85 1,86 1,87 1,87 1,87 1,88 1,88 1,88 1,88 1,90 1,93 1,94 1,96 1,99 2,01 2,04 2,07

Tablica 134. Materijali zupčanika i njihove dinamičke savojne izdržljivosti tT F D i dinamičke izdržljivosti kontaktnih naprezanja tTiio (prema D I N 3990)

Tvrdoća n a zupčaniku

Kratica oznake Redni broj

Grupa

materijala

po J U S

GG20

1. 2.

po D I N

Lijevano željezo s

Stanje i vrst toplinske obrade

u jezgri

-

G G 25

SI 26

-

na površini boka

Hertzovo naprezanje

Dinamička izdržljivost za naprezanje u korijenu, (jednosmjerno opterećenje)

Statička čvrstoća u korijenu zuba

^HD 2 N/mm

^FD 2 N/mm

N/mm

HB=170

HB=170

270

50

200

HB = 210

HB = 210

310

60

250

l a m e l a m i m grafitom 3.

G G 35

-

HB = 230

HB = 230

360

80

350

4.

G G G 42

N L 42

HB=170

HB=170

360

200

800

GGG60

N L 60

HB = 250

HB = 250

490

220

1000

G G G 80

-

HB = 275

HB = 275

560

230

1200

G G G 100

-

H B = 300

HB = 300

610

240

1300

GTS 35

C T e L 35

HB=140

HB=140

360

190

800

HB = 235

HB = 235

490

230

1000

HB=150

HB=I50

340

150

470

5. 6.

Lijevano željezo s kuglastim grafitom

7. 8. Crni temper lijev

-

-

9.

G T S 65

10.

G S 52

ČL. 0446

11.

GS60

ČL. 0546

HB=175

HB=175

420

170

520

12.

St 42

Č. 0460

HB=125

HB=125

290

170

450

13.

St 50

Č. 0545

HB=1.50

HB=150

340

190

550

14.

St 60

Č. 0645

HB=180

HB=180

400

200

650

15.

St 60

Č. 0745

HB = 208

HB = 208

460

220

800

Čelični lijev

-

-

tvuiiMruKcioni cenci

1

i

1

2

HV 1 0 = 1 4 0

440

170

600

normalizirano

HV 10=185

HV 10=185

590

200

800

Č. 1731

poboljšano

HV 10 = 210

HV 1 0 = 2 1 0

620

220

Č. 4130

poboljšano

HV 10=260

HV 10 = 260

650

260

Ck 22

Č. 1331

17.

Ck45

Č. 1531

18.

Ck60 34Cr4

Čelici za poboljšavanje

19.

1 | poboljšano

HV 10=140

16.

j

900 900

20.

37 C r 4

-

poboljšano

HV 1 0 = 2 6 0

HV 10 = 260

650

270

950

21.

42 CrMo 4

Č. 4731

poboljšano

HV 1 0 = 2 8 0

HV 10 = 280

670

290

1100

22.

34CrNiMo6

Č. 5431

poboljšano

HV 10=310

H V 10 = 310

770

320

1300

Ck 45

Č. 1531

HV 10=220

HV 1 0 = 5 6 0

1100

270

1000

HV 10=270

HV 1 0 = 6 1 0

1280

310

1150

HV 10=275

HV 10 = 650

1360

350

1300

23. Čelici za poboljšavanje plameno ili indukciono kaljeni

24.

37Cr4

-

rotaciono površinski kaljeno uključivo K.UI 1JCI1 L U U d

25.

42 C r M o 4

Č. 4732

26.-

Ck 45

Č. 1531

nitrirano u solnoj kupci

HV 10=220

HV 10 = 400

1100

350

1100

42 CrMo 4

Č. 4732

nitriranousolnojkupci

HV 1 0 = 2 7 5

HV 1 = 5 0 0

1220

430

1450

42 CrMo 4

Č. 4732

nitrirano u plinu

HV 1 0 = 2 7 5

HV 1 = 5 5 0

1220

430

1450

nitrirano u plinu

HV 1 0 = 3 2 0

HV 1 = 7 0 0

1400

445

1500

Čelici za poboljšavanje nitrirani

27. 28.

Čelici za nitriranje

29.

31 C r M o V 9

-

30.

C 15

Č. 1220

HV 1Q= 190

HV 1=720

1600

230

900

31.

16 MnCr 5

Č. 4320

HV 1 0 = 2 7 0

HV 1=720

1630

460

1400

32.

20 MnCr 5

Č. 4321

HV 1 0 = 3 3 0

HV 1=720

1630

480

1500

20 MoCr 4

-

HV 10=270

HV 1 = 7 2 0

1630

400

1300

34.

!5CrNi6

Č. 5420

HV 1 0 = 3 1 0

HV 1 = 7 2 0

1630

500

1600

35.

18 CrNi 8

Č. 5421

HV 10=400

HV 1 = 7 4 0

1630

500

J700

36.

17CrNiMo6

-

HV 10=400

HV

1630

500

1700

110

50

130

60

Čelici za cementiranje

33.

37. Duroplasti, slojeviti 38. i

cementirano i kaljeno

prešana umjetna smola sa grubim slojevitim punilom

pri radu u paru sa kaljenim fino brušenim čeličnim zupčanikom, podmazivanje itlipm

prešana umjetna smola sa finim slojevitim punilom

1=740

< 6fl °{~'

ohvnHnfl

hr7inn

r"C5m/s

366


Uobičajene sigurnosti protiv loma umornošću materijala su SF = 1,6 za prijenosnike s trajnim p o g o n o m (vremenski neograničena trajnost), 5 F ^ 1 , 4 za vremenski ograničeni vijek trajanja prijenosnika.

9.6.3. Nosivost bokova Budući da su materijali zupčanika elastični na mjestima dodira dolazi djelovanjem n o r m a l n e sile F b t do elastičnih deformacija dodirnih površina bokova. Z b o g toga se dodir b o k o v a ne ostvaruje na liniji, nego na elastično deformiranoj površini b o k o v a (sl. 373). Tlačna naprezanje ( k o n t a k t n a naprezanja) raspoređuju se približno p r o p o r c i o n a l n o veličini deformacije bokova, na način prikazan na sl. 373. Negdje krajem 19. stoljeća razvio je poznati i slavni njemački fizičar Heinrich Hertz teoriju k o n t a k t n i h naprezanja za nalijeganje cilindara. P r e m a toj teoriji moguće je izračunati veličine najvećih kontaktnih, Hertzovih, naprezanja.

Slika 373. Kontaktna naprezanja bokova zubi

Slika 374. Pojava rupičavosti (pittinga) na bokovima: a) početni stadij; b) kasniji stadij

Pri prekoračenju, određenih vrijednosti Hertzovih naprezanja dolazi do odva janja čestica bokova, nastaje tzv. rupičavost bokova, što se engleski naziva pitting (sl. 374). Isto t a k o na stvaranje rupičavosti utječu vrst kliznog gibanja, kvalitet površinske obrade, tlak maziva i slično. N e d o p u s t i v o m rupičavošću smatrat će se o n a kod koje broj rupica stalno raste, o d n o s n o kad raste veličina rupica. K o n t a k t n i m naprezanjima o d r e đ e n a nosivost naziva se nosivost bokova. Za p r o r a č u n Hertzova naprezanja polazi se od specifične obodne sile w Hl u N/mm w, u N/mm KHa

w H t = wt • K H a

(327)

mjerodavna obodna sila na diobenoj kružnici po mm širine zuba, specifično opterećenje na diobenoj kružnici prema jednadžbi (320), str. 359, faktor raspodjele opterećenja (vidi u nastavku).

Faktor raspodjele opterećenja K H a uzima u obzir nejednoliku raspodjelu opterećenja zubi u zahvatu. Pri utvrđivanju ovog faktora m o r a biti najprije očitan faktor stupnja prekrivanja Ze, iz gornjeg dijela tablice 135 (međuvrijednost

367

9.6. Proračun nosivosti čelnika Tablica 135. Faktor stupnja prekrivanja Z, i faktor raspodjele >pterećenja Faktor stupnja prekrivanja Z ( pri

0"

a

J

1 0,92 0,82 0,71

1,0 1,5 2,0 2,5

15

20"

25

30-

i 0,98 0,90 0,80 0,70

0,97 0,89 0,79 0,69

EP

KHl (sastavljeno prema D I N 3990) Faktor stupnja prekrivanja Z

JJ =

45,"

40°

35

8

15'

a

20'

0,94 0,86 0,76 0,66

i 0,92 0,84 0,75 0,65

0,86 0,79 0,71 0,61

0,89 0,82 0,73 0,63

1,0 1,5 2,0 2,5

1 0,86 0,75 0,66

1

0,98 0,84 0,74 0,65

0,97 0,83 0,73 0,64

i £„ == 0,2 1 0,90 0,80 0,69

1,0 1,5 2,0 2,5

0,98 0,88 0,79 0,68

0,97 0,87 0,78 0,68

0,96 0,86 0,76 0,67

0,94 0,85 0,75 0,65

0,92 0,83 0,73 0,63

0,89 0,80 0,71 0,62

0,86 0,78 0,69 0,60

1,0 1,5 2,0 2,5

1 0,84 0,73 0,65

0,98 0,83 0,72 0,64

0,97 0,82 0,71 0,63

i &f-= 0,4 1 0,88 0,77 0,68

1,0 1,5 2,0 2,5

0,98 0,86 0,76 0,67

0,97 0,85 0,75 0,66

0,96 0,84 0,74 0,65

0,94 0,82 0,73 0,63

•30'"

35"

40"

45"

0,92 0,78 0,69 0,60

0,89 0,76 0,67 <0,6

0,86 0,74 0,65

0,92 0,77 0,67 0,60

0,89 0,75 0,65 <0,6

0,86 0,73 0,63

I

=0

0,96 0,88 0,78 0,68

25"

pri p =

E „ =-0,6

0,96 0,82 0,72 0,63

0,94 0,80 0,70 0,62

i

0,8

E „ ==

0,96 0,80 0,70 0,62

0,94 0,79 0,69 0,61

i £„ ^ 1 0,92 0,80 0,71 0,62

0,89 0,78 0,69 0,60

0,86 0,76 0,67 <0,6

1,0 1,5 2,0 2,5

1 0,82 0,71 0,63

0,98 0,80 0,70 0,62

0,97 0,79 0,69 0,61

0,96 0,78 0,68 0,60

0,94 0,76 0,67 <0,6

0,92 0,75 0,65

0,89 0,73 0,63

0,86 0,70 0,61

1,0

Faktor raspodjele opterećenja KH% pri Zc =
0,6

0,62

0,64

0,66

0,68

0,70

0,72

0,74

0,76

0,78

0,80

0,82

0,84

0,86

0,88

0,90

1 1,18 1,36 1,52 1,70 1,89 2,06 2,24 2,40 2,50 2,50

1 1,17 1,33 1,48 1,64 1,80 1,96 2,10 2,27 2,43 2,50

1 1,16 1,30 1,42. 1,58 1,71 1,86 2,00 2,15 2,30 2,43

1 1,15 1,27 1,40 1,51 1,64 1,77 1,90 2,03 2,17 2,29

1 1,14 1,23 1,34 1,47 1,58 1,70 1,80 1,92 2,04 2,15

1 1,13 1,20 1,30 1,42 1,51 1,62 1,72 1,84 1,93 2,03

1 1,12 1,18 1,28 1,38 1,46 1,56 1,65 1,73 1,83 1,92

1 1,11 1,16 1,25 1,33 1,41 1,49 1,58 1,67 1,74 1,82

1 1,09 1,15 1,22 1,29 1,37 1,43 1,50 1,58 1,66 1,72

1 1 1,08 1,07 1,13 1,11 1,20 1.18 1,26-- ^1,23 1,28 1,32 1,33 1,39 1,40 1,45 1,45 1,50 1,50 1,58 1,55 1,63

1 1,06 1,09 1,15 1,20 1,24 1,29 1,34 1,38 1,43 1,48

1 1,05 1,07 1,14 1,17 1,21 1,25 1,29 1,33 1,38 1,41

1 1,04 1,05 1,12 1,14 1,18 1,21 1,25 1,28 1,32 1,34

1 1,03 1,04 1,09 1,12 1,14 1,18 1,20 1,23 1,26 1,29

! 1,02 1,03 1,08 1,10 1,12 1,14 1,17 1,19 1,20 1,23

=

<0,5 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 = 1

i

Tablica 136. Faktor oblika zuba Z H u zavisnosti od faktora pomaka profila ,v, broja zubi _ i kuta nagiba boka /? (sastavljeno prema D I N 3990) *1

Faktor oblika zuba Zu kod /? =

+A'2

--, + - V )

0"

51

io-

15'

20-

25"

30

35 r

40=

45'

-0,02 -0,015 -0,01 -0,005 0

2,25 1,98 1,85 1,77

2,19 1,97 1,84

2,07 1,89 1,79 1,72

2,05 1,88 1,76 1,68 1,63 1,58

1,58 1,54

1,54 1,50 1,47 1,45 1,43 • ' 1,38 1,35 1,32 1,29 1,27 1,25 1,23

1,88 1,77 1,68 1,62 1,57 1,53 1,49 1,46 1,43

1,60 1,55 1,50 1,46 1,44

1,70 1,64 1,60 1,56 1,53 1,50 1,45 1,41 1,38 1,35 1,32 1,30 1,28 •

2,28 1,98 1,84 1,74 1,68 1,62

1,74 1,66 1,59 1,54

+ 0,005 + 0,01 + 0,015 + 0,02 + 0,025 + 0,03 + 0,04 + 0,05 + 0,06 +0,07 + 0,08 + 0,09 + 0,1

2,14 1,94 1,82 1,74 1,68 1,63 1,58 1,55 1,52 1,49 1,44 1,40 1,37 1,34 1,32 1,29 1,27

1,48 1,44 1,40 1,38 1,36 1,34 1,32 1,30 1,28 1,27 1,25 1,23 1,20 1,18 1,16

1,76 1,69 1,64 1,59 1,56 1,53 1,50 1,45 1,41 1,38 1,34 1,32 1,30 1,27

1,66 1,61 1,57 1,53 1,50 1,47 1,43 1,39 1,36 1,33 1,31 1,28 1,26

1,51 1,48 1,45 1,41 1,37 1,34 1,31 1,29 1,27 1,24

1,41 1,39 1,35 1,32 1,28 1,26 1,24 1,23 1,20

1,51 1,47 1,44 1,41 1,38 1,37 1,35 1,31 1,28 1,25 1,23 1,21 1,19 1,18

1,40 1,38 1,36 1,33 1,32 1,30 1,27 1,24 1,21 1,20 1,18 1,16 1,14

1,15 1,13 1,11

') Kod unutarnjeg ozubljenja treba ovdje iznimno z 2 uvrstiti s pozitivnim predznakom! Pomak profila je pozitivan ako se njime postiže povećanje debljine zuba.


368

treba interpolirati). P o m o ć u ovog i p o m o ć n o g faktora q L (ovaj faktor, k a o kod p r o r a č u n a nosivosti korijena zuba, očitava se iz gornjeg dijela tablice 1 3 2 , na str. 3 6 2 ) , iz donjeg dijela tablice 1 3 5 očitava se vrijednost faktora raspodjele opterećenja K M a . Sa Prema dodira samo u

slike 3 7 4 proizlazi da rupičavost počinje u zoni kinematske kružnice. t o m e je Hertzovo naprezanje p o s e b n o kritično u kinematskoj točki C. R a d i toga je najčešće dovoljno Hertzovo naprezanje kontrolirati k i n e m a t s k o m polu, gdje iznosi

Hertzovo naprezanje

aH=

/^.ilil Z H

\j (l\

Z

M

ZE

-

(328)

u

aH u N/mm 2

Hertzovo naprezanje u kinematskom polu C (na oba boka tlak je jednako velik) w Hl u N/mm specifična obodna sila prema jednadžbi (327), dx u mm promjer diobene kružnice malog zupčanika (nikada ne uvrštavati d2!), kod kosih zuba dt,, u kinematski omjer prema jednadžbi (265), str. 326; kod unutarnjeg ozubljenja u je negativno! ZH faktor oblika boka zuba prema tablici 136. ZM u ^/N/mm 2 faktor materijala prema tablici 137, Zc faktor stupnja prekrivanja prema gornjem dijelu tablice 135, me đutim, ne niže od 0,6.

Na zupčanicima iznosi sigurnost protiv rupičavosti

Sm =

S

Sm» ^ H 2
<7HD2

KL ZR1. ZR2

HD1

L

R1

< W * l Z r

2

(329)

( 3 3 0 )

postojeća sigurnost protiv rupičavosti na zupčaniku 1, odno sno 2, u N/mm 2 dinamička izdržljivost kontaktnih naprezanja bokova, prema tablici 134, faktor utjecaja maziva, koji za besprijekorno podmazivanje iznosi = 1 (vidi tablicu 129, str. 358), faktori utjecaja hrapavosti na kvalitet površinske obrade bo kova. Kod najfinije obrade bokova Z R = 1 , inače Z R « 0 , 9 5 .

Uobičajene sigurnosti protiv rupičavosti iznose za trajne pogone 5 H ^ 1 , 2 5 k o d z , > 2 0 , a 5 H ^ 1 , 4 k o d 2 ^ 2 0 . O v o zato jer k o d 2 ^ 2 0 može H e r t z o v o naprezanje izvan kinematskog p o l a biti veće nego u k i n e m a t s k o m polu. K o d vremenski ograničenih pogona prijenosnika S H = 0 , 4 do 1. Prijenosnici vremenski ograničenih pogona imaju ograničeni broj sati 1\ p u n o g opterećenja, koji se p r e m a N i e m a n n u može približno izračunati. Među tim, to dolazi u obzir samo o n d a a k o je S H = 1- Ako je SH> 1, o n d a je to trajni p o g o n ! Za vremenski ograničene pogone prijenosnika iznosi za zupčanike

Proračun

9.6.

nosivosti

vrijeme

369

čelnika

trajanja punog

opterećenja I

N/mm

4

1 ^ 4 , 7 - IO h -

N/mm

2

°ND2

;

S2 °H1 1

min '

^L

(331)

ZR2\2

"

N/mm'

4

L,l2^4,7- 1 0 h

(332)

°H2

N/mm £ i , E2 «!, n 2

2

' £L ' ^ K I \

°NDI

2

1

min

modul elastičnosti materijala zupčanika prema tablici 137, brzina vrtnje zupčanika.

Stvaran vijek trajanja je zapravo m n o g o dulji a k o prijenosnik ne radi p o d p u n i m opterećenjem, ili a k o su u intermitirajućem p o g o n u pauze miroTablica 137. Faktori materijala Z M prema D I N 3990 Mali z upčanik oznak a po

Veliki zupča nik Modul elastičnosti

materijal DIN

a po materijal

oznak JUS

N/mm 2

/N/mm2

Č

210000

272

GS-60 GS-52

ČL. 546 ČL. 446

205000 205000

270 270

GGG-50 GGG-42

N L 50 N L 42

176000 175000

259 258

105000

222

115000

228

N/mm 2

JUS

DIN St

čelik

čelični lijev lijevano željezo s kuglastim grafitom čelik

St

Č

210000 lijevana kalajna bronca

G.SnBzl4 PCuSnl4 CuSn8 (do sada Sn fiz 8)

kositrena bronca

čelični lijev

lijevano željezo s kuglastim grafitom

lijevano željezo s lamelarnim grafitcim (sivi lijev) čelik

GS-60

GGG-50

GG-25 GG-20

CL. 0546

205000

N L 50

176000

128000

SL 25

120000

SL20

St

lijevano željezo s lamelar nim grafitom(sivi lijev)

GG-25 GG-20

SL 25 SL 20

128000 120000

237 232

čelični lijev

GS-52

Č L . 446

205000

268

lijevano željezo s k u g l a M i n i grafitom

(i(Ki-5()

NI. M)

176000

257

lijevano-željezo sa lamela inim grafitom (sivi lijev)

GG-20

SL 20

120000

231

lijevano željezo s kuglastim grafitom

GGG-42

N L 42

175000

248

lijevano željezo s lamelar nim grafitom (sivi lijev)

GG-20

SL 20

120000

224

lijevano željezo s kuglastim

GG-20

SL 20

120000

grafitom (sivi lijev)

j

210000

209 205

i slojasti duroplasti

Č 24 Flementi strojeva

Faktor Modul materijala elastičnosti

8000

80,5


370

vanja dovoljno duge. Uobičajne vrijednosti za vijek trajanja pri p u n o m opte rećenju dane su tablici 138. Tablica 138. Uobičajene vrijednosti za vijek trajanja pri punom opterećenju zupčanih prijenosnika

Prijenosnici vremenski

L h sati

Lh sali

ograničenih pogona

ograničenih pogona

Alatni strojevi

Prijenosnici vremenski

100 d o oo

1 stepen prijenosa i povratni hod k o d :

Ručne dizalice

10 d o 80

putničkih vozila

10 d o 40

Čekrci za komadnu robu

40 do 200

teretnih vozila

40 do 200

čekrk-grabilice

320 d o oo

tegljača

200 d o c o

9.6.4. Nosivost u odnosu na zaribavanje i trošenje K o d nepovoljnih kombinacija opterećenja, brzina klizanja, koeficijenata trenja bokova, kvaliteta površinske o b r a d e i t e m p e r a t u r e ulja, može doći do prekida uljnog filma, a time do metalnog dodira bokova. Povećanim trenjem metalnih površina dolazi do pojačanog zagrijavanja i do hrapavljenja. Nadvišenja nastala hrapavijenjem zavaruju se, a o d m a h n a k o n toga kidaju se zavarena mjesta. Z b o g toga bivaju o b a b o k a oštećena i n a b o r a n a . Prvi znakovi ovoga vidljivi su na tjemenu bokova, jer su t a m o brzine klizanja najveće. Zaribavanje b o k o v a prikazano je na sl. 375. I z b o r o m materijala zupčanika otpornih na povišene temperature, p o d m a z i v a n j e m uljima za visoke tlakove (ulja s d o d a c i m a klora, sumpora), može se smanjiti opasnost od zaribavanja. Zaribavanju naginju tjemena gonjenih zupčanika i podnožja pogonskih zupčanika. Nosivost uvjetova na opterećenjem na zaribavanje nazivamo nosivost u odnosu na zaribavanje.

Slika 375. Zaribavanje bokova: a) početni stadjj; b) kasniji stadij

Do trošenja (habanja) b o k o v a dolazi k a d a zupčanici rade u području suhog ili mješovitog trenja. Prekomjerno trošenje (habanje), osobito a k o nije jednoliko raspoređeno po boku, može dovesti do t o g a da zupčanici postanu neupotrebljivi. Nosivost uvjetovanu opterećenjem na trošenje nazivamo nosivošću u odnosu na trošenje.

9.7.

Odnosi

sila

kod

371

čelnika

Za obje ove nosivosti ne postoje za sada još p o u z d a n e metode prora čuna. P r o r a č u n tih nosivosti bit će preuzet čim se bude raspolagalo s dovoljno sigurnim podlogama.

9.6.5. Zupčanici od plastičnih masa O zupčanicima od plastičnih masa, s iznimkom duroplasta, n e m a dovoljno p o d a t a k a o mehaničkim svojstvima da bi se mogla izračunati opteretivost korijena i bokova. P r e m a p o d a c i m a proizvođača p r o r a č u n a v a se pomoću faktora opteretivosti w u N/mm

C = w/pl

(333)

specifična pogonska sila prema jednadžbi (319), str. 359, m

p{ u mm

•

tc

čeoni (bočni) korak = m.-n = —— . cos B

Od umjetnih smola upotrebljavaju se: fenoli, poliolefini, polikarbonati, polilluorolefini, poliamidi (najlon, perlon) polistiroli, poliacetali, ojačane poliesterne smole, koje se p o d različitim nazivima javljaju u trgovini. Dopušteni faktor

opteretivosti

r l

izračunava

~ 7

-dop~

Z v

M

' 0,25 + —

V Z M u N/mm 2 v u m/s

1

se

pomoću 1

jednadžbe (334)

m/s ;

faktor materijala « 2 , 5 N/mm 2 za sve umjetne materijale, osim za ojačanu poliesternu smolu, za koju je Z M » 4 N / m m 2 , obodna brzina diobenih kružnica — d^-rc-n^ sa nx u s - 1 . Kao granica upotrebe plastičnih masa uzima se v= 15 m/s.

P o k u s i m a je utvrđeno da je trošenje zupčanika koji rade n a s u h o propor cionalno vremenu rada. K o d zupčanika podmazivanih uljem trošenje prestaje praktički n a k o n određenog vremena p o t r e b n o g za urađivanje. Prijenosnik trajnog p o g o n a treba zato d o b r o i obilno podmazivati. Veliki zupčanik izrađuje se od plastičnog materijala, a mali od metala. T a k o izrađeni parovi zupčanika rade bez buke (dobro prigušno djelovanje). Vijek trajanja je to dulji, što je bolji kvalitet površinske o b r a d e metalnog zupčanika.

9 . 7 . Odnosi sila kod čelnika Djelovanje sila bit će objašnjeno na V-čelniku s kosim zubima (sl. 376). Na osnovi toga m o g u se lako razumjeti i odnosi sila na NULTIM-čelnicima s ravnim i kosim zubima, te na V-čelnicima. Sile koje se javljaju na zupčani cima opterećuju vratila, a preko njih i ležaje. 24*

372

9.

Zupčani

prijenosnici

Sila djeluje s pogonskog zupčanika 1 na gonjeni zupčanik 2 okomito na uzdužnu liniju b o k a pod normalnim kutom zahvata oc^: (235)

t a n ocnw = tan a t w • cos

pogonski kut zahvatne linije u čeonom (bočnom) presjeku, prema jednadžbi (310), str. 348, kut nagiba boka zuba na diobenom cilindru.

Ft,, razlaže se na n o r m a l n u o b o d n u k o m p o n e n t u i radijalnu k o m p o nentu F w r . U tlocrtu se sila F^ razlaže na o b o d n u F m i aksijalnu k o m p o n e n t u F w a . N a sl. 376 ucrtana sila F b l j e rezultanta sila o d F w l i F w r . 1

i I!

1

|. zupčanik 1

. j !

.

I ,\j

^

Slika 376. Sile na čelniku s kosim zubima

Vratilo i ležaji preuzimaju sile (sile trenja su zanemarene): obodnu

Fwt = F

w

K,=

71-K, twl

Fi • K,

PrKt

<*>i • r t w l

(336)

aksijalnu

Fwa = F w t • tan j8w « F w t • t a n p°

(337)

radijalnu

F w r — F m • tan a t w

(338)

9.8.

373

Stožnici

iwl

u m

P, u W co j u rad/s ft* u ° uw u m/s

nazivna obodna sila na kinematskom promjeru u čeonom presjeku, obodna sila na kinematskom promjeru u čeonom presjeku aksijalna sila na kinematskom cilindru (kod ravnog ozubljenja F w a = 0 ) , radijalna sila, nazivni okretni moment zupčanika 1 [jednadžba (318) str. 358], pogonski faktor prema tablici 125, str. 351, radijus kinematske kružnice zupčanika 1 u čeonom presjeku [jednadž ba (289), str. 342], nazivna snaga zupčanika 1 koju treba prenijeti [jednadžba (316), str. 357)], - 1 kutna brzina zupčanika 1 =2n • nx s brzinom vrtnje n1 u s , kut nagiba boka na kinematskom cilindru; može se uzeti xp jer je razlika vrlo mala, obodna brzina kinematskih kružnica = d t w i • 7t • «i.

Na principu p r e m a kojem akcija m o r a biti j e d n a k a reakciji, zupčanik 2 djeluje j e d n a k o velikim silama na zupčanik 1. Aksijalna sila F w a nastoji zupčanik 1 o d m a k n u t i od promatrača, a zupčanik 2 p r i m a k n u t i p r o m a t r a č u . Ako bi zupčanik 2 bio pogonski, bilo bi o b r a t n o . Smjer sila m o r a se p r e m a tome, pri dimenzioniranju vratila i ležaja, uzeti u obzir. Da aksijalna sila ne bi bila prevelika m o r a se kut nagiba kretati u granicama /? = 8 do 25°, t a k o da stupanj prekrivanja bočnih linija bude e ^ l (vidi 9.1.12. str. 344). K o d strelastih zupčanika i zupčanika s lučnim zubima nema aksijalne sile, jer se o n a poništava suprotnim nagibima boka. Strelasti zupčanici mogu imati nagib i do jŠ = 45°. KodNULTIH čelnika s kosim zubima treba uvrštavati umjesto o < T l w = = 20°, a za ot tw = a t . K o d V-čelnika s ravnim zubima je O n W = a w , a j3 = 0. K o d N U L T I H čelnika sa x, = x 2 = 0 je a n w = ct = 20°, a /? = ().• Na sl. 376 bit će, p r e m a tome, F b n = F b t (vidi sl. 372 na str. 360 i sl. 373 na str. 366).

9.8.

Stožnici

9.8.1. Nulti stožnici s ravnim zubima G l e d a n o p r o s t o r n o , evolventni bok čelnika s ravnim zubima nastaje valjanjem ravnine po plastu cilindra (sl. 377 a). K o d stožnika dobit ćemo evolventni bok valjanjem ravnine po stošcu o k o zajedničkog centra (sl. 377 b). T a d a su sve točke evolvente j e d n a k o (za R) udaljene od v r h a temeljnog stošca. Dobivena evolventa leži, p r e m a tome, na površini kugle. O n a je, za razliku od evolvente kružnice, evolventa kugle o d n o s n o sferna evolventa. Karakteristika kugle je, k a k o z n a m o , da je svaka točka j e d n a k o udaljena od središta. Stožnici se mogu proizvoditi na dva načina (vidi D I N 3971, dimenzije i odstupanja stožnika).

374


1. Kopiranjem pomoću šablone i noža. Ovim p o s t u p k o m mogu se proizvesti besprijekorni bokovi evolvente kugle. Bokovi osnovnog stožnika (zupčane ploče) imaju dvostruko zakrivljen bok (sl. 378a). Budući da je izrada zupčanika ovim p o s t u p k o m komplicirana i skupa, n e m a ni praktičnog značenja. 2. Odvalni postupak p o m o ć u alata s ravnim b o k o v i m a (može se usporediti s izradom čelnika p o m o ć u alata u obliku ozubnice). Ozubljenje osnovnog stožnika (zupčane ploče) ima u t o m slučaju također, k a o i ozubnica, ravne bokove (sl. 378 b). Bokovi dobiveni na taj način na stožniku nisu ni evolvente kružnice ni evolvente kugle. Bliže su ipak evolventi kugle. Z a h v a t n a linija dobiva oblik otkoide, krivulje u obliku osmice (sl. 378 b). U području visina ozubljenja zahvatna linija je gotovo ravna (pravac). G o v o r i m o t a d a o oktoidnom ozubljenju, koje teoretski p o t p u n o zadovoljava!

Hiil •

—

L

h

a)

b)

Slika 377. Nastajanje evolventnih bokova a) kod čelnika; b) kod stožnika

evolventa kugle

Slika 378. Ozubljenje stožnika prema D I N 3971 (JUS M.C1.013) a) sferno evolventno ozubljenje (evolventa kugle); b) oktoidno ozubjenje

K o d o k t o i d n o g ozubljenja služimo se, da bismo bili što bliži sferno evolventnom ozubljenju (evolventi kugle), p o s t u p k o m Tredgolda. Tim postup k o m zamjenjujemo površinu kugle površinom stošca (sl. 379). Ovaj zamišljeni stožac nazivamo dopunskim stošcem. Plašt toga stošca može se razviti u ravnini i o n d a je to isječak kruga. U ovom razvijenom stošcu javljaju se zubi k a o kod čelnika. U t a k o zamišljen čelnik (tzv. ekvivalentni čelnik) m o r a moći dosijedati s t a n d a r d n i profil u obliku ozubnice D I N 867, J U S M.C1.016. Zamišljeni čelnik i m a bokove evovente kružnice.

9.8.

375

Stožnici

Ako bismo isječak kruga zatvorili i dodali odgovarajući broj zubi, mogli bismo dobiveni zupčanik zamisliti k a o čelnik s većim brojem zubi, o d n o s n o s dopunskim brojem zubi z v , k a k o to inače nazivamo. Taj broj zubi z v nazivamo još i virtualni broj zubi

zv = z/cosr5

(339)

Logično da je ovaj broj zubi sada mjerodavan i za proračun podrezanosti. Za praktičke potrebe iznosi granični broj zubi

z gK K Ž% C O S 8 /

(340)

gdje je z g = 1 4 , k a o praktički granični broj zubi N U L T O G čelnika s ravnim zubima, sa a = 20° [vidi str. 336 i j e d n a d ž b u (276)].

Za prikazivanje uvjeta zahvata zamišljamo da su oba stožnika zamije njena sa dva čelnika s d o p u n s k i m (virtualnim) brojem zubi z v l i z v 2 (sl. 380). Za p r o r a č u n sila i opteretivosti upotrebljavamo srednje vrijednosti evolventnih čelnika, dobivene na sredini širine zuba stožnika. Najveći modul koji se javlja na stožniku m bira se prema D I N 780, J U S M.C1.015 (tablice 124 i 124a, str. 333). Prema t o m e iznosi srednji modul mm = m (1 —0,5 b/Ra) (341) mm u mm m u mm b u mm Ra u mm

srednji modul, modul na čelu stožnika (tablica 124 i 124a), širina zuba, odgovarajući polumjer osnovnog stožnika (zupčane ploče) prema jednadžbi (344).

U o d n o s u na stvaran broj zubi z i virtualni z v , razlikujemo i dva kine m a t s k a prijenosna omjera:

376


apsolutni kinematski prijenosni omjer

u = z2/zi

virtualni prijenosni omjer

(342)

uv = z v 2 / z v l

(343)

Stupanj prekrivanja e a može se izračunati p o m o ć u jednadžbi (291) do (293), str. 343, a k o su sve veličine svedu na ekvivalentne čelnike (s m o d u l o m m, m m ili m = l ) . Uvrštavati treba t a d a za r a = r v a , za r b = r v b , a za a=as = rsl + r v 2 . Pri t o m e je r v = z v -m/2, r v a = r v + m, r v b = r v cos a. Na sl. 381 prikazan je u presjeku stožnik sa svojim osnovnim stožnikom (zupčanom pločom). Za osnovni stožnik je d P = 90°. Radijus osnovnog stožnika (zupčane ploče)

R.a = r/sinS

(344)

r je diobeni radijus stožnika = d/2 [jednadžba (349)].

Broj zubi odgovarajućeg osnovnog stožnika (zupčane ploče) izračunava se p o m o ć u zP = 2RJm ili broj zubi osnovnog stožnika (zupčane ploče)

zp = z/sin <5

(345)

K u t diobenog stošca 5 i p a r a stožnika može se izračunati pri z a d a n o m k u t u koji m e đ u s o b n o zatvaraju osi 27 i kinematskog prijenosnog omjera u, p o m o ć u jednadžbi Z<90°: 27 = 90°: Z>90°:

tan 5 t = tan

S l n 1

u + cos 27

51 = l/u t a n (5,=

sin 27

(346) (347) (348)

u + cos 27 Ako je <5 2 >90°, o n d a je to unutarnje ozubljenje, pa treba z 2 uvrštavati s negativnim p r e d z n a k o m . Na taj način bit će negativni svi promjeri ovog zupčanika i kinematski omjeri broja zubi u i wv. U j e d n a d ž b u (348) treba uvrštavati u sa pozitivnim p r e d z n a k o m , jer o n d a d t ne može biti negativan. Osim toga treba obratiti pažnju da kod 27>90° i cos 27 postaje negativanl

9.8.

377

Stožnici

K u t diobenog stošca velikog zupčanika je tada <52 = 27 —^

ugradbena mjera Slika 382. Dimenzije stožnika s ravnim zubima

Slika 382 prikazuje stožnik u presjeku. Iz geometrijskih o d n o s a slijedi: promjer

diobene

kružnice

srednji promjer diobene promjer

tjemena

promjer

podnožne

kružnice

d= z • m

(349)

(350)

d + 2ha • cos 8

kružnice

(351)

d{ =--d — 2h{- cos č

(352)

tjemeni kut

tan

(353)

podnožni kut

tan Xt=htIRa

(354)

kut

K- = 8 + xa

(355)

b= = b • cos <5a/cos xa

(356)

kružnice

tjemenog stošca

projekcija širine zuba projekcija

tjemena zuba

a

= hix • sin 5

«a =

(357)

unutarnji promjer tjemene kružnice Jj == da — 2b- sin <5a/cos xa

(358)

unutarnja visina stošca

(359)

<*i =0,5

î/tan <5a

m standardni modul prema D I N 780, JUS CM 1.016 (tablice 124 i 124a, str. 333), mm srednji modul prema jednadžbi (341), str. 375, h.A tjemena visina zuba, u normalnim slučajevima = m , hf podnožna visina zuba, u normalnim slučajevima = 1,2 m, R.x odgovarajući radijus osnovnog stožnika (zupčane ploče) prema jednadžbi (344).

378


Već mala aksijalna pomicanja zupčanika, npr. pri pogrešnoj montaži, a posebno progib vratila, prouzročuju odstupanja vrhova stožca od presjecišta osi vratila. Uslijed toga bokovi ne nose jednakomjerno i dolazi do lokalnog preopterećenja. Posljedica toga je, ako se još uzmu u obzir i odstupanja izrade, neravnomjeran (nemiran) rad i m o g u ć n o s t zaglavljivanja. Z a t o treba da je širina zuba £>_10m i b^RJ3. Za izbor kvalitete ozubljenja p r e m a tablici 128, na str. 356, mjerodavna je najveća o b o d n a brzina v = d± - %• nx—d2- n- n2 u m/s. Izrada stožnika teža je nego izrada čelnika, jer se k o r a k i visina zuba mijenjaju po cijeloj širini zuba. S m o d u l n i m glodalima, koja se pomiču p r e m a vrhu stošca pa time smanjuju k o n t i n u i r a n o širinu uzubine, ne dobiva se točan profil. Ovaj p o s t u p a k predviđen je samo za p o d r e đ e n e svrhe. Najčešće se stožnici blanjaju odvalnim p o s t u p k o m . Alat je n o ž koji se kreće tamo-amo, a ima ravne oštrice. Oštrica se kreće (odvaljuje) po izratku kao osnovni stožnik (zupčana ploča).

9.8.2. Nulti stožnici s kosim i zakrivljenim bokovima Stožnici s kosim i zakrivljenim bokovima (sl. 383) rade mirnije zbog d o d a t n o g stupnja sprezanja bočnih linija, a i s manje u d a r a nego stožnik s ravnim zubima. Bokovi jednog zupčanika imaju desni, a drugog lijevi uspon. U o d n o s u na stožnike s ravnim zubima, zamišljamo da su stožnici s kosim z u b i m a nadomješteni čelnicima s kosim zubima, u sredini širine zuba gdje se mjeri kut nagiba boka fi m (sl. 384). Na vanjskom o b o d u k u t nagiba b o k a iznosi p \ , a na unutranjem pV D o p u n s k i čelnici s kosim zubima imaju p r e m a t o m e srednji broj zuba dopunskog zupčanika

zn^zv/cos3

fim

(360)

sa z v označen je virtualni broj zubi p r e m a jednadžbi (339), str. 375. Virtualni broj zubi mjerodavan je i za p r o r a č u n podrezanosti i iznosi praktični granični broj zuba

Z g K ~ zfg • cos 5 • c o s 3 j6m (361)

sa 2 / g = : l 4 k a o praktičnim graničnim brojem zubi NULTIH čelnika s ravnim zubima, kod a = 20° [vidi str. 336 i j e d n a d ž b a (276)]. U pravilu se srednji normalni modul mnm izrađuje u standardnim veličinama, d a n i m u tablicama 124 i 124 a. Na m n m počiva slijedeći p r o r a č u n . On odgovara n o r m a l n o m m o d u l u čelnika s kosim zubima, pa ovdje, p r e m a tome, srednjem ekvivalentnom čelniku. U sredini stožnika je tjemena visina ham = mnm, a podnož na Aifm = 1,2 m ^ . Kinematski omjer broja zubi u i uy p r e m a j e d n a d ž b a m a (342) i (343), str. 376, broj zuba odgovarajućeg osnovnog stožnika (zupčane ploče) p r e m a jednadžbi (345), kut d i o b e n o g stošca Ć), p r e m a j e d n a d ž b a m a (346) do (348), str. 376.

9.8.

379

Stožnici

Stupanj prekrivanja e a izračunava se pomoću, jednadžbi (291) do (293), str. 343, ako se uvrštava r a = r v a , rh = rvh, a = a v = r v i + r V 2 , a w = a t , a za pe = pie. P r i t o m e j e r v = z v - mJ2,rva = rv + mn,rvh=rv • cos at,pu=mn • n/cos /? m ,tan a = = tan a/cos /? m , a k o je a N U L T I kut zahvatne linije (u pravilu a = 20°). Pri tome se m n može proizvoljno birati (najbolje m n = l ) , a m t = m n /cos/? m .

Slika 383. Razvijeni plašt stožnika s kosim i zakrivljenim zubima

Slika 384. Svođenje stožnika s kosim zubima na čelnik s kosim zubima

Duljina dodirnog

luka

bočnih

linija gt} = (p-R.d,

stupanj prekrivanja bočnih linija 221

pa je p r e m a t o m e ?>p — 9p/Pim

{362)

srednji čeoni korak. K u t prekrivanja bočnih linija q> najlakše se može ustanoviti crtanjem (vidi sl. 383). Najčešće se bira e ^ l , a širina zupčanika b = 1 0 m n m i b^RJ3,5.

s

a

Ptm =

m

nm'7r/cos/^m

380


U o d n o s u na čelnike s kosim zubima, iz geometrijskih odnosa slijede (vidi sl. 384): srednja

diobena

kružnica

srednji

radijus

osnovnog

'"nm •

'un

stožnika

vanjski

radijus

osnovnog

stožnika

(363)

cosp>n

(zupčane Rm

Z

=

ploče)

rjsin5

(zupčane

(364)

ploče)

--Rm+0,5b

(365)

diobena

kružnica

d{ — dlm ( 1 + 0 , 5 b/Rm)

(366)

tjemena

visina

K=

(367)

podnožna tjemeni podnožni

visina promjer promjer

-A,2ha

(368)

4 , = = dl + 2ha • cos (3

(369)

= dx — 2h f • cos 3

(370)

Sve ostale dimenzije izračunavaju se iz jednadžbi (353) do (359), str. 377. Isto se t a k o izvodi vanjski normalni modul mn u standardnim veličinama (tablice 124 i 124a). T a d a prednje jednadžbe moraju biti odgovarajuće primijenjene, jer je tada /ia = m n , a = 1,2 m n . Time postaje ham = ha- Rm/Ra, a htm= 1,2 ha. Kvalitet ozubljenja prema tablici 128, str. 356, utvrđuje se p r e m a najvećoj obodnoj brzini v = du • n • n] =da • n • n2 u m/s. D o p u š t e n o odstupanje k o r a k a zahvata (tablica 127, str. 355) utvrđuje se p r e m a mnm i dm, a k o se mnm bira p r e m a tablicama 124 i 124a, o d n o s n o p r e m a n\ i dt, a k o se m n bira iz tablica 124 i 124a.

Slika 385. Zahvat paliodnog ozubljenja stožnika

.Slika 386. V-NULTI par stožnika

K o d paloidnog ozubljenja (sl. 385) bokovi su zakrivljeni u obliku evolvente i ne dodiruju se m e đ u s o b n o na cijeloj duljini bokova. Z u b i su na oba kraja m a l o tanji. Na taj način postiže se d o b a r rad i kod većeg progiba vratila nastalog opterećenjem, što bi inače ometalo rad zubi u zahvatu. K o d paloidnih

381

9.9. Proračun nosivosti zupčanika

stožnika može se broj zubi sniziti na 6, a u posebnim slučajevima i na 4. Time se može ostvariti prijenosni omjer čak do i = 1 5 . Ozubljuje se stožastim glodalom.

9.8.3. V-parovi Pri izradi odvaljuje se alat u obliku osnovnog stožnika (zupčane ploče) sa zupčanikom po d i o b e n o m stošcu, bez klizanja, i proizvodi oktoidno ozublje nje. D v a na ovaj način proizvedena zupčanika mogu samo o n d a imati ispravan zahvat, ako diobeni stošci ostanu i kinematski stošci. To je kod V-NULTOG p a r a moguće pri x 2 = — x x (sl. 386). Pozitivni p o m a k profila na oba zupčanika m o g u ć je samo o n d a ako prijenosni omjer i ostane sačuvan i k o d omjera pogonskih kinematskih promjera. Izrada je dosta otežana. Besprijekoran p o m a k profila može se ostvariti na ozubljenju sa sfernom evolventom. O n i se, međutim, zbog skupe izrade ne upotrebljavaju. Osim p o m a k a profila, o čemu je naprijed govoreno, postoji k o d stožnika i tzv. postrani pomak profila. Ovim p o m a k o m postaju zubi manjeg zupčanika deblji, a da se pri t o m e uvjeti zahvata ne mijenjaju. Debljina zuba velikog zupčanika postaje manja. Time je omogućeno izravnavanje opteretivosti obaju zupčanika. Objašnjenje geometrijskih odnosa za različite mogućnosti p o m a k a profila odvela bi previše u širinu. Ta materija o b r a đ e n a je u D I N 3971.

9.9. Proračun nosivosti stožnika 9.9.1. Opterećenje zuba K a o k o d čelnika, polazi se od specifične pogonske sile w u N/mm Ft u N b u mm K,

F

w = —^K, b

specifična pogonska sila na srednjoj diobenoj kružnici stožnika, nazivna obodna sila na srednjoj diobenoj kružnici, prema jednadž bi (372), širina zuba, pogonski faktor prema tablici 125, str. 351.

nazivna obodna sila

F

t m

T = —= 'mi

T Y u Nm mi u m

r

Pi u W oix u rad/s vm u m/s

(371)

P °h

•

P — = — rml vm

(372)

nazivni okretni moment malog stožnika, srednji radijus diobene kružnice malog stožnika kod ravnog ozubljenja je r^—d^/2 [jednadžba (350), str. 377]. Kod kosog i zakrivljenog ozubljenja je r^ = d t m l / 2 [ jednadžba (363) str. 380], nazivna snaga malog stožnika koju treba prenijeti, kutna brzina malog stožnika, srednja obodna brzina stožnika.


382 P o m o ć u specifične pogonske sile vv izračunava se wt = w - K v

specifično opterećenje wt u N/mm Kv

(373)

specifično opterećenje na srednjoj diobenoj kružnici stožnika, dinamički faktor prema jednadžbi (321) str. 359. U jednadžbu treba uvrštavati obodnu brzinu srednjih diobenih promjera vm=dml-n-nv odnosno dlmi -%-ny.

9.9.2. Nosivost korijena zuba Polazi se od vvFl = w t K F / j

specifične obodne sile

(374)

vv, u N/mm specifično opterećenje prema jednadžbi (373), KFp faktor raspodjele opterećenja koji u pravilu iznosi = 1 , 2 .

Time se dobiva za svaki korijen zuba crF1 =

naprezanje na savijanje

wFt

YF1 • Yp

(375)

ffF2=(7F1-W^FI

mnm YF], YF2 Yp

(376)

srednji normalni modul, kod ravnog ozubljenja = m m , faktor oblika zuba prema tablici 133, str. 363; za ravno ozubljenje treba uvrštavati z n = z v ; za unutarnje ozubljenje 7 ^ = 2 , 0 7 , faktor zakošenosti boka prema legendi jednadžbe (324), str. 361. Tamo treba uvrštavati za

P=Pm-

Sigurnosti SFl i SF2 u odnosu na dinamičku izdržljivost, treba izračunavati p r e m a jednadžbi (326), str. 361.

9.9.3. Nosivost bokova Polazi se od specifične obodne sile w H t na srednjoj diobenoj kružnici stožnika, koja je jednaka specifičnoj obodnoj sili w F t iz jednadžbe (374). Uvrštavanjem w H t = w F t izračunava se Hertzovo naprezanje rjH u N/mm 2 w Ht u N/mm dvl

uv zH ZMU\/N/mm2

lwHl uv+l H ^ - ' — Z V "vi

^v

H

Z

M

(377)

Hertzovo naprezanje bokova u kinematskom polu C, specifična obodna sila na srednjoj diobenoj kružnici stožnika, srednja diobena kružnica malog dopunskog čelnika = m m - z v l kod stožnika s ravnim zubima, =rnttm-zvl/cos[}m kod stožnika s kosim ili zakrivljenim zubima, virtualni kinematski omjer broja zubi prema jednadžbi (443) str. 376; kod unutarnjeg ozubljenja uv je negativno, faktor oblika zuba prema tablici 136, str. 367. Za z l i z 2 treba uvrštavati virtualni broj zuba z v l i z^, faktor materijala prema tablici 137, str. 369.

383

9.10. Odnosi sila na stožnicima

Sigurnosti S\u i S H 2 protiv rupičavosti bokova izračunavaju se p r e m a jednadž b a m a (329) i (330), str. 368. Vrijednosti minimalne sigurnosti izračunavaju se kod stožnika p r e m a virtualnom broju zubi z v l . Vijek trajanja punog opterećenja obaju stožnika povremeno opterećivanih prijenosnika, izračunavaju se pomoću jednadžbi (331) i (332), str. 369.

9.10. Odnosi sila na stožnicima 9.10.1. NULTI i V-NULTI stožnici sa ravnim zubima Sl. 387 pokazuje uzdužni i poprečni (normalni) presjek p a r a stožnika s ravnim zubima. Pretpostavlja se da sila na zub F b djeluje na bokove normalnog profila u sredini zuba. Indeksom 2 označeno je djelovanje sila zupčanika 1 na zupčanik 2, a indeksom 1 reakciono djelovanje zupčanika 2 na zupčanik 1. U2dužni

normalni presjek

presjek

pogonski zupčanik 1 F

nr1 '

T gonjeni zupčanik 2

Slika 387. Odnosi sila na paru stožnika s ravnim zubima

Pogonski zupčanik 1 tlači slom F b 2 na zupčanik 2 (akcija), koji j e d n a k o velikom s u p r o t n o m silom F b i tlači na zupčanik l (reakcija). Obje sile razlazu s e n a o b o d n u k o m p o n e n t u F t l , o d n o s n o F t 2 , n a d i o b e n o m promjeru (okomite su na uzdužni presjek) i n o r m a l n u radijalnu k o m p o n e n t u F n r l o d n o s n o F n r 2 . Ove k o m p o n e n t e leže u uzdužnom presjeku i okomite su na izvodnice diobenih stožaca. Razlazu se na aksijalne F a 1 , o d n o s n o F a 2 i radijalne k o m p o n e n t e F r l odnosno F r 2 . Sile koje djeluju

na pogonski

zupčanik

1

su:

obodna sila

F t l =TLJ^1=

aksijalna sila

Fal= F

a

• tan a • sin <5,

(379)

radijalna sila

Frl= F

a

• tan a • cos S x

(380)

P

! ^ i = F m i • K{

(378)


384 T x u Nm K, rml u m C0j u rad/s u îm N

okretni moment malog zupčanika koji treba prenijeti, pogonski faktor prema tablici 125, str. 351, srednja diobena kružnica malog stožnika = dmJ2 [jednadžba (350) str. 377], kutna brzina malog stožnika, nazivna obodna sila na diobenoj kružnici prema jednadžbi (372).

Na gonjeni zupčanik 2 djeluju: obodna sila

Fl2 = Fyl

(381)

aksijalna sila

F.d2 — Ft2 • tan a • sin S2

(382)

radijalna sila

Fr2 = F l 2 " t a n a • cos 5 2

(383)

Sile opterećuju ujedno i vratila na kojima su zupčanici, a time i ležaje. Sile trenja su zanemarene.

9.10.2. NULTI i V-NULTI stožnici s kosim i zakrivljenim bokovima Slika 388 prikazuje sile na p a r u stožnika s kosim zubima. Prikazana su dva slučaja sprezanja zupčanih parova sa suprotnim nagibima bokova. U normalnom presjeku se sile koje djeluju na zub F b n l i F b n 2 razlazu na normalne obodne k o m p o n e n t e F n l i F ^ normalne radijalne komponente F n r l i F n r 2 . U tlocrtu s e F n l o d n o s n o F ^ razlaže n a obodne komponente F t l odnosno Fa, koje djeluju na diobenoj kružnici, i komponente plašta *mi odnosno F ^ . Sile F n r l o d n o s n o F n r 2 i F m l o d n o s n o F m 2 , daju rezultante R , o d n o s n o R2. O v e se razlazu k o n a č n o u aksijalnu silu F a l o d n o s n o F a 2 i radijalnu silu F r I odnosno F r 2 . Na pogonsk.4 zupčanik djeluje: obodna sila

F

t

l

=

—

'•ml

aksijalna sila

— — = l + '',ml

F a i = F,, ^tan

(

tan o„

Tv X„ F„ cot r

tmi

u

m

—

W

—

(

3

8

± tan fim • c o s 8 ^

cos 3 7r +

eosjS m

vidi legendu uz jednadžbu (378), srednji radijus diobene kružnice nadžba (363). str. 380].

4

)

.(385)

\ ten

/Lm ' sin 3.

malog

(386)

7

stožnika

=dtml/2

[jed

9.10. Odnosi sila na stožnicima

385

Slika 388. Odnosi sila na paru stožnika s kosini zubima a) zupčanik 1 je lijevohodan, a zupčanik 2 desnohodan; b) zupčanik 1 je desnohodan, a zupčanik 2 lijevohodan 25 Elementi strojeva


386 Na gonjeni

zupčanik

obodna sila aksijalna sila

radijalna sila

2

djeluju: 7

i ^=i

7

(387)

tl

Fa2 = Ft2 ( t a n \ Fr2 = F a

/ tan \

^ + t a n Bm• cos <52 | cos Bm y cos (5 \ ^ ± t a n B m • sin <52 ] cos pm )

(388)' (389)

Ove sile opterećuju t a k o đ e r vratila i ležaje. Navedene jednadžbe vrijede samo za zadani smjer vrtnje! P r i promjeni smjera vrtnje djeluju sile F n r l i Fnr2 o b r a t n o . Sile treba t a d a odgovarajuće izračunati. Gornji plus ili minus predznaci važe za ljevohodni zupčanik 1 (sl. 288a), donji predznaci za d e s n o h o d n i zupčanik 1 (sl. 388 b).

9.11. Vijčanici 9.1.1. Uvjeti zahvata Ako se sparuju dva NULTA, zupčanika s različitim k u t o m nagiba bokova, koji u n o r m a l n o m presjeku imaju j e d n a k k u t zahvatne linije a,,, nastaje vijčanik (sl. 389), čije se osi sijeku pod kutom koji zatvaraju osi

Z = j?1+j?2

(390)

Slika 389. Vijčanici: a) razvijeni diobeni cilindri obaju zupčanika; b) normalni profil

387

9.11. Vijčanici

Zubi obaju zupčanika imaju najčešće j e d n a k smjer uspona, tj. o b a su ljevohodna. K u t nagiba b o k a fi { pogonskog zupčanika 1 treba da je veći od k u t a nagiba b o k a fi 2 gonjenog zupčanika 2. Kinematski cilindri dodiruju se u točki (sl. 390), pa se i bokovi dodiruju tu točki. Slika 389b prikazuje n o r m a l n i profil sparenih zupčanika sa s t a n d a r d n i m profilom. Z a h v a t se ostvaruje isključivo u t o m n o r m a l n o m presjeku, na putu zahvata AE. Ovdje ne dolazi do prekrivanja bočnih linija. Stupanj prekrivanja s a treba računati tako k a o da se radi o čelnicima s ravnim zubima, s brojem zubi Zx = znl i z 2 — zn2 i m o d u l o m m — m n , a k o je z n fiktivan broj zubi p r e m a jednadžbi (303), str. 347. Za zupčanike osnovni profil ozubnice i razmake osi važi inače o n o što je rečeno u poglavljima 9.1.12. i 9.1.13.

\ / /"pogonski

i kinematski cilindar 2 r2

y

gonjeni

'/

V

-rn-a-

\^

kinemalski cilindar 1\ dodir u točki

I

\ i /

Slika 390. Dodir u točki kinematskih cilin dara

v9l zupčanik 1

Slika 391. Odnosi obodnih brzina i brzina klizanja

Pored m e đ u s o b n o g valjanja b o k o v a dolazi još do uzdužnog klizanja, što se vidi na sl. 391, koja prikazuje presjek srednjom linijom s t a n d a r d n o g profila. Zupčanik 1 okreće se o b o d n o m brzinom u 1 ? a zupčanik 2 sa v2. U smjeru uzdužne linije b o k a djeluju k o m p o n e n t e u g l = v l • sin fi { i vg2 = v 2 • sin j8 2 . U smjeru zahvatne linije moraju o b a zupčanika imati j e d n a k u brzinu v n = — v x • cos /?! = v 2 • cos j g 2 . Radi suprotnog smjera djelovanje u g l i vg2 ili zbog njihovih različitih veličina kližu bokovi u u z d u ž n o m smjeru sa brzinom klizanja

v g = u K i + vg2 = i'i

Diobene kružnice vrte se obodnim brzinama

v{, v2 u m/s dn, da u m n, i «, u s~'

sin.

^"l

tt cos p 2

(391)

vl=dll - n - nx

(392 a)

v2 = dt2-n-n2

(392 b)

obodne brzine diobenih kružnica zupčanika, diobeni promjeri zupčanika, brzine vrtnje zupčanika.

Na sl. 389a ucrtane su projekcije bel i be2 zahvatne linije AE. Izvan tih dužina n e m a dodira bokova. N e m a stoga svrhe zube izvoditi m n o g o šire nego što to zahtijeva zahvatna linija. Uobičajeno j e : 6 = 5 do 10 m^. 25*

388


9.11.2. Odnosi sila, iskoristivost Indeksom 2 označeno je djelovanje zupčanika 1 na zupčanik 2. Indeksom 1 označeno je reaktivno djelovanje zupčanika 2 na zupčanik 1. U n o r m a l n o m presjeku djeluje u dodirnoj točki sila na zub F b n (sl. 392) o k o m i t o na bokove, prolazeći k i n e m a t s k o m t o č k o m . Sila F b n razlaže se u kinematskoj točki C na n o r m a l n u F f t i radijalnu k o m p o n e n t u F r . U smjeru bokova djeluje sila trenja Fbn • p., koja u tlocrtu daje sa silom F n rezultantu R. Rezultanta R razlaže se u o b o d n u silu F t i aksijalnu silu F a .

normalni presjek

Slika 392. Odnos sila na paru vijčanika

Iz geometrijskih o d n o s a proizlaze: sile na pogonskom zupčaniku

1:

obodna sila

Fll = Kl- TJr^

(393)

aksijalna sila

Fal=Fll • tan (B{ — p/)

(394)

radijalna

Sile na gonjenom zupčaniku obodna

tan

sila

sila

1

oCn

• cos

q'

cos 0 , - 0 ' )

(395)

2: COS ( f t 2 + Q/)

cos ( j ^ - p / )

(396)

9.77. Vijčanici

389

aksijalna sila

Fa2 = Ft2 • tan (B2 + Q')

(397)

radijalna sila

Fr2 = Frl

(398)

F u N

sile,

Ki Ti u Nm

pogonski faktor _ 1 , eventualno tablica 125, str. 351, nazivni okretni moment pogonskog zupčanika, izračunat iz pogonske snage Px prema jednadžbi (400), radijus diobene kružnice zupčanika 1 —d^/2, reducirani kut trenja; uz dobro podmazivanje može se uzeti da je p ' « 6 , odnosno t a n p ' « 0 , l .

ru u m p' u °

K o d vijčanika postoje slični odnosi kao kod vijaka za pokretanje (vidi 2.2.2. na str. 105). Naime, uzdužnim klizanjem gubi se dio pogonske snage P l 5 u obliku snage trenja, tako da je odvedena snaga P 2 manja od dovedene. Osim toga treba uzeti u obzir još i iskoristivost n valjanjem bokova zubi, te trenje ležaja (vidi 9.4. na str. 356). Za vijčanike iznosi ukupna iskoristivost K

ns n

Ve^t]^-n=e

1 — tan Q' • tan B2

— n l+tanQ'-tanp,1

(399)

iskoristivost zbog vijčanog djelovanja, iskoristivost (valjanje bokova i trenje ležaja) prema 9.4. na str. 356.

U z z a d a n u snagu koju treba odvesti P 2 , iznosi pogonska snaga

Px = P2/nz = T, - a ^

(400)

u W. Pri tome je 7\ u Nm nazivni okretni m o m e n t zupčanika 1, a OJ1 u rad/s njegova k u t n a brzina. Najveća moguća iskoristivost vijčanim djelovanjem postiže se k a d a je PL=0I5{E + Q'). Samokočivost nastaje k a d a je B2^90° — Q'. U t o m slučaju prijenos gibanja nije moguć ni uz u p o r e d b u najvećih sila. 9.11.3. Nosivost Z b o g dodira u točki m o g u se vijčanicima prenositi s a m o relativno male snage. U z d u ž n o klizanje b o k o v a zahtijeva materijale o t p o r n e na trošenje, ili kaljene čelične zupčanike, te podmazivanje uljima za visoke tlakove. Najčešće se zadovoljavamo p r o r a č u n o m nosivosti k a o kod zupčanika od plastičnih materijala (vidi 9.6.5. na str. 371), izračunavanjem faktora opterećenja

f

C=——

K'Pn

(401)

C u N/mm 2 faktor opterećenja, Ft u N odgovarajuća obodna sila [jednadžbe (393) i (396) na str. 389] sa pogonskim faktorom X r = l (ne uzimajući u obzir udarno optere ćenje), be u mm noseća širina zuba xpt odgovarajućeg zupčanika, pn u mm normalni korak =m -n.

390


Tablica 139. Dopuštene C-vrijednosti i faktori temperatura
Sparivanje materijala

Kaljeni čelik na kaljeni čelik

m/s

N/mm 2

3 4 5

4 3,3 2,8 2,5 2,2 2

6 7 8

Sparivanje materijala

mm 2 /kW

Nezakaljeni čelik na kalajnu broncu 2700

Sivi lijev na sivi lijev ili nezakaljeni čelik na sivi lijev

m/s

N/mm 2

mm 2 /kW

3 5 8

1,6 1,2 0,8

5400

1 2 3

1,8 1,4 1,1

9500

F a k t o r opterećenja C treba izračunati za svaki od zupčanika u paru, a dobivenu veću vrijednost usporediti sa dopuštenom. Dopuštene vrijednosti faktora opterećenja za trajan p o g o n vidi u tablici 139. K o d kaljenog i brušenog zupčanika, koji radi u p a r u sa zupčanikom od sivog lijeva ili bronce, dozvoljene su 1,25 puta veće vrijednosti. Za pogone koji rade povremeno « 1 , 5 puta veće vrijednosti. K o d čelika na čelik potrebno je obilno podmazivanje. Sigurnost protiv zaribavanja

SF =

fli

^\

_t 1,2

(402)

dn u mm promjer diobene kružnice pogonskog zupčanika, b1 u mm izvedena širina pogonskog zupčanika, P2 u kVV odvedena snaga zupčanika 2, 1g ukupna iskoristivost prema jednadžbi (399), 2 cjlj u mm /kW faktor temperature prema tablici 139.

9.11.4. V-vijčanici,

hiperboloidni

vijčanici

Budući da je trajnost vijčanika zavisna klizanja bokova, pomak profila vijčanika nije osi m o r a biti doveden na p r o p i s n u mjeru. U i gibanja isključivo na kinematske kružnice

Slika 393. Nastajanje hiperboloidnih zupčanika

gotovo isključivo od uzdužnog uobičajen. P r e m a tome, razmak tom slučaju svode se odnosi sila promjera d w l i d w 2 .

Slika 394. Vijčanici: a) čelnik s kosim zubima; b) hiperboloidni zupčanik

9.12.

Pužni prijenosnici

391

Da bi se izbjegao n e u g o d a n dodir u točki vijčanika, zupčanici se mogu tako oblikovati da dobiju ravne zube (sl. 393), koji se ne moraju zakrivljavati po plastu kinematskog cilindra. Kinematske površine su u tom slučaju hiperboloidi. To su tijela koja nastaju a k o hiperbolu r o t i r a m o oko osi vrtnje kola. Tijelo takva hiperboloida teže se izrađuje. No zato je ozubljavanje u diobenom p o s t u p k u jednostavno. Rezni alat pomiče se pri tome, pravocrtno, dok izradak miruje. U bilo kojem n o r m a l n o m presjeku uvjeti zahvata su identični k a o i u čelnicima s ravnim zubima, s fiktivnim brojem zubi z n l i z n 2 . D o d i r n a linija b o k o v a je linija preko cijele širine zuba. Radi toga u jednadžbu (401) treba uvrštavati b e = b, što znači stvarnu širinu zupčanika. Na sl. 394 prikazan je jedan čelnik s kosim zubima i j e d a n hiperboloidni zupčanik.

9.12. Pužni prijenosnici 9.12.1. Vrste, uvjeti zahvata i dimenzije Pužni prijenosnici (sl. 395) su vijčanici s osima koje se sijeku najčešće pod kutem 90°. Pogonski dio prijenosnika je puž koji može biti jednovojni ili viševojni, cilidriČna ili globoidna oblika, a gonjeni dio je p u ž n o kolo najčešće globoidna oblika (globoid je rotaciono tijelo s k r u ž n i m l u k o m kao generatri-

Slika 395. Pužni prijenosnik (crtan kao Ijevohodan) a) s cilindričnim pužem; b) s globoidnim pužem

392


som). P r e m d a globoidni puževi omogućuju velik stupanj prekrivanja, cilindrični puževi imaju zbog svoje jednostavne izrade izvjesne prednosti, tako da će ovdje biti obrađeni s a m o oni. Z u b i p u ž a namataju se k a o zavojnice o k o kinematskog tijela. Bokovi p u ž a dodiruju zube kola u liniji, za razliku od vijčanika s kosim zubima. R a d i toga je rad pužnih prijenosnika mirniji od rada vijčanika, a manje se i troše. P u ž n i prijenosnici izvode se najčešće za velike prijenosne omjere. Iz D I N 3975 (dimenzije i odstupanja cilindričnih puževa) proizlazi: Broj zuba puža je broj izrađenih zuba u ravnini okomitoj na os vrtnje. To može biti 1, 2, 3 itd. zuba. Puž može biti' desnohodni i ljevohodni. D e s n o h o d n i je onaj kod kojeg zavojnica u vertikalnom položaju puža ima uspon slijeva n a d e s n o . Lijevohodni puž izvodi se s a m o iznimno.

Slika 396. Spiralni puž

Slika 397. Evolventni puž

Standardni profil pužnih prijenosnika javlja se u aksijalnom presjeku puža (sl. 396). U njemu su dane dimenzije visine zuba, tjemene zračnosti i debljine zuba. Taj aksijalni presjek može se usporediti s ozubnicom koja se za vrijeme j e d n o g okretaja puža p o m a k n e aksijalno za veličnu z x • p. Zubi puža izrađuju se najčešće alatima s ravnim bokovima. To se može izvoditi na razne načine, pa na cilindričnim puževima razlikujemo slijedeće oblike bokova: 1. Oblik b o k a A (ZA — puž). K o d ovih puževa izvodnica (generatrisa) siječe os vrtnje. U č e o n o m presjeku nastaje a r h i m e d o v a spirala (spiralni puž, sl. 396). N o ž trapeznog presjeka nastavlja se t a k o da njegove oštrice leže u rav nini koja prolazi kroz os vrtnje. 2. Oblik b o k a N (ZN — puž). Izvodnica (generatrisa) nalazi se u ravnini koja je n a g n u t a p r e m a osi vrtnje za veličinu srednjeg k u t a u s p o n a y. Taj oblik nastaje o b r a d o m p o m o ć u noža trapezna oblika, postavljenog u visinu osi vrtnje, t a k o da je prolazeći sredinom uzubine n a g n u t za kut uspona 7. 3. Oblik b o k a K (ZK — puž). Izvodnica (generatrisa) ovog puža nije pravac, već p r o s t o r n a krivulja. Izrađuje se p o m o ć u alata koji rotira (glodalo), a čije oštrice su trapezna oblika. Oštrice alata n a g n u t e su za veličinu srednjeg

9.12.

393

Pužni prijenosnici

k u t a uspona y, tako da se središte uzubine puža p o k l a p a sa linijama r a z m a k a osi puža i osi alata (glodala ili brusne ploče). Cim je manji promjer alata, tim je manja izbočenost b o k o v a puža (slično sl. 397). 4. Oblik b o k a E (ZE — puž). K o d ovog puža izvodnica (generatrisa) tangira temeljni cilindar, čija se os poklapa s osi puža. U čeonom presjeku nastaje evolventa (evolventni puž, sl. 397). Izrađuje se p o m o ć u noža trapezna oblika postavljena tako, da je ravnina rezanja paralelna s ravninom koja prolazi kroz os vrtnje (iznad ili ispod osi vrtnje). Oblik b o k a odgovara čelniku s evolventnim zubima. Evolventni puževi mogu se p r e m a tome proizvoditi i odvalnim p o s t u p k o m . P o d pojmom faktor oblika puža z F podrazumijevamo odnos srednjeg promjera d x i m o d u l a m: faktor oblika puža

z =djm

(403)

¥

F a k t o r oblika puža daje obilježje oblika samog puža, posebno moment otpora protiv savijanja. Od faktora oblika puža ovisi i srednji kut uspona tany = Zi/z K o d z = \ je kod z = 7 x

F

y = 8,l°

(404)

F

10

17

5,7°

3,4°

U D I N 3976 standardizirane su dimenzije, prijenosni omjeri, razmaci osi pužnih prijenosnika sa cilindričnim puževima i k u t o m zahvatne linije a w = 20°. D a n je vrlo veliki izbor, koji ovdje nije moguće navesti. Primjer označavanja cilindričnog puža ZN d e s n o h o d n o g (R) sa m = 4 m m , z, = 1, dx = 40 m m j e : Puž

ZN 4x40

RI DIN 3976.

U tablici 140 dane su jednadžbe za proračun dimenzija pužnog prijenosnika s cilindričnim pužem, kod kojeg osi vrtnje zatvaraju kut od 90°. K o d pužnih prijenosnika m o g u ć je i p o m a k profila, da bi se razmak osi doveo na određenu mjeru ili da bi se omogućio izbor drugih veličina kuta zahvatne linije, na primjer kod: y<15°

15° do 25°

25° do 35°

a = 20°

22,5°

25°

>35° 30°

Ako z 2 označava broj zubi pužnog kola, a z x puža, t a d a je kinematski prijenosni omjer

u = z2/z1

(405)

koji je jednak prijenosnom omjeru

i = n-Jn2

(406)

gdje su n x i n 2 brzine vrtnje puža i pužnog kola. Uvjeti zahvata svode se bilo na srednji čeoni presjek pužnog kola, bilo na aksijalni presjek puža.


394 Tablica 140. Uobičajene dimenzije pužnih prijenosnika s cilindričnim pužem Faktor oblika puža zF=dJm, prema D I N 3976 (izvadak): 7

|

1

7,5

1,25

|

8

1,6

j

|

|

2

8,5

j

|

9

|

9,5

|

10

|

10,6

11,2

j

3,15

j

4

5

|

j

6,3

'

17

8

10

j

|

12,5

16

20

Veličina

normalni modul

m„ = m • cos y

aksijalni korak

p=m•n

normalni korak

P„=P • cos v

tjemena visina zuba

A„ = m

podnožna visina zuba

A r = 1,2 m

srednji

d,=m • r,

promjer

podnožni

14

Aksijalni modul m prt;ma D I N 780 u mm: 2,5

Naziv

tjemeni

12,5

promjer

d.1=di+2h,

promjer

dn=rf,-2/!f

diobeni promjer

d2 — m • z2


db2 = d2 • cos a

tjemeni

da2 = d2 + 2h,

promjer

podnožni promjer

dt2=d2-2h,

kut zahvatne linije

a w , najčešće = 2 0 °

aksijalni kut zahvatne linije

a = a w kod ZA-puževa, tan a = tan a w /cos y kod Z N - ZK-, ZE-puževa

normalni kut zahvatne linije

a „ = a „ kod ZN-, ZK-, ZE-puževa tan a„ = tan a w • cos y kod ZA-puževa

razmak osi

a = rl+r2

Približno je

fZi—ir

J

stupanj prekrivanja r a 2 u mm rb2 u mm m u mm x2 a u 0 r2 u mm pe u mm

ea^

V

r

a2

— r

b2

•

"I

m

(

1

~

x

s i n a

2 )

• s m a •

r2 (407)

Pe

radijus tjerrfene kružnice pužnog kola u srednjem čeonom presjeku, radijus temeljne kružnice pužnog kola, aksijalni modul, faktor pomaka profila pužnog kola, aksijalni kut zahvatne linije, radijus diobene kružnice pužnog kola u srednjem čeonom presjeku, korak zahvatne linije = m - n cos a.

U z d u ž n o klizanje b o k o v a daje brzinu klizanja vg u m/s d1 -u m y u °

v=g

dx • 7T • nx cosy

međusobna brzina klizanja bokova, srednji promjer puža, srednji kut uspona puža prema jednadžbi (404).

(408)

9.12.

Pužni prijenosnici

395

9.12.2. Odnosi sila, iskoristivost Sile koje djeluju sa pogonskog puža na gonjeno pužno kolo dobivaju indeks 2, a reaktivne sile kola na puž indeks 1. Normalna sila F odnosno F , djeluje okomito na površine dodira bokova (sl. 398 dolje) i prolazi kroz kinematski pol C. Ta normalna sila izaziva silu trenja F -ji i F -ji u smjeru klizanja. N a pužu se sila F razlaže u normalnu aksijalnu F i radijalnu silu F . Na pužnom kolu se F razlaže u normalnu F i radijalnu silu F . Na pužnom kolu se F razlaže u normalnu i radijalnu f . b n l

bnl

b n 2

b n l

bn2

n l

r l

n l

b n 2

r l

b n 2

l 2

\

Slika 398. Odnosi sila na pužnom prijenosniku

U tlocrtu (sl. 398 u rezultantu R , koja se Na pužnom kolu daju razlaže na o b o d n u F x

t2

u sredini) sjedinjuju se na pužu sile F i F • \i opet razlaže na o b o d n u silu F i aksijalnu silu F . u tlocrtu sile F i F • p. rezultantu R , koja se i aksijalnu k o m p o n e n t u F . n a l

bnl

a

n2

b n 2

a l

2

a 2

396


Iz geometrijskih o d n o s a proizlaze: sile u pužu: obodna sila

Fil—Kl-Tl/rl

aksijalna sila

Fa,=

A- i -i radijalna sila

r

al

F

r 1

(409)

f

—t a n ( y + Q')

(410)

r

tanc^-cosrj' =Ft1—:—; — 11 sin(y + o/)

(411)

q' = ^/cos

(412)

F u N sile na zubima X, pogonski faktor ^ 1, eventualno prema tablici 125, na str. 351, Ti u Nm nazivni okretni moment puža izračunat iz pogonske snage prema jednabi (417), y u ° srednji kut uspona puža, i\ u m polumjer srednje kružnice puža, a,, u ° normalni kut zahvatne linije (kut zahvatne linije u normalnom pre sjeku), Q' reducirani kut trenja koji se dobiva iz jednadžbe:

tan p

koeficijent trenja na kliznim bokovima, »0,01 kod puža od čelika, a pužnog kola od bronce, pažljive izrade, kod visokih brzina klizanja i tekućeg trenja. »0,025 kod kaljena i brušena puža, a pužnog kola od bronce, prosječne kvali tete izrade, »0,1 kod puža i pužnog kola od sivog liva, neobrađene izvedbe.

Sile na pužnom kolu: obodna sila: Fl2=Fal

(413)

aksijalna sila:

radijalna sila:

Fa2=Ftl

F r 2 = F r l (415)

(414)

K o d pužnih prijenosnika vladaju slični odnosi k a o k o d vijaka za pokre tanje (vidi 2.2.2. na str. 105). U z d u ž n i m gibanjem b o k o v a gubi se trenjem d i o pogonske snage Px. Z b o g toga je odvedena snaga P 2 odgovarajuće manja od dovedene P x . Budući da treba uzeti u obzir još i iskoristivost valjanjem b o k o v a i trenjem u ležajima (vidi 9.4. na str. 356), bit će za pužni prijenosnik , , ukupna iskoristivost

t a n

n%wns- n=

y

tan (y + ris n

q')

n

(416)

iskoristivost vijačnog djelovanja, iskoristivost valjanja bokova i trenja ležaja prema 9.4. na str. 356.

K o d y&45° postiže se najveća iskoristivost. T a k o zahtijeva viševojne puževe.

velik kut uspona

397

9.12. Pužni prijenosnici

Ako je zadana snaga P 2 koja se odvodi, o n d a je pogonska snaga

Px = P2/ng = Tj • CDX

(417)

u W; pri tome je 7\ u Nm nazivni okretni m o m e n t puža 1, a cot u rad/s njegova k u t n a brzina. Ako je pužno kolo pogonski dio, t a d a je iskoristivost >7s = t a n ( y - o / ) / t a n y Ako je y^Q' dolazi do samokočivosti. U t o m slučaju nije moguće pokre nuti puž bilo k a k o velikim okretnim m o m e n t o m na p u ž n o m k o l u ! Samokočivost je ipak poželjna, k a k o bi se spriječilo da k o d eventualnog isključenja p o g o n a zbog opterećenja pužnog kola ne dođe do njegova okretanja.

9.12.3. Oblikovanje puževa i pužnih kola Cilindrični nastavak p u ž a promjera d s (sl. 339 a) opterećen je na savijanje i uvijanje. Dimenzionira se obično samo p r e m a naprezanju na uvijanje s tim, da je t t d o p = 12 N / m m 2 . Dalje se računa sa čvrstoćom oblika (vidi 4.3.3. na str. 178). Izbor srednjeg promjera uzima se približno d{ž\,5ds, a kod

h—H

h

Slika 399. Izvedba puževa a) puž s vratilom od jednog dijela (pužno vratilo); b) naklinjeni puž

puževa naklinjenih na vratilo (sl. 339b) dlzz2ds. K a d a se k o n a č n o usvoji dx, moguće je prema D I N 3976 izvršiti (tablica 140 na str. 394), izbor pužnog broja z F . Općenito se uzima b1^2myjz2 + l

širina pužnog kola

b2^b + 2m = Vd\ y — d\ + 2m (419)

m b

Kao

=\Jdl2 — d\ (418)

duljina puža

aksijalni modul, korisna širina zuba prema sl. 400 a.

orijentaciona

vrijednost

uzima

se

b2^0,Sdl.


398

Pužna kola od lakog metala ili od legura cinka moraju se izraditi šire (sl. 400b). A k o zubi pužnog kola moraju biti izrađeni od visokovrijednog materijala, dobrih kliznih svojstava (npr. od bronce), o n d a se vijenac od takva materijala ili naprešava ili spaja vijcima sa glavinom od sivog ili čeličnog lijeva (sl. 400, c i d). P u ž n a kola od sivog lijeva (sl. 401) oblikuju se na istim principima k a o i čelnici (vidi 9.2., na str. 348).

Slika 400. Izvedba vijenaca pužnih kola a) sivi lijev; b) odlivak od lakog metala; c) naprešan; d) spojen vijcima h

"1

9.12.4. Nosivost, izbor maziva Jedan od n e d o s t a t a k a pužnih prijenosnika je njihova loša iskoristivost. O n a se manifestira velikim gubicima trenjem koje se pretvara u toplinu i velikim trošenjem bokova. Prijenosnici s niskom brzinom vrtnje rade nepovoljnije nego brzohodi, jer oni prvi rade u području mješovitog trenja bokova. Savojna čvrstoća puževa i zubi pužnih kola je vrlo visoka, tako da je i ne treba kontrolirati. O n a leži daleko iznad granice zaribavanja.

9.12.

399

Pužni prijenosnici

P r o r a č u n normalnih pužnih prijenosnika sa f g ^ 8 m/s vrši se p r e m a iskustve nom faktoru opterećenja

C=

Ft2 — Z • b- p

(420)

2

C u N/mm faktor opterećenja, Ft2 u N obodna sila pužnog kola prema jednadžbi (413) odnosno (410), Z faktor bioja zubi prema sl. 402, b u mm p u mm

korisna širina zuba = \ld\x— &\, aksijalni korak.

Dopuštene vrijednosti faktora opterećenja C d o p p r e m a ta'blici 141. O n e važe za n o r m a l n e pužne prijenosnike u trajnom-pogonu, s t e m p e r a t u r o m ulja ^ 7 0 ° C . P r e m a brzini klizanja i postojećem faktoru opterećenja izabire se odgovarajuće ulje za podmazivanje (tablica 141). Visokoučinski prijenosnici s visokim brzinama klizanja i tlačnim podmazi vanjem, kaljenim, brušenim i lepovanim b o k o v i m a čeličnih zuba puža, visokoopteretivim materijalom pužnih kola, s rebrima za hlađenje na kućištu prije nosnika, ili hlađenjem cirkulacionim uljem, m o g u se jače opteretiti. Računaju se n a Hertzovo naprezanje

crH=

ZH • ZM • Zs

/ l

(421)

2

Tablica 141. Dopuštene C-vrijednosti za normalne pužne prijenosnike u trajnom pogonu (u intermitirajućem pogonu može se računali sa 1,3 do 1,5 puta većim vrijednostima) i potrebna viskoznost maziva v 5 0

Materijal i izvedba čeličnog puža

Materijal pu' >nog kola oznal â po DIN-u po JUS-u

Faktor o [Hcrcćcnj » C d o p u N/mm 2 pod mazi »•anje umiikanjem tlačno podmaz vanje kod ug u m/s 1 4 8 1 4 8

GZ-SnBz 12

C CuSnl2

8

4,5

2,5

8

9,5

12,5

D I N 16 MnCr 5 (Č. 4320) ili

G-SnBz 12

P. CuSn 12

6,5

3,5

2

6,5

7,5

10

D I N C 15 (Č. 1220) bokovi cementirani i kaljeni na 600 HB, brušeni

GK-AlSi 10 Mg GK-AlCu 4 T i M g

6,5

4

2

6,5

8,5

11

3,5

2,5

1,5

4

5

7

4,5

2

-

-

-

K. AlSi 10 Mg « P . AlCu 5 T i M g

GB-ZnAl 4 Cu 1 GG-20, GG-25 D I N C 4 5 ( Č . 1530) poboljšan, bokovi brušeni

D I N C 45 (Č. 1530) poboljšan ili D I N Sl 70 (Č. 0745) bokovi brušeni

SL 20, SL 25

GZ-SnBz 12

C CuSn 12

4

3,5

1,5

4,5

5,5

8

G-SnBz 12

P. CuSn 12

3,5

3

1,2

3,5

4,5

6,5

3

1,3

-

-

-

-

GG-20, GG-25

SL 20, SL 25

Viske>znost v 5 0 u cSt ulja za podmazivanje kod vt u m/s

C N/mm 2

<2

<3 3 . . . 10 >10

90 . . . 150 150 . . . 230 230 . . . 300

2...6 60 . . . 90 90 . . . 230 150 . . . 230

6 . . . 10 40 . . . 60 60 . . . 90 100 . . . 150

>10 30 . . . 45 40 . . . 60 60 . . . 90

400

9. Zupčani prijenosnici crH u N/mm Fa u N

2

Hertzovo naprezanje bokova u kinematskom polu C, obodna sila pužnog kola prema jednadžbi (413) odnosno (410),

b u mm d2 u mm ZH

korisna širina zuba =\l d\x—d\, diobeni promjer pužnog kola, faktor oblika boka prema tablici 142,

ZM u V N / m m Z£

2

faktor materijala prema tablici 142, faktor stupnja prekrivanja prema tablici 142.

U tablici 142 dane su, osim toga, vrijednosti dopuštenog Hertzovog napre zanje o- H d o p za pužne prijenosnike s cirkulacionim podmazivanjem.

9.13. Bučnost u radu zupčanika i mogućnost njena smanjivanja Nastojanja da se zupčani prijenosnici konstruiraju tako da rade bez buke, dovela su do mnogih istraživanja o uzrocima nastajanja buke. O v a istraživanja ne m o g u se još smatrati završenim. I pored točno održanih dopuštenih odstupanja mjera i kvalitete površinske obrade, može se desiti da prijenosnici u r a d u izazivaju n e d o p u š t e n u buku. P r e m a kvaliteti ozublje nja dolazi do odstupanja od teoretskih vrijednosti: oblika boka, k o r a k a zah vata, uzdužne linije boka. Z b o g t o g a dolazi do manjih ili većih netočnosti u radu, k a o posljedica odstupanja sprezanjem. T o m e treba d o d a t i deformacije zubi i vratila djelovanjem sila koje se prenose, a koje na taj način povećavaju Tablica 142. Faktor oblika boka Z H , faktor materijala Z M , faktor stupnja prekrivanja Z E i dopuštene vrijednosti Hertzova naprezanja o-iidnp za visokoučinske pužne prijenosnike cirkulaciono podmazivane Faktor oblika boka Z H za ZA i ZN puževe pri a„ = 15° 1,84

20°

23°

25°

30°

1,77

1,67

1,61

1,52

Faktor oblika boka Z H za ZK i ZE puževe pri y10° 4,35

15°

2,4

3,4

20°

25°

30°

35°

40°

1,77

1,61

1,52

1,46

1,44

45" ,42

Faktor materijala Z M u | / N / m m 2 kod pužnih kola od SnBz

AlSi, AlCu legura

220

200

ZnAl legura 190

Faktor stupnja prekrivanja Zt pri y = %

2°

5°

10°

15°

20°

25°

30°

35°

40°

45°

1,0 1,5 2,0 2,5

1 0,82 0.71 0,63

1 0,82 0,71 0,63

0,99 0,81 0,71 0,63

0,98 0,80 0,70 0,62

0,97 0,79 0,69 0,61

0,96 0,78 0,68 0,60

0,94 0,76 0,67 0,58

0,92 0,75 0,65 0,56

0,89 0,73 0,63 0,54

0,86 0,70 0,61 0,52

Materijal i izvedba puža

D I N 16 MnCr 5 (C. 4320) ili D I N C 15 (Č. 1220) cementiran i kaljen na 600 H B , bokovi brušeni i lepani

po

Materijal pti ž n o g kola po JUS-u DIN-u

Dop ušteno Hert zovo naprezanje 2 pri vt u m/s o p u N/mm 8 11 13 15

GZ-SnBz 12

C

CuSn 12

500

520

540

550

GK-AISi 10 Mg GK-AlCu 4 T i M g

K. AlSiMg P. AlCu 5 T i M g

280

290

310

320

220

245

275

295

GB-ZnAl 4 Cu 1

-

9.13. Bučnost u radu zupčanika

401

netočnost zahvata. Posljedice toga su rotaciona ubrzavanja i kolebanja okretnog m o m e n t a , koja dovode do vibracija dijelova prijenosnika. Ako ove vibracije imaju visoku frekvenciju, izazivaju buku. K a d a zub ulazi u zahvat ili izlazi iz zahvata javlja se tzv. udar zahvata. K a d a d o d i r n a točka prolazi kinematskim polom mijenja se smjer sile trenja i izaziva time određeni impuls. I ovi nabrojani pogonski uvjeti izazivaju također vibracije.

Slika 403. Slika nošenja sa bombiranom uzdužnom linijom boka (korekcijom bočne linije)

Mjere za smanjenje buke u radu zupčanika bile bi: 1. Bombiranje b o k o v a (korekcijom bočne linije, sl. 403), u cilju smanjenja u d a r a kod ulaza zubi u zahvat. 2. Izbor takvog broja zubi zupčanog p a r a da bi se spriječilo periodično sretanje određenih grešaka ozubljenja. 3. Izbor zupčanika s velikim brojem zubi uz odgovarajući mali modul, jer se time postiže bolji stupanj prekrivanja profila. 4. U p o t r e b a kosog ili zakrivljenog ozubljenja, da bi se omogućilo postepeno opterećenje i odterećenje zuba. 5. U p o t r e b a materijala visokog stupnja prigušenosti za p u ž n a kola, k a o što su plastične mase, ili punjenjem šupljina glavine m a s a m a koje prigušuju zvuk. 6. Ukrućenje kućišta prijenosnika p o m o ć u rebara i sl. 7. U p o t r e b a krutih vratila. 8. K r u t a uležištenja vratila, s najmanjom m o g u ć o m zrašnošću u ležajima.

26 Elementi slroicva

LITERATURA W., Technische KleinteilschweiBung, D a s Industrieblatt, 1 1 / 6 3 . 2. Bauer, C.O., Korrosionsgeschiitzte Verbindungselemente, Draht-Welt 2 / 6 2 , Triltsch Verlag, Diisseldorf. 3. Bauer, C.O., Verbindungselemente aus korrosionsbestandigen Edelstahlen, Maschinenmarkt, 8 / 6 3 . 4. Bauer, C.O., Sortenverringerung bei Schlitzschrauben, Industrie-Anzeiger, 5 / 6 4 . 5 . Bdhm, W., Anlauf- und Sicherheitskupplungen, Konstruktion, 2 / 6 3 . 6. Bollinger, J. ćr., und M. Bosch, Ursachen und Auswirkungen dynamischer Zahnkrafte in Stirnradgetrieben, Industrie-Anzeiger, Essen, 3 / 6 4 . 7. Bufimann, K.H., und W. Haase, Endlos gewebte Textil-Hochleistungsriemen, A W F Berlin/Frankfurt 1 9 5 4 . 8. Bufimann, K.H., und W. Haase, Hilfstabellen zur Berechnung von Flachriemen, A W F Berlin/Frankfurt 1 9 5 4 . 9. Bufimann, K.H., und W. Haase, Flachriemen, A W F Berlin/Frankfurt 1 . Anders,

1964.

1 0 . Cornelius, E.-A., und W. Beitz, Bestimmung von KenngrdBen drehelastischer Kupplungen, Konstruktion, 1 1 / 6 1 . 1 1 . Dahl, A., Selbstspannende Riementriebe, Konstruktion, 8 / 5 4 . 1 2 . Decker, K.-H., Die Festigkeitshvpothesen und ihre Anwendung, Die Technik 9 / 5 4 , Verlag Technik, Berlin. 1 3 . Decker, K.-H., und K. Kabus, Neuzeitliche Elektromagnetkupplungen, Konstruktion, 4 / 5 8 . 1 4 . Decker, K.H., W a s ist beim Einsatz v o n Elektromagnet-Kupplungen und -Bremsen zu beachten ?, D a s Industrieblatt 6 / 6 0 . 1 5 . Decker, K.H., Elektromagnetische KraftschluJ3-Wellenschaltkupplungen und -bremsen, Schweizer Maschinenmarkt 6 / 6 1 , Goldach/Schweiz. 1 6 . Decker i K.H., Verbindungselemente, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1 9 6 3 . 1 7 . Decker, K.-H., und K. Kabus, Maschinenelemente-Aufgaben, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1 9 6 4 . 1 8 . Decker, K.-H., Festigkeitslehre, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1 9 7 0 . 1 9 . Endter, H., Zahnrader aus gesinterten Werkstoffen, Feinwerktechnik, 3/60.

2 0 . Feighofen, H., Wissenswertes iiber Schmiermittel fiir Gleitlagerungen, Maschine und Werkzeug, 1 8 / 6 2 . 2 1 . Feighofen, H., Neuzeitliche ReibschluB-Zugmittelgetriebe, Die Maschine, 12/63.

2 2 . Feighofen, H., Griines Licht fiir den Schmalkeilriemen, Betriebstechnik, 5/6.

2 3 . Franke, W.-D., Schmierstoffe und ihre Anwendung, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1 9 7 1 .

Literatura

403

24. Frdssel, W., Erkenntnisse aus Schaden in der Gleitlagerpraxis, Maschinenmarkt, 2/64. 25. Glaubitz, H., D a s Problem des Zahnradgerausches, Konstruktion, 10/57. 26. Gobel, E.F., Gummifedern, Springer-Verlag, Berlin 1947. 27. Grebe, O., Magnetpulverkupplung und ihre zukiinftige Anwendung, V D I Tagungsheft 2. 28. Grebe, H. von, Walz- und Gleitlager fiir verschiedene Amvendungsbereiche, Antriebstechnik 9/65. 29. Gro/3, S., Berechnung und Gestaltung von Metallfedern, Springer-Verlag, Berlin/Gottingen/Heidelberg 1960. 30. Hanchen, R., Die Rohrkonstruktion im Kranbau, Deutsche Hebe- und Fordertechnik, 7/62. 31. Hanchen, JR., und K.-H. Decker, Neue Festigkeitsberechnung fiir den Maschinenbau, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1967. 32. Hauser, K., Stirnzahnkupplungen, Der Maschinenmarkt, 7/55. 33. Herhahn, A., Grundsatzliches und Neues iiber Riementriebe, Elektrotechnik 34/63. 34. Hermann, J., Uber den EinfluB auf die Schallabstrahlung von Zahnradgetrieben und konstruktive MaBnahmen zur Gerauschminderung, Industrie- Anzeiger, 11/63. 35. Hertzer, K.H., Die Dauerfestigkeit von Tellerfedern, Maschinenmarkt, 10/62. 36. Herz, A., Gleitlager und Zahnrader aus Kunststoffen, Die Antriebstechnik,4/62 . 37. Illgner, K., Auslegung v o n Schraubenverbindungen fiir statische Zugbeanspruchung, Maschinenmarkt, 5/64. 38. Jetter, H., Neue Klebestoffe und ihre Anwendung, Maschinenmarkt, 4/62. 39. Johnen, H., Hartlotungen bei niedrigen Temperaturen, Das Industrieblatt, 6/60. 40. Kabus, K., Mechanik und Festigkeitslehre, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1973. 4 1 . Klosse, E., Schweij3teehnische Berechnungen, Springer-Verlag, Berlin 1951. 42. Klosse, E., und W. W. Haupt, Gestaltung geschweiBter Stahl-Vollwandtrager, Maschinenmarkt, 12/62. 43. Klosse, E., und W. W. Haupt, Gestaltung geschweiBter Stahl-Fachwerktrager, Maschinenmarkt, 5/63. 44. Klosse, E., und K. Neumann, Gestaltung geschweiBter Rader, Maschinenmarkt, 7/63. 45. Klosse, E., und H. Titze, Gestaltung geschweiBter Stutzen, Maschinenmarkt, 85/64. 46. Kohler, A., Rohrverbindungen fiir geschvveiBte Stahlrohrkonstruktionen, Industrie-Anzeiger, 4/62. 47. Krimianis, T., D a s PunktschweiBen im Stahlbau, Industrie-Anzeiger, 5/62. 48. Lickteig, E., Konstruktive Gestaltung von Schraubenverbindungen, Konstruktion, 4/56. 26*

404

Literatura

49. Linnecken, H., und O. Stenger, Temperatur von Gleitlagern, Konstruktion 2/63. 50. Loeser, H., Berechnung und Belastung von Schrauben, Maschinenmarkt, 8/63. 51. Lohr, F.W., Kupplungs-Atlas, A.G.T.-Verlag, Ludwigsburg, 1961. 52. Lohr, F. W., Neuzeitliche Zahnketten und Zahnkettengetriebe, Die Maschine, 3/62. 53. Lohr, F. W., Das Berechnen von Kupplungen, Die Maschine, 3/64. 54. Mahlke, M., Tellerfedern, Das Industrieblatt, 11/62. 55. Maier, I., Berechnung von Stirnzahnradern, Antriebstechnik, Mainz> 11/64. 56. Matting, A., und E. Rubo, Die Metallklebtechnik in Deutschland, Der Maschinenmarkt, 38/56. 57. Matting, A., und K. Ulmer, Das Metallkleben in der Praxis des In- und Auslandes, Industrie-Anzeiger, 1/63. 58. Meckelburg, H.E., Zur Anwendung des Metallklebens bei AluminiumguBBauteilen, Industrie-Anzeiger, 12/62. 59. Mertin, W., Bronze fiir Gleitlager, Maschinenmarkt, 12/62. 60. Meysenbug, C. M. von, Kunstharzverbundlager, Maschinenmarkt, 4/62. 61. Milovnz, K., Lager und Schmierung, Springer-Verlag Wien 1962. 62. Nass, R., Biegsame Wellen, Konstruktion 4/51. 63. Niemann, G., Maschinenelemente, Bd. 1 und 2, Springer-Verlag, Berlin/ Gottingen/Heidelberg 1961. 64. Pacht, H.O., Gummi- und Stahlfedern als Elemente zur elastischen Lagerung von Maschinen, Maschinenmarkt, Wurzburg, 7/63. 65. Panknin, W., und U. Otzen, Konstruktive Gestaltung von Zug- und Schenkelfedern, Industrie-Anzeiger, 7/55. 66. Petzold, H., und R. Mohr, Verankerungsfreie Aufstellung von Werkzeugmaschinen, Die Maschine, 12/62. 67. Reichherzer, R., Zahnrader aus Kunststoffen, Das Industrieblatt, Stuttgart, 9/61. 68. Reinert, H., Metali mit Kunststoff als Lagerwerkstoff, Maschinenmarkt, 12/63. 69. Reinsch, H.H., Lagerwerkstoff mit eingesintertem Schmiermittel, Maschinenmarkt, 4/64. 70. Roemer, E., Der EinfluB der Temperatur auf das Lagerspiel eines Gleitlagers, Konstruktion, 7/61. 71. Rohs, H.G., Die Anwendung hvdrostatischer Lager im Werkzeugmaschinenbau, Industrie-Anzeiger, 10/62. 72. Riib, F., Moderne Kettentriebe, Eigenschaften und Anwendungsgebiete, Maschinenmarkt, 10/62. 73. Rub, F., Hulltriebe als Antriebselemente im Maschinenbau, KlepzigFachberichte, 6/63. 74. Sass, F., Ch. Bouche und A. Leitner, Dubbels Taschenbuch fiir den Maschinenbau, B d . 1, Springer-Verlag, Berlin/Gottingen, Heidelberg 1963. 75. Schimpke, P . , A. Horn und R. Hanchen; Praktisches Handbuch der gesamten SchweiBtechnik, Springer-Verlag, Berlin 1952.

Literatura

405

76. Schmidt, F., Berechnung und Gestaltung von Wellen, Springer-Verlag, Berlin 1951. 77. Schrimmer, P., und H. Ldsche, Treibriemen, Riementriebe und Treibriemenpriifung, Klepzig-Fachberichte, 1/64. 78. Sievritts, A., Umstellung auf das ISO-Gewindeprofil, DIN-Mitteilungen 4/64, Beuth-Vertrieb GmbH, Berlin. 79. Steinhilper, W., und Ft. Dietz, Betrachtungen zur Auslegung von Riementrieben, Maschinenmarkt, Wiirzburg 1963. 80. Stubner, K., und W. Ruggen, Kupplungen, Carl Hanser Verlag, Miinchen 1961. 81. Thomas, A.K., und W. Charchut, Die Tragfahigkeit der Zahnrader,Carl Hanser Verlag, Miinchen 1971. 82. Trietsch, F.K., Das Kleben von Metallen und seine Anwendung in der modernen Fertigung, Der Maschinenmarkt 57/55. 83. VDI-Richtlinien, Gestaltung und Verwendung von PreBstoff-Gleitlagern, VDI-Verlag, Diisseldorf 1951. 84. VDI-Berichte, Wellenkupplungen, Anfahren, Schvvingungsdampfen, Schalten, Diisseldorf 1963. 85. Weihrich, 0., Stufenlos verstellbare Getriebe in der industriellen Anwendung, Industrie-Anzeiger, Essen, 3/64. 86. Weihrich, 0., Getriebe zur stufenlosen Drehzahlverstellung, IndustrieAnzeiger, Essen, 10/64. 87. Wiegand, H., und K.-H. Illgner, Berechnung und Gestaltung von Schraubenverbindungen, Springer-Verlag, Berlin/Gottingen/Heidelberg 1962. 88. Wiegand, H., K.-H. Illgner und K.H. Beelich, Die Dauerhaltbarkeit von Gewindeverbindungen mit ISO-Profil in Abhangigkeit von der Einschraubtiefe, Konstruktion, 12/64. 89. Willkommen, W. W., Gleit- und Walzlager von besonderem Interesse, Antriebstechnik, 7/64. 90. Winter, H., Entwurf und Berechnung von Zahnradern, Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 1963. 91. Ziesel, K., Moderne Antriebe mit Induktionskupplungen, Maschine und Werkzeug, 23/57. Vonfolgenden 1. 2. 3. 4.

Firmen

vmrden

Kataloge

und

Prospekte

verwendet:

Avdel, GmbH, Langenhagen/Hann. (Blindniete) Carl Bauer, Wuppertal-Cronenberg (Befestigungsschrauben) Christian Bauer KG, Welzheim (Tellerfedern) Heinrich Desch GmbH, Neheim-Hiisten (Reibungs-Kupplungen und Riementriebe) 5. A. Friedrich Flender u. Co., Bocholt (Antriebselemente) 6. Walther Flender GmbH, Diisseldorf-Benrath (Zahnriemen) 7. Fortuna-Werke AG., Stuttgart-Bad Canstatt (Polvgon-Verbindungen) 8. Carl Freudenberg, Weinheim/Bergstr. (Gumrnifedern, Radialdichtringe) 9. Albert Hirth, AG, Stuttgart-Zuffenhausen (Stirnverzahnung) 10. Richard Hofheinz u. Co., Haan/Rhld. (Elektro-Zahnkupplungen) 11. Kerb-Konus-Gesellschaft, Schnaittenbach/Oberpfalz (Kerbstifte, Blindniete)

406 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

Literatura

Ludwig Loeive u. Co., Berlin 21 (Kugelgelenke) Malmedie u. Co., Diisseldorf (elastische Kupplungen) Metalluk, Johann Cawe, Bamberg (Aniaufkupplungen) Mobil Oil AG in Deutschland (Schmierole, Schmierfette, Zahnschaden) Orbis GmbH, Schneidhain/Taunus (Sicherungsringe) Ortlinghaus-Werke GmbH, Wermelskirchen/Rhld. (Reibungskupplungen) Pintsch Bamag AG, But/zbach/Hessen und Dinslaken (Gleitlager, Kessel, Elektr omagnetkupplungen) 19. William Prym-Werke KG, Stolberg/Rhld. (Stifte) 20. RingspannAIbrechtMaurerKG,Ba,dHomburg(Ringf ederSpannelemente) 21. Industriewerke Schaeffler, Herzogenaurach (Nadellager) 22. Friedrich Schulze, Berlin (in Mulco Maschinentechnische Arbeitsgemeinschaft) (Zahnriemen) 23. Adolf Schnorr KG, Maichingen (Tellerfedern) 24. Kugelfischer, Georg Schafer u. Co., Schweinfurt (Walzlager) 25. Siemens AG, Berlin/Miinchen/Erlangen (Buckelschweii3en, Elektrokupplungen) 26 SKF Kugellagerfabriken GmbH, Schweinfurt, und RIV Kugellager GmbH, Frankfurt (Walzlager) 27. Stromag GmbH, TJnna/Westf. (elastische Kupplungen) 28. Vulkan Kupplungs- und Getriebebau, "VVanne-Eickel (elastische Kupplungen) 29. Wippermann jr. GmbH, Hagen-Delstern/Westf. (Rollen- und Zahnketten) 30. Zahnradfabrik Friedrichshafen AG (Elektrokupplungen) 31. Ziller u. Co., Diisseldorf (Nilosringe)

DODATAK

10.

PLANETARNI PRIJENOSNICI

10.1. Karakteristike, upotreba Prijenosnike dijelimo općenito na tzv. standardne i planetarne. K o d stan dardnih rotiraju svi zupčanici samo o k o vlastitih osi, koje su nepomično uložene u kućištu ili postolju. K o d planetarnih nekoji članovi prijenosnika, tzv. sateliti, vrše dva istodobna gibanja, rotiraju uloženi u tzv. držaču, koji također rotira o k o svoje osi uložene u kućištu. Zupčanici čije se osi pokla paju s centralnom osi, nazivaju se sunčani ili centralni zupčanici. Oni mogu imati vanjsko i unutarnje ozubljenje, a m o g u biti čelnici i stožnici. Planetarni prijenosnici nalaze u suvremenim konstrukcijama, k a o što su m o t o r n a vozila, alatni strojevi, transportni uređaji, sve veću primjenu. Snaga koja se dovodi tzv. sunčanom zupčaniku dijeli se na onoliko zupčanika koliko ima satelita. To o m o g u ć a v a niže opterećenje pojedinih zupčanika, a time manje module i p o t r e b n o izravnavanje masa. P l a n e t a r n i m prijenosnicima treba manji prostor. Omogućuju simetrične izvedbe i više prijenosnih omjera. Oni omogućuju prijenos različitih pogonskih okretaja na jedno gonjeno vratilo, o d n o s n o račvanje dovedene snage na više gonjenih vratila. Glavni ležaji svih okretnih članova prijenosnika (osim satelita) nisu radijalno opterećeni. Sile koje se javljaju stvaraju parove sila. To vrijedi samo za prijenosnike sa više od dva satelita. P o g o d n e konstrukcije planetarnih prijenosnika omogućuju i d o b r u iskoristivost. Sunčani ili centralni zupčanik ne treba da b u d e posebno uležišten, jer može biti vođen satelitima. To omogućuje da brzina vrtnje sunčanog zupčanika bude vrlo visoka, do 500 s~ 1 i da se reducira na manju brzinu vrtnje, k a o što je to slučaj kod prijenosnika plinskih turbina. Planetarnim prijenosni cima m o g u s e postići vrlo visoki prijenosni omjeri, d o i = 10000. Svakako d a je u tom slučaju iskoristivost niska. Planetarnim prijenosnicima izvedenim k a o multiplikatori m o g u se na gonjenoj strani ostvariti visoke brzine vrtnje. Planetarni prijenosnici m o g u se izvoditi k a o tzv. diferencijali, tj. mehanizmi sa dva stupnja slobode, koji se upotrebljavaju k o d alatnih strojeva da bi se ubrzala p o v r a t n a (neradna) gibanja, a kod dizalica da bi se omogućio veći broj brzina dizanja.

10.2. Jednostavni planetarni prijenosnici Na slici 404 prikazani su jednostavni planetarni prijenosnici kod kojih su dva zupčanika, 1 i 2, uloženi u držač S. Držač S okreće se oko središta zupčanika s vanjskim ili unutarnjim ozubljenjem, tzv. sunčanog ili centralnog zupčanika 1, s brzinom vrtnje ns. Da bi se mogli računski utvrditi prijenosni

410

IO. Planetarni prijenosnici

omjeri triju gibanja zupčanika, 1 i 2 i držača S, moraju brzine vrtnja n v n2 i ns dobiti odgovarajuće predznake, plus ( + ) za gibanja u smjeru gibanja kazaljke na satu, a minus ( —) za gibanja suprotna smjeru gibanja kazaljke na satu. K o d stožnika određuje se smjer gibanja p r o m a t r a n j e m zupčanika s vrha stošca.

Slika 404. Jednostavni planetarni prijenosnici a) pogon čelnicima, sunčani (centralni) zupčanik 1 s vanjskim ozubljenjem; b) pogon čelnicima, sunčani zupčanik 1 s unutarnjim ozubljenjem; c) pogon stožnicima s vanjskim ozubljenjem.

Zamislimo li da su na sl. 404 sunčani zupčanik 1 i satelit 2 čvrsto po vezani s držačem S, bit će brzine vrtnja o k o osi držača S svih članova j e d n a k i : n s = n 1 = n2. Ako sada zamislimo da zupčanik 2 nije više povezan s držačem S (kao što je to i u stvarnosti), a da zupčanik n 1 stoji, valja se pri okretanju držača S zupčanik 2 po zupčaniku 1. Brzinu vrtnje zupčanika 2 o k o osi vrtnje držača S dobit ćemo a k o brzini vrtnje n s (držača S) d o d a m o ±ns (zjz2). Znak plus odnosi se na vanjsko (sl. 404 a i c), a minus za unutarnje ozubljenje zupčanika 1 (sl. 404 b). Okreće li se sada još i zupčanik 1 brzinom vrtnje n x (zavisno od smjera vrtnje zupčanika 1, bit će smjer vrtnje zupčanika 2 kod vanjskog ozubljenja zupčanika 1 i 2 suprotan, a kod unutarnjeg ozubljenja zupčanika 1 j e d n a k smjeru vrtnje zupčanika 1), porast će brzina vrtnje zupčanika 2 o k o osi držača S još za ±nx (zjz2). I ovdje znak minus označava unutarnje ozubljenje zupča nika 1. K o n a č n a brzina vrtnje zupčanika 2 o k o osi vrtnje držača S bit će, prema tome:

411

10.2. Jednostavni prijenosnici

brzina vrtnje satelita oko osi držača

n2 = ns±ns-^- + nl— z 2

(422) z

z

\ z2J brzina vrtnje satelita o k o vlastite osi za prijenosnike sa slike 404a i c W

2s =

W

2-

W

z2

s = —

K ~ " l )

Z

2

za prijenosnik sa slike 4 0 4 b W

«2 ns «! n2s zv

_ 1

u s - 1 us 1 u s" _ 1 u s z2

2s

=

W

W

L

W

W

2- s=7 ( l- s) Z

2

brzina vrtnje satelita 2 oko osi držača S, brzina vrtnje držača S. brzina vrtnje sunčanog zupčanika 1, brzina vrtnje satelita oko vlastite osi, brojevi zuba sunčanog zupčanika i satelita.

—

Gornji predznaci vrijede za vanjsko, a donji za unutarnje ozubljenje zupčanika 1.

Slika 405. Planetarni prijenosnici sa dva para zupčanika u) prijenosnici s čelnicima i vanjskim ozubljenjem; b) prijenosnici s čelnicima i unutarnjim ozubljenjem; c) prijenosnici sa stožnicima; d) prijenosnici s jednim vanjskim i jednim unutarnjim ozubljenjem

Planetarni prijenosnici, p r e m a sl. 405 imaju najmanje dva sunčana zupča nika. Pri tome može jedan član biti d r ž a n (jedan ili drugi sunčani zupčanik

412

10. Planetarni prijenosnici

ili držač), a drugi gonjen. M o g u biti gonjena i dva člana p o t p u n o neovisno, treći dobiva tada gibanje zavisno od o b a gonjena člana, (diferencijal). Na sl. 405 d prikazan je planetarni prijenosnik sa sunčanim zupčanicima 1 i 3, satelitom 2 i držačem S. Sunčani zupčanik 3 ima unutarnje ozubljenje. Na glavnoj osi okretna su tri člana, 1, 3 i S, s brzinama vrtnji nx, n3, ns. U p r i k a z a n o m primjeru postoje dva stupnja slobode, pa je to diferencijal. Iz brzina vrtnje n v n3, ns, m o g u se dva birati, a treći izračunati iz kinematske zavisnosti f{nx, n3, ns) = 0. Ako se jedan od članova učvrsti u kućištu ili postolju, dobiva se planetarni prijenosnik. J e d n a d ž b a f{nx, n 3 , ns) = 0 može se najlakše riješiti p r e m a prijedlogu Willisa na taj način, da će se p r o m a t r a č planetarnog prijenosnika (sl. 405d) nalaziti na držaču S. On će u t o m slučaju vidjeti planetarni prijenosnik k a o standardni prijenosnik. Relativna brzina vrtnje članova 1 i 3 bit će u odnosu na držač S, (nx — n s ) i (rc3 — ns), a njihov omjer z3/zx. P r i g o d o m pisanja jednadžbe treba obratiti pažnju na predznak. N a i m e , pri d a n o m smjeru vrtnje sunčanog zupčanika 1, u o d n o s u na držač S, [nx — ns), imat će sunčani zupčanik 3, u o d n o s u na držač S, [n3 — n s ) s u p r o t a n smjer gibanja. Prema tome: ———-= —— n3-n, zx

prijenosni omjer ttj u n3 u ns u Zj,

s-1 s_1 s_ 1 z3

(423)

brzina vrtnje sunčanog zupčanika l, brzina vrtnje sunčanog zupčanika 3, brzina vrtnje držača S, brojevi zuba sunčanih zupčanika 1 i 3.

Iz gornjeg proizlazi za diferencijal (424)

zxnx+z3n3 = {zx+z3)ns z3

(•

z-.

(425)

Ako je zupčanik z 3 učvršćen ( n 3 = 0 ) , dobiva se planetarni reduktor u p o g o n u p r e k o sunačnog zupčanika 1, a planetarni multiplikator u p o g o n u preko držača S. U tom slučaju j e : prijenosni

omjer

planetarnog

reduktora /li

Z , +Z-,

Zi

i = ^ - = - ^ = l + ^ ns Zj zj Budući

da je

z3>zx

prijenosni

omjer

n. i=—>2. n

s

Praktički se uzima da je prijenosni omjer u granicama i = 2,5 do 10.

(426)

10.2.

Jednostavni

prijenosnici

413

Brzina vrtnje satelita 2 (zapravo njegov relativni o d n o s p r e m a držaču): relativna brzina vrtnje satelita 2 prema držaču « 2 . =z - ( « i - « J 2

(427)

Ako je n1~0 dobiva se u p o g o n u p r e k o z 3 reduktor, a multiplikator u pogonu preko držača: prijenosni

omjer

reduktora

kod

n1—0

i

pogona

. = = n 3 = z1 + z3 = Z

«s

i +

preko

z3

z1

( 4 2 g ) Z

3

3

Praktički se uzima da je prijenosni omjer u granicama f = 1,1 do 1,7. Za satelit 2 j e : n

brzina vrtnje satelita 2

2 s

z = — - ( % —n s ) z2

(429)

Za planetarne prijenosnike sa dva para zupčanika p r i k a z a n a na slici 405 a, b, c kod kojih je n 2 — n^, s obzirom da zupčanici 2 i 4 imaju zajedničko vratilo, vrijede j e d n a d ž b e [vidi j e d n a d ž b u (422)]: brzina vrtnje satelita 2 i 4 planetarnih prijenosnika sa 2 para zupčanika n2 = n 4 = n s ( n

s

( \

z1\_zi +— nx

1±—

z \

z

lJ

z

2 (430)

z

l ± - ) + - « 3

Iz toga proizlazi: brzina vrtnje vlastite osi n 2

centralnog s = "4s

zupčanika /

z3

i

brzina

vrtnje

satelita

oko

Z1Z4

_ ZiZ4\

ns\ 1 + ± ni \ z2z3 / z2z3 , zi z3

n3 =

«2S = " 4 S = ±

(«S — « l ) = ±

Z2 n2,«4

u s_1

ns u s - 1 ni,«3 u s _ 1 «2s, n4sus-1 zuz3 Z 2 , Z4

(»3

—«s)

(431)

Z4

brzina vrtnje satelita 2 i 4 na zajedničkom vratilu, brzina vrtnje držača S, brzina vrtnje centralnih zupčanika zi i z 3 brzine vrtnje satelita oko vlastitih osi, broj zubi centralnih zupčanika 1 i 3 broj zubi satelita 2 i 4.

Gornji predznaci vrijede za vanjsko, a donji za unutarnje ozubljenje.

414


Tablica 143. Najvažniji tipovi planetarnih prijenosnika s čelnicima i stožnicima

Prijenosni

Oznaka i shema

Jednadžba brzine vrtnje

omjeri za IJ„ = 0

1AI

n

"i • ! —

2 - y •!— J "

s

r, + r , *3

I. ZM n 3 = l 1 In.. z, V z,

n2

Z

2AI

H '4/3

=

— = —

Z

2

f ,

3

2

r

I

n.+—n,=

2

2

_

Z

''l

Z

2

Z

,

Z

l

Z

3

1

2

1+— K

3

/ '!3 =

" i Z

4

\-1 ^

Z

~ l V

"s

3

= — = — r

!

,

I—-IH. z,

l

211

U/3

2-7:

zA

r=r.+r,

r

z

,

« 3 = i J H | /!. z , Z„ V z, z .

Z 4 4 _ ^ 2 ^ 3 _ Z 2 _ l / 3 _ r Z i r4 l

Z

3

Z

w2—-n3 = ( 1 - — 1 « . z., V z.

4

1A

Z

2AA

»1 r

i

_ ^ 3

r s = '', +/•, =

+ r.

r

z

=

i

Z

4

z

2

Z 3 „ (\ • — " 3 = 1 Z 4 V l

_ f 3 Z

4

2=

r

,

Z

-

Z

Z

2

_

' l

1+

" ( -) z

V

, /

2

_ _2 [±_^ 2 r

i

r

4

Z

l

Z

4

«2+-"3 = ( z * V

]

+ - l « . z.

3^l

~~

V

i",

415

10.2. Jednostavni prijenosnici

P r e m a tablici 143, gdje su shematski prikazani najosnovniji tipovi plane tarnih prijenosnika, označuju brojke 1 i 2 jednostepene i dvostepene prijenos nike, a slova A i I vanjsko ili unutarnje ozubljenje sunčanog zupčanika. U jed n a d ž b a m a d a n i m u tablici 143 m o g u biti umjesto broja zuba upisani i polumjeri diobenih kružnica, jer je r- m • z . M o d u l i pojedinih zupčanih parova dvostepenih

i

višestepenih

planetarnih

prijenosnika

ne

moraju

biti jednaki.

Od tipova prikazanih u tablici 143 najčešće se upotrebljava tip 1AI s većim brojem simetrično raspoređenih satelita, uz uvjet da z i + z 3 bude cio broj i djeljiv s brojem satelita. Analitičko rješavanje gibanja može se provjeriti i grafički. Na slici 406 prikazan je način grafičkog rješavanja gibanja planetarnog prijenosnika 1AI. U t o č k a m a d o d i r a pojedinih članova n a n o s e se na odgovarajućim polumjeri ma, nacrtanim u mjerilu, izračunate vrijednosti odgovarajućih obodnih brzina co 3 , u smjeru koji odgovara smjeru (također u mjerilu) v1 = r1-co 3 = 3 vrtnje. Povlačenje zraka 1, 2, 3 i njihova produženja omogućuju da se iz sličnosti t r o k u t a očitaju brzine vrtnje. D o k a z da linija GH na r a z m a k u h od apscise na koju se nanose o b o d n e brzine, predstavlja zaista brzine vrtnje pojedinih o r g a n a prijenosnika, vidljivo je iz slike 406. U

r

r r,

ns--0 i

3/

7>V; 7

0

vm

/ JlL t

*i

a)

L f

t

1

n

2S

1

k

.i

0

Slika 4 0 6 . Plan brzina i brzina vrtnje planetarnog prijenosnika 1 Al, ako se radi o: a) diferencijalu sa dva stupnja slobode; b) prijenosniku pri ns = Q\ c) prijenosniku pri «3 = 0; d) prijenosniku pri ni = 0

Iz sličnosti t r o k u t a r 3 u 3 3 i t r o k u t a h n 3 3\ za točku B dodira satelita 2 i centralnog zupčanika 3, dobiva se o d n o s : ~ = — odnosno h — h rx

d)

Budući da je v 3 — r 3 • n 3 proizlazi da je h=\. P r e m a općoj jednadžbi h-v = r-n dobiva se da linija GH na razmaku h od apscise predstavlja brzine vrtnja pojedinih organa prijenosnika.

416


Jednadžbe u tablici 143, izražene p o m o ć u brojeva zubi, vrijede samo za NULTE parove. Ako su to V-NULTI ili V-parovi zupčanika planetarnih prije nosnika, treba u j e d n a d ž b a m a , a i pri grafičkom crtanju, upotrijebiti polumjere kinematskih kružnica. M o g u ć e je da kod prijenosnika 2AA i 2AI b u d e Z2 = Z4, a da r 2 ^ r 4 . Na slici 407 p r i k a z a n j e planetarni prijenosnik 1 Al s brojevima zubi zx,z2, z 3 na r a z m a k u osi a, pogonskim kutovima zahvatne crte a w l , a w 2 , kod a = 20°. Budući da broj zubi satelita ne utječe na veličinu prijenosnog omjera, smanjuje se njihov broj za 1 do 2 zuba, da bi se omogućio i iskoristio p o m a k profila. Polazi se od z a d a n o g modula, p o m a k a x x (npr. 0,5) i x 3 (npr. nula ili mali pozitivni p o m a k , što poboljšava zahvat). Četiri nepoznanice: a, a w l , w 2 > 2> proizlaze iz četiri slijedeće j e d n a d ž b e : a

x

cos
i (ev a w l - e v a ) 2 tan a

Xi

2

cos a w 2 : •x,=* cc

m •cos a

(ev a - e v a w 2 ) 2 tan a

x2

Zl,

2

2a

aw u ° Z l ,

Z

3

u

X i ,

Slika 407. Planetarni prijenosnik 1 Al na kojem treba izvršiti pomak profila

m • cos a

2a

Z3

ev a, ev a v

(432) (433) (434) (435)

izradni kut zahvatne linije, pogonski kut zahvatne linije, faktori pomaka, brojevi zuba zupčanika, evolventne funkcije izradnog i pogonskog kuta zahvatne linije (vidi str. 516) razmak osi.

a u mm

Odgovarajućom transformacijom m o g u se gornje jednadžbe riješiti.

10.3. Sile, momenti i snage planetarnih prijenosnika s čelnicima 10.3.1. Kada gubici nisu uzimani u obzir Da bi se odredili m o m e n t i p o t r e b n o je nacrtati sile koje djeluju na satelit, a ove moraju biti m e đ u s o b n o u ravnoteži. To su sile koje djeluju na zube u t o č k a m a zahvata i reaktivne sile na držaču. Uzete su u obzir samo o b o d n e k o m p o n e n t e , jer radijalne ne utječu na okretne m o m e n t e . Za prikazani tip 1AI iznosi F i = F 3 , a F t s = F i + F t 3 = 2 F t i . P r e m d a j e n a slici 408b p r i k a z a n o da je rc s = 0, na sl. 408c da je n 3 = 0, a na sl. 408d da je n x = 0, slika djelovanja sila na satelit z 2 ostaje nepromijenjena. To vrijedi i k a d a se sva tri vratila okreću, 408 b. t

t

t

417

10.3. Sile, momenti i snage

P r e m a uvjetima ravnoteže m o r a suma svih m o m e n a t a koji djeluju izvana biti j e d n a k a nuli, s tim da su m o m e n t i koji djeluju u smjeru okretanja kazaljke na satu pozitivni, a oni suprotni negativni: Ti + T3 + Ts = 0

suma momenata pogonski

moment

(436) (437)

T]_—Fa-rx

(438)

Ts = Ft3-r3 = Ftl-ri- —

gonjeni moment T s = — Fls • rs = — Fa • rx yl +— J (439) Ti, T3, Tsu Nm okretni momenti, FlX, F, 3 , F l s u N obodne sile, r l 5 r3, rs u m polumjeri kinematskih kružnica i držača.

Pogonskim momentima o z n a č a v a m o one k o d kojih vektori o b o d n i h sila (na satelit) i odgovarajućih o b o d n i h brzina imaju isti smjer. Gonjenim momen tima označavamo one k o d kojih vektori o b o d n i h sila i brzina imaju suprotan smjer. —--2^

"u

2

4C \S

J-z,

S

n, )

b)

a)

d)

Slika 408. Planetarni,prijenosnik 1AI a) smjer gibanja pojedinih organa ako radi kao diferencijal; b) sile koje se javljaju na satelitu z2 ako je zx pogonski, z3 gonjeni, a «s = 0; c) sile koje se javljaju na satelitu z 2 ako je z x pogonski, S gonjeni, a n 3 = 0 ; d) sile koje se javljaju na satelitu z 2 ako je z 3 pogonski, S gonjeni, a n y =0

Ako se z a n e m a r e gubici, m o r a i suma svih snaga biti j e d n a k a nuli: suma

snaga

P1+P T

pogonska

gonjena

snaga

snaga

t U j , a>3, cy s u rad/s 27 Elementi strojeva

3

+ Fs = 0

(440)

i -cOi + Ta •co3 + T s -aj s = 0

(441)

P1=Ftl--rl-(ol

(442)

P3 = Fl3-r2-oj2 = Fll •r1 — co-.

(443)

Ps=-Fls-rs-os=-Ftl-rx

(444)

snage, kutne brzine.

(^+^)

418

10; Planetarni prijenosnici

10.3.2. Kada se gubici uzimaju u obzir P r e m a jednadžbi (427) satelit 2 vrši relativno gibanje u odnosu na svoju os uloženu u držaču. Z b o g toga se javlja relativno visoka prividna snaga, koja snizuje iskoristivost planetarnih prijenosnika. U k u p a n gubitak snage prijenosnika 1AI, slika 408: gubitak

snage

ILI)

Guk'

(445)

*?Ls,3

obodna brzina satelita oko

vlastite osi (446)

odvedena snaga

F

2 ^

F

i ~

F

(447)

G u k

(448)

^ G u k ^ l U " ^ )

iskoristivost

W u r2 u m/s ^Guk U '2 Iz

n 2s U S r2 u m

fuk:

P,. + P.Guk

(449) 1 +

Guk

ukupna snaga koja se gubi, obodna brzina satelita 2, odvedena snaga, gubici u zubima, gubici u ležajima satelita 2, gubici u ležajima držača i sunčanog zupčanika 3, relativna brzina vrtnje satelita 2, kinematski promjer satelita 2.

10.4. Pregled prijenosnih omjera i mogućnosti planetarnih prijenosnika 1AI i 2AI U tablici 144 d a n je pregled prijenosnih omjera planetarnih prijenosnika 1AI i 2AI. Ako planetarni prijenosnik ima tri vratila, od kojih dva m o g u biti pogonska, a j e d n o gonjeno ili j e d n o pogonsko, a dva gonjena, m o g u se zadržavanjem jed nog od vratila, ili bez zadržavanja jednog od njih, ostvariti 12 različitih kombina cija (vidi tablicu 145). hl3

~l

+ i

Na slici 409 prikazani su p o m o ć u dijagrama prijenosni omjeri Slika 409. Zavisnost prijenosnih omjera ' u k ' f s/3

i u k = l + i;

l

s/3—'

i1/3—

i.

419

10.4. Pregled prijenosnih omjera Tablica 144. Pregled prijenosnih omjera 1AI

Za 1AI je prijenosni omjer standardnog prijenosnika

2AI

c— J

<-=-v--,

HL,

z

3

s

Z

2

za 2AI

Z

3

s

! =

HL

«l

Z4-Zi

2AI

1AI

Nepokretan organ

jednadžba

3 z

veličina

jednadžba

veličina

2,7 do 8

1+Z>-Z>

2 do 12

i

z

1

1

Z3 ' Z2

i

0,65 do 0,88

Zl

1^=1+1

rz4

0,5 do 0,92

1+ — Z3

_

S

V

f3

- 1,7 do

Z

l

V

-7,0

z

Z

Z

3

3

- 1 , 0 do

-11,0

' l / 3 = - '

z

r 4

Tablica 145. Mogućnost ostvarenja kombinacija ulaza i izlaza snage i gibanja

" 3 ==0

=0

« 1 ==

jedno pogonsko dva gonjena

dva pogonska jedno gonjeno

0

ulaz

1

3

1

s

3

s

1 i 3

Izlaz

3

1

S

1

s

3

S

1 i

S

3

3 i 1

S

S 1 i 3

1

3 1 i

S

3 i

S

10.5. Planetarni prijenosnici sa stožnicima Iz poglavlja 10.2, sl. 404 i 405, vidjeli smo da za jednostavne planetarne prijenosnike, planetarne prijenosnike s čelnicima i stožnicima, vrijede za p r o r a č u n prijenosnih omjera iste jednadžbe [(422), (423), (425), (430), (431)]. Pri gradnji vozila nalazi primjenu diferencijal sa stožnicima prikazan na sl. 410, kod kojega postoje slijedeće mogućnosti gibanja: a) Ako se okreću i s t o d o b n o u s u p r o t n o m smjeru zupčanici z x i z 3 , rotira držač S razlikom kutnih brzina co u istom smjeru sa zupčanikom, koji se okreće većom b r z i n o m vrtnje (sl. 410 a). Ako su k u t n e brzine zupčanika Z j i z 3 jednake, n s = 0 . b) O k r e ć e m o li držač S i zupčanik z x u istom smjeru, brzina vrtnje zupčanika z 3 j e d n a k a je dvostrukoj brzini vrtnje držača S, umanjenoj za brzinu vrtnje zupčanika z v Okreće li se z x dvostruko brže od držača S, zupčanik z 3 stoji. 27*

420


c) Okreću li se držač S i zupčanik z x s u p r o t n o jedan drugome, okreće se zupčanik z 3 u smjeru okretanja držača dvostrukom brzinom vrtnje držača, uvećanom za brzinu vrtnje zupčanika zx. O n o Što je rečeno u t o č k a m a b i c vrijedi odgovarajuće i za okretanje držača S i zupčanika z3. a)

• pogon

ns-0

za

'

7

v,

][ n,-

b)

n3>n, n

i>n3

f

n,*n3

C)

za ^ 1

- AH

:0 h

vf0

5

Slika 410. Diferencijal sa stožnicima prikazan planom brzina za slučajeve a) ns = 0; b) nx > n 3 , n3>nl uz isti smjer vrtnje;

c)nl=0

d) Zadržava li se držač, okreću se zupčanici z x i z 3 istom k u t n o m brzinom, ali u s u p r o t n o m smjeru, bez obzira da li se pokreće z x ili z 3 . e) O k r e ć u li se istodobno zupčanici z x i z 3 u istom smjeru ništa ne zadrža vajući, okreće se i držač S u istom smjeru brzinom vrtnje koja odgovara aritmetičkom prosjeku: nx + n3

(410b)

f) Okreće li se zupčanik z 3 , a zadržava zx, okreće se i držač S u istom smjeru, ali s a m o polovinom brzine vrtnje zupčanika z 3 (410c) g) Okreće li se držač S, a zadržava zupčanik z 3 , okreće se zupčanik z x dvostrukom brzinom vrtnje.

11.

TARNI PRIJENOSNICI

11.1. Općenito K o d tarnih prijenosnika prenosi se gibanje od jedne tarenice na drugu samo trenjem dodirnih površina. Z b o g toga može k o d tarnih prijenosnika doći do proklizavanja, a i puzanja. Najjednostavniji oblik t a r n o g prijenosnika su dvije tarenice u obliku valjaka (sl. 411). P o g o n s k a tarenica 1 tlači silom F N na gonjenu tarenicu 2. Time se silom trenja F K — F i = p-FN omogućava prenošenje okretnog m o m e n t a Tj i njegovo pretvaranje u omjeru polumjera tarenica r 2 A*i = i.

Razlikujemo tarne prijenosnike sa: a) konstantnim

prijenosnim

b) s mogućnošću c) s

mogućnošću

omjerom,

kontinuirane promjene prijenosnog reverziranja

omjera,

gibanja.

T a r n i prijenosnici odlikuju se j e d n o s t a v n o m izradom, malim r a z m a k o m osi i niskim troškovima održavanja.

Slika 411. Osnovni principi rada tarnih prijenosnika s paralelnim vratilima

Proklizavanje]Q određena mogućnost zaštite protiv preopterećenja. Konstruk tivno se mogu vrlo jednostavno oblikovati prijenosnici s mogućnošću konti nuirane promjene prijenosnog omjera. N e d o s t a t a k tarnih prijenosnika je puza nje, koje se ne može izbjeći, te p o t r e b a za relativno velikim tlačnim silama, što opet izaziva visoko opterećenje ležaja. Vijek trajanja tarnih prijenosnika i snage koje se m o g u prenositi zavise od svojstava materijala tarenica (tvrdoća, čvrstoća, o t p o r n o s t na trošenje).

422

//.

'icirni

prijenosnici

11.2. Tarni prijenosnici s konstantnim prijenosnim omjerom Služe za prijenos manjih snaga, kod malih r a z m a k a osi. Na slici 412 prikazani su neki primjeri izvedaba prijenosnika s konstantnim prijenosnim omjerom.

a)

b)

c)

cl)

Slika 412. Tarni prijenosnici s konstantnim prijenosnim omjerom a) tarni prijenosnik s tarenicama u obliku valjka; b) tarni prijenosnik sa stožastim tarenicama; c) tarni prijenosnik s pomoćnim tarenicama; d) ožljebljenje tarenice

Na prijenosnicima prikazanim na slici 412 a i b ostvaruje se sila kojom tarenice pritiskuju j e d n a na drugu p o m o ć u opruga. Z b o g toga tarenica na koju djeluje opruga m o r a biti pokretljiva. K o d stožastih tarenica prijenosni omjer i = / i 1 / n 2 = tan a (kod k u t a koji zatvaraju osi vrtnje 90°). Stožaste tarenice trebaju za prijenos j e d n a k o velikog okretnog m o m e n t a manju silu pritiska tarenica. T a r n i prijenosnik p r e m a slici 412 c omogućuje da obje tarenice b u d u čvrsto uležištene, a silu pritiska tarenica stvaraju pomoćne tarenice. Da bi se smanjilo opterećenje ležaja upotrebljavaju se ožlijebljene tarenice, sl. 412c (kut žlijeba a » 3 0 do 40°). Sila pritiska ožlijebljenih

tarenica iznosi;

FA = F'N • sin a/2 FA u N F'N u N

(450)

sila pritiska tarenica, komponenta sile pritiska, koja djeluje okomito na bokove žlijeba,

Slika 413. Tarni prijenosnik s konstantnim prijenosnim omjerom i mogućnošću automatskog prilagođavanja sile pritiska tarenica na snagu koja se prenosi

Suvremene konstrukcije omogućuju da se sile pritiska tarenica automatski prilagođuju visini snage koju treba prenijeti (sl. 413). M o t o r 5 zajedno sa

423

11.2. Prijenosnici s konstantnim prijenosom

p o g o n s k o m tarenicom 1 smješten je na postolje 3 o k r e t n o o k o točke 0 3 . Na d r u g o m slobodnom kraju djeluje nastavljiva opruga 4. D a n o rješenje vrijedi samo za naznačeni smjer vrtnje. Položaj okretišta 0 3 treba birati t a k o da kut (vidi sl. 413) dobiven spojnicom D 0 3 i 02Ox bude veći od kuta trenja Q (kod tarenica s gumenim vijencem a « 4 2 do 45°). Sila opruge FOP dimenzionira se prema sili pritiska tarenica u stanju mirovanja F N O (ta sila iznosi o k o 10 % pogonske sile pritiska tarenica) iz uvjeta ravnoteže: F

F

F O P= ° - ' ' + " ° - ' *

(451)

FOP u N sila opruge, FG u N sila koja proizlazi iz težine FQ = G- g, FNO u N normalna sila koja djeluje na liniji dodira, / j , / 2 , / 3 u m pojedine udaljenosti prema slici. '

Slika 414. Početno i pogonsko stanje tarnog prijenosnika sa sl. 413. a) početak gibanja; b) pogonsko stanje; c) grafičko utvrđivanje sile u ležaju

U početku r a d a (sl. 414a) raste o b o d n a sila m o t o r a FMOT polagano, nastojeći da dosegne veličinu o b o d n e sile p o t r e b n e za savladavanje o t p o r a gonjenog stroja ÔTP . i ^ O T P o d n o s n o sile prianjanja kod stavljanja u pogon FRO). U t o m periodu k a d a FMOT m o r a najprije doseći silu o t p o r a FOTP nastojat će pogonska tarenica 1 da se nekako p o p n e na gonjenu tarenicu, koja još stoji. To će dovesti do nagibanja okretnog postolja u smjeru strelice, o k o okretišta 0 3 (sl. 413). O v o m gibanju doprinosi i moment statora elektromotora s u p r o t a n u početku gibanja momentu rotora. U početku stoji na raspolaganju sila trenja FRQ = = F N O • p. Spomenutim nagibanjem postolja povećava se sila pritiska tarenica, o d n o s n o sila trenja FK = u [FN + FNO), dok ne dosegne FMOT = FOTP ^ FR (sl. 414b).

11. Tarni prijenosnici

424

11.3. Tarni prijenosnici s mogućnostima kontinuirane promjene prijenosnog omjera Na sl. 415 a shematski je prikazan tarni prijenosnik s tarenicama u obliku kružne ploče i u obliku valjka, za razliku od sl. 415 b, na kojoj j e d n a tarenica ima oblik stošca, a druga oblik valjka. Na slikama d a n e su i funkcionalne zavisnosti brzina vrtnje, okretnih m o m e n a t a i o b o d n i h sila od položaja pokretljive tarenice.

a)

b)

Slika 415. Tarni prijenosnici (varijatori) s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera a) tarenice u obliku kružne ploče i valjka; b) tarenice u obliku stožnika i valjka

T a r n i prijenosnik prikazan na sl. 415 a, jednostavna je oblika i nalazi zato primjenu i p o r e d toga što je iskoristivost niska, a trošenje visoko. Pogon može uslijediti bilo od tarenice u obliku valjka bilo od kružne ploče. I kod t a r n o g prijenosnika prikazanog na sl. 415b pogon može dolaziti od stožaste tarenice i od tarenice u obliku valjka. U prvom slučaju (sl. 415a) je brzina vrtnje n 2 proporcionalna recipročnoj vrijednosti x, a u d r u g o m je brzina vrtnje ni proporcionalna r a z m a k u x. Tarenice mogu, osim prikazanih na sl. 415, imati i drugačije oblike. Iz različitih mogućnosti izbora oblika tarenica i njihovog m e đ u s o b n o g položaja treba birati one kod kojih je puzanje, p o t r e b n a sila pritiska tarenica i time izazvano opterećenje materijala, najniže. Na izbor oblika rotacionog tijela tarenica postavljaju se slijedeći zahtjevi: a) Tijelo se m o r a dati u odgovarajuće visokoj kvaliteti lako izraditi. b) Tangencijalno puzanje (vidi 11.4.), koje se posebno k o d prijenosnika s moguć nošću k o n t i n u i r a n e promjene prijenosnog omjera ne m o ž e izbjeći, treba d a j e po mogućnosti što niže. c) Naprezanje materijala na mjestima dodira izazvano silom pritiska tarenica, treba d a j e po mogućnosti što niže.

11.4. Osnove proračuna

425

d) M o r a postojati mogućnost ugradnje više jednakih rotacionih tijela, da bi se povećala mogućnost nastavljanja i prijenosa snage. Jednostavna r o t a c i o n a tijela dobivaju se a k o se za izradu upotrijebe pravci i jednostavne krivulje, koje leže u ravnini u kojoj leži i os vrtnje. Na slici 416 prikazani su prijenosnici dobiveni sparivanjem tarenica jedno stavnih rotacionih oblika (valjci, stošci, skraćeni stošci, kružne ploče ili kugle.)

Slika 416. Razni oblici rotacionih tarenica a) kružne ploče i valjak; b) stožac i šuplji stožac; c) stožac i tanjurasta ploča; d) stožac i šuplji stožasti prsten; e) stožac i prsten;/) stošci i valjak; g) tanjuraste ploče i stošci; h) toroid i kugla; /) toroid i kugla

11.4. Osnove proračuna Svi tarni prijenosnici m o g u se svesti približno na sparivanje stožastih tijela. Dopunski stošci, koji se uzimaju k a o o s n o v a za proračun, dobivaju se t a k o da se pri dodiru, u točki (sl. 417a) provlači kroz točku dodira D, a pri dodiru u liniji (sl. 417b) kroz sredinu linije dodira, zajednička tangenta na rotacionu krivulju. T a n g e n t a prolazi meridijalnim presjekom rotacionih tijela i siječe osi vrtnje u t o č k a m a S x i S 2 . T a n g e n t a je zajednička izvodnica

a) Slika 417. Opći prikaz tarnih prijenosnika s mogućnošću promjene prijenosnog omjera a) prijenosnik s dodirom u točki; b) prijenosnik s dodirom u liniji

U. Tarni prijenosnici

426

d o p u n s k o g stošca i zatvara s osima vrtnje k u t o v e 5 X i <52. Osi vrtnje sijeku se u točki S A pod k u t o m 27. Pri istraživanju može se tarni prijenosnik bilo kakvog rotacionog oblika tijela tarenica svesti na prijenosnik sa tarenicom u obliku punog ili skraćenog stošca. To znači da se i svi rezultati dobiveni istraživanjem tarnih prijenos nika sa stožastim tarenicama m o g u primijeniti na prijenosnike s proizvoljnim oblikom tarenica. Cilindrične i pločaste oblike tarenica treba p r o m a t r a t i k a o specijalne slučajeve stožaca.

Slika 418. Komponente sila pritiska tarenica

Prijenos m o m e n t a od jedne tarenice na drugu vrši se trenjem. Tarenice tlače j e d n a na drugu silom F N . O b o d n a sila F t koju je moguće prenijeti zavisi od sile F N i koeficijenta trenja p: F t = v • F N • /i FN=- —=-7 v ji dt- v p, v p Tj U Nm dx u m

(452) (453)

je stupanj iskorištenja (v = 0,75 do 0,8), je koeficijent trenja, je okretni moment, je srednji promjer pogonske tarenice.

Sa slike 418 vidljivo je da se sila pritiska tarenica razlaže na k o m p o n e n t e koje k a o aksijalne i radijalne sile opterećuju ležaje. Veličine pojedinih k o m p o nenata iznose: FA1 = F

N

• sin SL

F R 1 = FN • c o s č i FN u N ^ A I > Fm u N ^ R I > ^ R 2u N di, 52 u 0

FA2

= F N • cos <52

F R 2 = F N • sin <32

normalna sila, aksijalne komponente sile FN, radijalne komponente sile F N kutovi koje zatvaraju izvodnice stožaca i osi vrtnje.

(454) (455)

427


11.4.1. Elastično i diferencijalno puzanje, brzine klizanja, sile Pri razmatranju brzina koje se javljaju u pojedinim t o č k a m a na liniji dodira (vidi sl. 418) razlikujemo tri slučaja: 1. Točke S l 5 S 2 i S A poklapaju se. 2. Točke S l 5 S 2 i S A ne poklapaju se, ali se ne prenosi ni okretni moment. 3. Točke S l 5 S 2 i S A ne poklapaju se, okretni m o m e n t se prenosi.

Slika 419. Elastično puzanje a) tok elastičnih deformacija površin skih slojeva materijala pogonske i gonjene tarenice; b) tok naprezanja površinskih slojeva materijala tare nica; c) tok brzina pogonske i gonjene tarenice

Ako se točke S l 5 S 2 i S A pokla paju, o n d a su o b o d n e brzine svake točke linije dodira m e đ u s o b n o jed a.fQn=kul kontakta nake. Pri t o m e dolazi kod prijenosa i ;kut klizanja okretnog m o m e n t a do tzv. elastičnog puzanja. Na sl. 419a pokazan je tok elastičnih dejormacija površinskih slojeva materijala tarenica izazvanih napreza njem površinskih slojeva. Naprezanja (sl. 419b) ne mijenjaju se u točki 1 početka d o d i r a (sl. 419a) nego tek od točke 2, k a d a sila trenja preostale površine nalijega nja, d a n a k u t o m a k , postane manja od o b o d n e sile. Na sl. 419c prika zan je tok o b o d n i h brzina pogonskog i gonjenog zupčanika, iz koje se vidi da gonjeni zupčanik zaostaje za pogonskim, dolazi do tzv. elastičnog puzanja. Veličina puzanja je ovisna od elastičnih svojstava materijala i veličine o b o d n e sile koju treba prenijeti. Z b o g elastičnog puzanja, koje iznosi 0,5 do 1% o b o d n e brzine, prijenosni omjer ne odgovara više omjeru gonjene i pogonske tarenice. Budući da je elastično puzanje relativno nisko, može biti i zanemareno. To znači da se može iz geometrijskih veličina odrediti prijenosni omjer. O b o d n a brzina u dodirnoj točki D (sl. 4 1 1 ) , u sredini dodirne linije, proizlazi iz: K

f Dl

—

l —

Vrti D2' —

T

OJ-

d2

co,

OJ

d.

OJX = -

2

dx

vD2n u m / s obodne brzine u sredini dodirne linije, dy, d2 u m promjer tarenica, a> 1 5 co2 u rad/s kutne brzine tarenica

(456) (457)

428

//.

Tarni

prijenosnici

Ne poklapaju li se točke S l 5 S 2 i S A , o b o d n e brzine j e d n a k e su tada s a m o u jednoj točki linije dodira. Tu točku nazivamo kinematskom točkom, a označujemo sa C. U svim ostalim t o č k a m a dodirne linije o b o d n e brzine m e đ u s o b n o su različite, pa nastaje tzv. diferencijalno puzanje. Posljedica ovog puzanja je trenje i gubici trenjem na mjestima dodira, čak i a k o se ne prenosi okretni m o m e n t . Slika 420 prikazuje odnose brzina tarnog prijenosnika sa stožastim tareni cama, a k o se ne prenosi okretni m o m e n t . U t o m slučaju je brzina dodirne točke D j e d n a k a za obje tarenice, pa u toj točki ne dolazi do klizanja.Ako se točka dodira D poklapa se kine m a t s k o m t o č k o m C,' o n d a je co. co-

d,

D-dodirna točki C=kinematska točka

Slika 420. Brzine klizanja tarnog prijenosnika sa stožastim tarenicama

Najveće brzine klizanja javljaju se na o b a kraja dodirne linije i moraju biti zbog ravnoteže m e đ u s o b n o jednake. Brzine klizanja m o g u se izračunati iz geometrijskih o d n o s a obiju stožastih tarenica. U

^kmax

U

kmax

(458)

l max

sin dl)col-(ro2 + 1^ sin S2 ) c o 2

=

sin 52 ma x

coD=cOi

sin d x

u K m a x u m/s u

m

i>2max / r 0 l , ro2 u m /D u m a>!, co2 u rad/s <515 <52 u ° a>D u rad/s i D]raai,

s

:

—

(459) (460)

(461)

maksimalna brzina klizanja, maksimalne obodne brzine, srednji promjer stožastih tarenica, duljina linije dodira, kutne brzine tarenica, kut koji zatvaraju izvodnice dodirnih stožaca i osi vrtnje, je kutna brzina oko dodirne točke D i oko kinematske točke C. prijenosni omjer.


429

Da bi se dobila slika o toku brzina pri prijenosu o k r e t n o g m o m e n t a u slučaju diferencijalnog puzanja, moraju biti uzete u obzir i sile u dodirnoj točki. Z b o g lakšeg razumijevanja pretpostavljamo u početku da djelovanjem kontaktnih pritisaka ne nastaju elastične deformacije d o d i r n e linije, znači, pret postavljamo da je dodir u liniji. Na slici 421 prikazani su odnosi brzina i sila na mjestu dodira kad se m o m e n t ne prenosi. Pretpostavljamo da će se opterećenje ravnomjerno rasporediti po liniji dodira. Brzine klizanja daju, zajedno s opterećenjem po jedinici širine, sile trenja pojedinici širine: F r

FR u N

F N < / i

(462)

sila trenja

Sila trenja na sl. 421c djeluju iznad i ispod kinematske točke u suprotnim smjerovima, s obzirom da trenje djeluje suprotno smjeru o b o d n e brzine. Na slici 421c vidljivo je da se sile trenja proizašle iz diferencijalnog puzanja, troše u k u p n o na trenje koje odgovara trenju kod bušenja. Iz toga proizlazi da se tareni c a m a može prenositi okretni m o m e n t ako se smanje sile trenja, koje nastaju k a o rezultat diferencijalnog puzanja, a djeluju s u p r o t n o smjeru o b o d n e sile. Da bi se to postiglo ne smije se kinematska točka C poklapati sa dodirnom t o č k o m D. Time se mijenjaju odnosi brzina i sila uzduž linije dodira. Na slici 422 vidi se k a k o treba da su raspoređene sile trenja i brzine klizanja da bi se ostvarila mogućnost prijenosa okretnog m o m e n t a . Prijenos o b o d n e sile moguć je p r e m a t o m e a k o se kinematska točka C pomiče ka točki Sj (vrhu stošca pogonske tarenice). U o d n o s u na središte linije dodira D m o r a postojati uvjet vm^vn2- To znači da će u toj točki

430


doći do apsolutnog klizanja vkD = vD1 — vD2. Specifično klizanje, o d n o s n o puzanje, definirano je o d n o s o m : specifično

Y

k max

V

Dl

~

klizanje, V

D 2

V Dl

fD1, vD2 u m/s

>0

puzanje (463)

obodne brzine do dirne točke

Slika 422. Sile trenja i brzine klizanja kada postoji mogućnost prijenosa određene obodne sile

O b o d n a brzina pogonske tarenice veća je u točki D nego o b o d n a brzina gonjene tarenice. O z n a č i m o li sa 1^Q duljinu za koju je p o m a k n u t a točka C od središta linije dodira D, a sa / F duljinu za koju je p o m a k n u t a t o č k a djelovanja sile od središta linije dodira, d o b i v a m o p r e m a slici 422: FN-/I

^ ' FN

D

1

FN u N Fl u N /D u m /^g u m lF u m v p

(465)

=v

2^DC =

2"

(464)

(466)

V

normalna sila, obodna sila, duljina linije dodira, duljina za koju je pomaknuta točka C od središta linije dodira D, duljina za koju je pomaknuta točka djelovanja sile od središta linije dodira, stupanj iskorištenja, koeficijent trenja.

Za prikazani pojednostavnjeni primjer m o ž e se p r e m a tome odrediti položaj kinematske točke, hvatišta sile, stvarni prijenosni omjer, puzanje u točki dodira, te gubici. U kinematskoj točki n e m a klizanja, što znači da su o b o d n e brzine jednake. Stvarni prijenosni omjer može se izračunati p o m o ć u odgovarajućih promjera: stvarni prijenosni omjer

.

COI

i=—=

©2

R02 — LNČSMD2

——.

roj-ZocSind!

(467)


431

uvrstimo li r02/roi = u d o b i v a m o :

prijenosni

omjer

i=

u — — sin <5'oi

(468)

1-^sin^

1—^sind, specifično klizanje, puzanje

u r oi> ro2 u m fgc u m
C'-

'oi l

DC

r

02

(469)

sin <5-

prijenosni omjer izražen odnosom rQ2/rov srednji promjer stožastih tarenica, duljina za koju je pomaknuta kinematska točka C od središta dodira, kutovi izvodnica dodirnih stožaca i osi vrtnje. bi

cl

Slika 423. Stožaste tarenice s dodirom u liniji a) dimenzije potrebne za proračun; b) dodirna površina fex/D; c) mjere na dodirnoj površini

O v o što je do sada p o k a z a n o odnosilo se na pojednostavnjeni model. Stvarno su odnosi z n a t n o kompliciraniji, jer pri d o d i r u dviju zakrivljenih ploha pod opterećenjem mijenja se dodir u točki ili liniji zbog deformacije u dodir površina. Što je opterećenje više, a m o d u l elastičnosti niži, to će biti šira

432

//.

Tarni

prijenosnici

deformaciona površina dodira, a time će manje odgovarati p o k a z a n i m pojedno stavnjenim odnosima. Stvarne vrijednosti brzina i pritisaka u pojedinim t o č k a m a površina d o d i r a m e đ u s o b n o su različite i po smjeru i po veličini, pa nastalo trenje izaziva i odgovarajuće sile i m o m e n t e . Z b o g toga su različiti izvodi za utvrđivanje kinematske točke i udaljenosti pravca djelovanja rezultantne o b o d n e sile od točke dodira D. Pri dodiru dviju stožastih tarenica deformirana površina je približno p r a v o k u t n a oblika, a raspodjela kontaktnog naprezanja po širini deformirane površine nije ravnomjerna (sl. 423). Sile trenja ne leže više sila može se dobiti samo sila d F , koje se javljaju na dobiti stupanj iskorištenja

s a m o u smjeru o b o d n e sile. Rezultantna o b o d n a integriranjem parcijalnih elementarnih o b o d n i h elementarnim površinama dA, o d n o s n o može se v:

JdF, stupanj iskorištenja

V

=A

(470) 1 dFN•u o

d F t = p • dA • u • cos ep dF, u N dFN ' / i u N p u N/mm 2 dA u mm 2 p

elementarna obodna komponenta sile, elementarna komponenta sile trenja, kontaktno naprezanje, elementarna površina dodira, koeficijent trenja, vidi sl. 423.

Rješenje gornjih jednadžbi nije moguće. Z a t o se, polazeći od predvi đenog p o m a k a kinematske točke, utvrđuje bilo grafički bilo grafičko-numerički o b o d n a sila i ostale potrebne vrijednosti. Sve to unosi se u dijagram, iz kojeg se u zavisnosti od elastičnom deformacijom dobivene površine dodira p (lo/b kod pravokutnika i a/b kod elipse) i stupnja iskorištenja v = —— m o g u u•FN očitati l~č/lD i /F//D. Na slici 423 vidi se da svako odstupanje izvodnice dodirnog stošca (D'D') od izvodnice kinematskog stošca ( S A C ) daje na dodirnoj površini b • l D d o d a t n o klizno gibanje i t o : a) okretno klizno gibanje (diferencijalno puzanje) oko kinematske točke C (ako se vrhovi stožea S l 5 S 2 ne poklapaju sa sjecištem osi vrtnje S A , b) tangencijalno klizno gibanje (elastično puzanje) zbog površinskih slojeva koje izaziva o b o d n a sila F\.

elastičnih

deformacija

11.4.

Proračun

tarnih

433

prijenosnika

11.5. Proračun tarnih prijenosnika 11.5.1. Proračun kontaktnih naprezanja Na dodirnim površinama dolazi djelovanjem opterećenja do kontaktnog naprezanja. Prekoračenjem kontaktne čvrstoće nastaje pojava rupičavosti (pitting). Diferencijalnim i elastičnim puzanjem dolazi do trošenja, pa je vijek trajanja

time ograničen. Osim toga, trenjem se razvija toplina na mjestima dodira, koja može dovesti do nedopuštenog zagrijavanja na mjestima dodira. Zato se tarne prijenosnike treba proračunati na kontaktna naprezania. na trošenje i na zagrijavanje. Kontaktna

naprezanja računaju

Kontaktna naprezanja

se

po

p H =0,42

Hertzovoj jednadžbi: F •E N

/

(471)

^Pmov

p H N/mm 2 maksimalna kontaktna naprezanja površine dodira, p D d o p N/mm 2 dopuštene vrijednosti dinamičke izdržljivosti kontaktnih naprezanja za razne kombinacije materijala tarenica (vidi tab. 146), FN u N sila kojom su tarenice međusobno pritiskivane, E u N/mm relativni modul elastičnosti, lD u mm duljina deformirane dodirne površine, Q u mm relativni polumjer zakrivljenja tarenica u presjeku okomitom na liniju dodira D'D' (sl. 423).

relativni modul elastičnosti

E •E

E=2 —

E1+E2

—

(472)

gdje su Ex i E2 moduli elastičnosti pojedinih tarenica, relativni polumjer zakrivljenja polumjeri zakrivljenja

Q = ——^—-—, - = — + — 1/Qi + VG2 Q QI 6 2

dopunskih

stožaca (vidi r

oi

sl.

(473)

423) r

o2 Q2= • c

Qi=-—j-,

sin

sind2

Tablica 146. Vrijednosti modula elastičnosti £, specifičnog rada trošenja M4, dopuštenog kontaktnog naprezanja, koeficijenta trenja Sparivanje guma/čelik ili guma/sivi

materijala lijev

prešane plastične mase u odnosu na čelik ili

E N/mm 2

PHdop

N/mm2

Nmm/mm

3

podmazivanje

40

1,2

0,8

17- IO7

bez

8000

53

0,4

1 • IO7

bez

210000

1000

0,2

sivi lijev kaljeni čelik u odnosu na kaljeni čelik

7q 28 Elementi strojeva

625 • IO

7

ulje

434


širina

elastično

deformirane

površine

b = 3,04

r

N "

Q

(474)

Ako obje tarenice imaju oblik valjka (sl. 411): «51=0,

<5 2 =0

Ako j e d n a tarenica ima oblik valjka, a druga oblik kružne ploče (sl. 424): <52 = 180, ^ = 0 , - =

Q

I

C

1 :

r

oi

1

00

1

r

oi

(475)

Slika 424. Tarni prijenosnik s jednom tarenicom u obliku valjka, a drugom u obliku tarne ploče

Pri dodiru u točki p r o r a č u n k o n t a k t n o g naprezanja je kompliciraniji. Treba, naime, uzimati u obzir zakrivljenje u dvije ravnine. M a k s i m a l n o naprezanje javlja se u sredini elipsaste površine d o d i r a sa poluosima a i b (sl. 425), a p a d a od m a k s i m u m a na sredini na sve strane do nule, na rubovima elipsaste površine.

Slika 425. Skica za proračun tarenica s dodirom u točki, Qi i Q2 SU polumjeri zakrivljenja u glavnoj ravnini I (rav nina okomita na ravninu papira), Q3 i Q 4 su polumjeri zakrivljenja u glavnoj ravnini II (ravnina papira)

Za p r o r a č u n ovakvih slučajeva treba se koristiti p o d a c i m a iz literature.

11.5.2. Proračun trošenja Za p r o r a č u n trošenja polazi se od gubitka snage koja se troši trenjem na dodirnoj površini. I ovdje se zbog lakšeg razumijevanja polazi od pojedno stavnjenog modela. Na slici 426 prikazane su brzine klizanja i opterećenje.

435

.5. Proračun tarnih prijenosnika

P r e m a sl. 426 iznosi: snaga

trenja

FN-u + bc

'i ' )2

D

-V

DC

+

(476)

DC

2

(477) (478) ^DcV

faktor /cuma

brzina

dodirne

točke

(479)

co D =o)i (sin 5! ±sin (52/u)

(480)

P r e d z n a k minus ( —) vrijedi a k o su vrhovi stošca na jednoj strani točke D, p r e d z n a k plus ( + ) a k o su vrhovi stošca s obje strane t o č k e D. O d n o s snage koja se gubi P R i dovedene snage P y jeste stupanj g u b i t a k a : stupanj

gubitaka

G

3

(481)

pogonska

snaga

P1 = Fl-v1 =

v

stupanj

gubitaka

gubitaka

FNP- ' ' d ^ i ( V

Slika 426. Raspored brzina klizanja i opterećenja za dodir u liniji

(482)

FNu-rol-co1

stupanj

G=

= Fl-rQ1-co1

-

I

s

m

<5i ±sinr5 2 /u)

V / ^ 0 1 ' » 1

sin

sin r3 2 \

/ . „ sin G = — qR sin ±/n

r

(483)

(52N

(484)

oi

1 faktor G PR Pt F w/

u u u u

gubitaka

W W N m/s

CL«! U rad/s 28*

,

4(1+v2)

stupanj gubitaka snaga trenja dovedena snaga obodna sila (vidi sl. 411.) obodna brzina tarenice polumjer pogonske tarenice (vidi sl. 423.) kutna brzina pogonske tarenice

1/1

^

(485)

436

//. Tarni prijenosnici

stupanj iskorištenja, = normalna sila (vidi sl. 418) koeficijent trenja kutovi koje zatvaraju izvodnice stožaca i osi vrtnje prijenosni omjer r02/r01 2 faktor, = ( ] - v ) / 4 duljina linije dodira (vidi sl. 420, 421, 422, 423) faktor gubitaka (vidi jednadžbu 485)

FN u N V-

<5i, $ 2 " u q /D u m 4R

F a k t o r gubitaka q K m o ž e se približnom točnošću izračunati iz stupnja b . b iskorištenja v i o d n o s a — k o d p r a v o k u t n e površine dodira, ili o d n o s a - kod a D eliptične površine dodira. ^ Za dodir u liniji k o d j a k o uskih površina d o d i r a za o d n o s — < 0 , 2 , glasi:

Ir

(486) Za pravokutne d o 2,5), sl. 427 a:

površine

dodira (u

granicama v = 0 , 8 5

do

0,4,

a — = 0,4 'D

(487)

qRD= /i f 0,26 £ + 0,38

Za eliptičke površine dodira (u granicama v = 0 , 8 5 do 0,4, a - = 0 , 4 do 2,5), a sl. 427 b : qRE=

A

(488)

(0,28 ^ + 0 , 2 5

Da bi se utvrdilo trošenje, polazi se od postavke da je za trošenje jedinice volumena p o t r e b n o obaviti određeni rad. Taj rad zavisi od materijala i podmaziva nja. M o ž e m o pisati:

I

a)

1

AV- WT = PR - t = Ad • A - WT (489)

b)

AV u mm 3 WT u Nmm/mm 3 P R U Nmm/s t u s Ab u mm A u mm 2

Slika 427. Površine dodira dobivene elastičnim deformacijama materijala tarenica a) pravokutna površina dodira; b) eliptična površina dodira

Iz gornje j e d n a d ž b e moguće je izračunati (habanje) određene debljine Ab tarenice: t=

A5AWT

vrijeme

A5-A-WT G P i

volumen trošenja, specifični rad trošenja, snaga trenja vrijeme trajanja pogona, debljina istrošenog sloja, površina trošenja.

potrebno

za

trošenje

(490)

11.5.

437

Proračun tarnih prijenosnika

A5-A-WT t

=

*D

D

r0i

(491)

7

i

(

•

, sin ( 3 u

e

V

2

\

)

Ako se želi izraziti vijek trajanja L\ u satima, j e d n a d ž b a glasi: vijek trajanja

Lh=

^ -— —^- (sati) (492) i / i r\9 T) b • ( • * , s i n d 2 \ 3,6 • l ( r • P x —
oi

u h A<5dop u mm 2 A u mm Nmm WT u mm Pj u kW /D u mm r Q1 u mm <5oi,<5o2 u ° u

\

u

J

vijek trajanja u satima, dopuštena debljina trošenja tarenica, površina dodira tarenice, specifični rad trošenja (vidi tablicu 146), snaga koja se dovodi, duljina linije dodira, srednji promjer pogonske tarenice, kutovi izvodnica dodirnih stožaca i osi vrtnje (vidi sl. 411,423,424,425), prijenosni omjer,

Predznak plus ( + ) odnosi se na slučaj k a d a su vrhovi stošca samo na jednoj strani sredine dodirne površine D, a minus ( —) a k o su vrhovi stožca s obje strane točke D. Vijek trajanja može se birati zavisno od primjene, učestalosti i održa vanja prijenosnika između 1 ^ = 1 0 0 do 10000 sati. Mjera dopuštenog trošenja tarenica A < 5 ravna se pri upotrebi obloga od gume ili od plastike p r e m a debljini same obloge i može da iznosi 0,66 do 0,75 debljine obloge. K o d tarnih prijenosnika s mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera i tarenicama bez obloge z l < 5 5^0,5 mm. Površina trošenja je A = do - ti • Id S time, da se u p r o r a č u n u uzima o n a površina koja pruža manji otpor trošenju. To znači da se uz isti materijal obiju tarenica uzima manja. K o d tarnih prijenosnika s mogućnošću k o n t i n u i r a n e promjene prijenosnog omjera p r o r a č u n a v a se najopterećenije mjesto, što znači da se za d0i uzima najmanji promjer koji se javlja pri premještanju položaja tarenice. dop

dop

11.5.3.

Proračun zagrijavanja

P r o r a č u n zagrijavanja dobiva se iz toplinske bilance. N a i m e , a k o se sredstvo za podmazivanje ne hladi m o r a se cijela razvijena količina topline trenja odvesti preko površine kućišta. To znači: (493)

^RI =^TA

snaga koja se troši trenjem P R 1 = GP, = P ^ q

K r

oi

(sin

5t ± \

)

=

a

T u

A

• A K (t, -12)

(494)

438

U. Tarni prijenosnici

l•

l

r,

D

h = površine h

= a

PR1 u VV u ^*TA W F, u W G qR aTA u

TA

TA

S i l 1

M (495)

-+ h

'

kućišta -

^

(496)

-+h

'

snaga koja se troši trenjem na jednom tarnom mjestu, snaga (toplina) koja se odvodi površinom kućišta, snaga koja se dovodi, stupanj gubitka na mjestu trenja, faktor gubitka izračunava se, zavisno od oblika površine dodira, prema jednadžbama (486), (487) i (488),

VV Jv * m

i

-A a

temperatura

5

2

t, u K t2 u K Ak u m2

koeficijent prijelaza topline [vidi u 5.2.5 jednadžbu (184)], temperatura na površini kućišta, temperatura okolnog medija. površina kućišta (izračunava se iz crteža).

Ako u prijenosniku ima više tarnih mjesta, dobiva se u k u p n a snaga koja se troši trenjem iz s u m e : ukupna snaga koja se troši trenjem PR = PRI + P*2+

•••

(497)

+P*n

11.5.4. Iskoristivost Ukupna iskoristivost dobiva se k a o p r o d u k t parcijalnih iskoristivosti mjesta prijenosa snage i iskoristivosti ostalih mjesta trenja: ukupna iskoristivost Iskoristivost tarnih mjesta stupnja g u b i t a k a : iskoristivost

tarnih

n T preko kojih se prenosi snaga proizlazi iz mjesta

^ = 1 - 0 = 1 - ^ ( 3 ^ 5 , ±™±*l) q G

(498)

nuk=nT-nL

R

stupanj gubitaka, = P R / P i , vidi (481), (484) i (485).

Iskoristivost pojedinog

ležajnog mjesta (za valjne ležaje):

^ = 0,99 do 0,995

(499)

11.6. Materijali za

439

izradu tarenica

11.6. Materijali za izradu tarenica Tarenice od metala (čelik/čelik) trebaju zbog niskih koeficijenata trenja (/i % 0,04 do 0,08, p o d m a z i v a n o uljem) biti m e đ u s o b n o tlačene visokim silama, što dovodi do visokih opterećenja ležaja. Najčešća u p o t r e b a sparivanja čelik/ čelik je kod tarnih prijenosnika, s mogućnošću kontinuirane promjene prijenos nog omjera. Omogućuju prijenose velikih snaga, uz male gubitke i duži vijek trajanja, jer visoka k o n t a k t n a opteretivost i o t p o r n o s t protiv trošenja podnosi visoke sile m e đ u s o b n o g tlačenja tarenica. K a o materijal dolazi u obzir kaljeni čelik sa H R C = 6 0 , najfinije obrađen. Tarenice su podmazivane uljem. Ako je diferencijalno puzanje nisko, tarenice m o g u da rade i nasuho. Tarenice od sivog lijeva rade t a k o đ e r nasuho. Sivi lijev je u prednosti a k o su tarenice komplicirana oblika ili velikih dimenzija. D o p u š t e n a k o n t a k t n a naprezanja tarenica od sivog lijeva niža su od onih koji vrijede za čelik. K o m b i nacije SL/SL vrlo su rijetke. Najčešće se sivi lijev kombinira s gumom ili prešanom plastičnom masom. Tarenice od g u m e sparivane s tarenicama od čelika ili sivog lijeva imaju vrlo visok koeficijent trenja (/i«0,8, kod r a d a nasuho), pa sila m e đ u s o b n o g tlače nja tarenica može biti niska. T a r n i prijenosnici s j e d n o m tarenicom od gume, a d r u g o m od čelika ili sivog lijeva rade veoma tiho, ali su mogućnosti prijenosa snage

a)

b)

c)

Slika 428. Tarenice od gume a) navulkarizirani gumeni prsten (1 je tijelo kotača, 2 prsten od gume); b) tarenica od gume s ulošcima od čelične žice (i tijelo kotača, 2 prsten od gume, 3 podloga, 4 žičana jezgra); c) uređaj za naprešavanje (7 prsten za uprešavanje, 2 prsten od gume (tarni), 3 prsten za širenje, 4 tijelo kotača)

dosta ograničene. Najčešće se upotrebljavaju za tarne prijenosnike s k o n s t a n t n i m prijenosnim omjerom. Diferencijalno puzanje treba d a j e nisko. Z b o g velike dejormacije tarenica od gume nastaje jako zagrijavanje. Sila m e đ u s o b n o g tlačenja tareni ca zavisna je od veličine deformacionog r a d a pretvorenog u toplinu i dopuštenih t e m p e r a t u r a (oko 60 do 70 °C). Uobičajenu izvedbu tarenica od gume prikazuje sl. 428 ( D I N 8220). Na slici 428 a gumeni prsten je navulkaniziran na glavinu,

440

//.

Tarni

prijenosnici

(za manje i srednje pogone), a na sl. 428 b gumeni prsten s ulošcima od čelične žice navučen je prednaprezanjem na glavinu (za velike pogone). Na slici 428 c prikazan je uređaj za naprešavanje. O d n o s širine p r e m a debljini obloge, p o t r e b a n da bi se dobila najpovoljnija mogućnost odvođenja topline, nađen je pokusima. prsteni

od

gume

(etične glavine

b)

Slika 429. Tarenica od gume a) više tarenica poredanih jedna pored druge; b) više gumenih prstena navučenih na glavinu veće širine

Ako je za prijenos okretnog m o m e n t a p o t r e b n a veća širina, o n d a se k o d oblika 428a mon tira više tarenica, j e d n a pored druge, sl. 429a, a k o d oblika 428b više prstenova navlači se na širu glavinu, 429b. D o p u š t e n u silu m e đ u s o b n o g tlačenja tarenica svedenu na projekciju površine {FÂoJdx • l0) u zavisnosti od o b o d n e brzine, prikazuje sl. 430, dobivena po kusima.

nog omjera sastavljen naizmjenično od Slika 430. Odnos — 2E u zavisnosti od obodne brzine stožaste i lončaste ploče s tarnom oblo zi • h gom. Međudio je pokretan

G u m a koja se upotrebljava za tarenice tvrdoće je 80 do 90 Shorea, velike je otpornosti na trošenje, a postojana je p r e m a temperaturi i starenju. Materijali tarenica m o g u biti i plastični materijali (slojeviti prešani materi jali tipa 2081 do 2083, D I N 7735), laminati prešanog drveta (lignojol), koji se sparuju s tarenicama od čelika ili sivog lijeva. Koeficijent trenja p, iznosi kod mekših vrsta j U » 0 , 4 5 , kod tvrdih ^ » 0 , 4 . Upotrebljavaju se kao tarenice za tarne prijenosnike s k o n s t a n t n i m prijenosnim omjerom, te k o d nekih iz vedaba prijenosnika s mogućnošću k o n t i n u i r a n e promjene prijenosnog omjera. Na slici 431, 432, 433 prikazane su neke konstrukcije tarnih prijenosnika (varijatora).

11.6.

Materijali za

izradu tarenica

441

Slika 431 pokazuje prijenosnik sa dvije stožaste ploče i dvije koso postav ljene pokretljive lončaste ploče Prym SK prijenosnika, za snage od 3 do 7,5 kW. Opseg moguće promjene prijenosnog omjera kreće se od 1 do 10.

Slika 432. Globoidni prijenosnik s mogućnošću konti nuirane promjene prijenosnog omjera s okretljivim tanjurastim pločama 1 pogonsko- vratilo; 2 globoidna pogonska tarenica; 3 okretljive tanjuraste ploče uležištene u kućištu; 4 gonjena tarenica; 5 gonjeno vratilo; 6 osovine okret ljivih tanjurastih ploča

Slika 433. Tarni prijenosnik s kuglama (Kopp-varijator) 1 pogonska stožasta tarna ploča; 2 kugle s promjenljivim osima; 3 gonjena stožasta tarna ploča

Na slici 432 prikazan je tzv. globoidni prijenosnik. Pogonska i gonjena tarenica imaju oblik globoida. K a o element za prijenos služe okretljive ploče. Takvi prijenosnici imaju d o b r u iskoristivost, a upotrebljavaju se za prijenos snage od 0,1 do 7,5 kW, s opsegom promjene prijenosnog omjera 1:5 do 1:10. Na sl. 433 prikazan je tarni prijenosnik, k o d kojeg su između pogonske i gonjene stožaste tarne ploče raspoređene po o b o d u kugle, koje se okreću na pogonskim osima. Upotrebljavaju se za snage od 0,18 do 12 kW, s opsegom moguće promjene prijenosnog omjera 1 do 9 (z'min = l/3, / m a x = 3).

12.

KOČNICE

12.1. Općenito Kočnice služe za smanjenje brzine gibanja pokretnih masa, za njihovo zaustavljanje, reguliranje ili za opterećenje p o g o n s k o g stroja na p o k u s n o m stolu. Kočenje se može ostvariti mehaničkim trenjem čvrstih tijela, posebnim uvjetima strujanja tekućina i plinova, te silama magnetskog polja. Za vrijeme gibanja pretvara se u kočnici rad u toplinu. Svaka uključno-isključna spojka može biti upotrijebljena i k a o kočnica. U t o m slučaju m o r a jedino postojati mogućnost da se m o m e n t preuzima od strane spojke, koja stoji. U gradnji t r a n s p o r t n i h sredstava s električnim p o g o n o m koristimo se često električnim kočenjem. U t o m slučaju dobiva m o t o r p o g o n k a o generator. Energija dobivena kočenjem pretvara se u o t p o r n i k u u toplinu ili se k a o električna energija vraća u mrežu. Tim načinom postiže se sigurno kočenje s mogućnošću regu lacije. Tablica 147. Izvedbe tarnih kočnica Pojasna kočnica

Čeljusna kočnica s unutarnjim čeljustima

s vanjskim čeljustima

vanjska

unutarnja

Princip djelovanja

Položaj kočionih površina u odnosu na tarne površine

Pi

Q

čeljusti

pojas

cilindar

cilindar

Oblici tranih površina preko kojih se koči

Smjer pomicanja kočionih površina

radijalan

Pločasta kočnica

Lamelna kočnica

ploča

ploče

stozac

ploča

ploče

stozac

Stožasta

kočnica

Princip djelovanja

Položaj kočionih površina u odnosu na tarne površine

Oblici tarnih površina preko kojih se koči

Smjer pomicanja kočionih površina

aksijalan

443

12.2. Konstruktivne izvedbe kočnica

Kočnice dijelimo p r e m a primjeni: a) Kočnice za sprečavanje gibanja. Z a d a t a k tih kočnica je da u slučaju potrebe onemoguće gibanja u o b a smjera. Upotrebljavaju se t a m o gdje je p o t r e b n o držati neki teret. Često se uključuju u stanju mirovanja. b) Kočnice za zaustavljanje gibanja koče gibanje dotle d o k ne nastane mirovanje. M o m e n t kočenja djeluje sve dok se gibanje ne zaustavi. c) Regulacione kočnice omogućuju regulaciju pri k r u ž n o m i t r a n s l a t o r n o m gibanju.

brzine

vrtnje

odnosno

brzine,

d) Kočnice koje omogućuju opterećenje pogonskog stroja. K o d tih kočnica moguće je duže vremena energiju gibanja pretvarati u drugu vrst energije i na taj način stvarati stalno ili d o d a t n o opterećenje p o g o n s k o g sustava. Najčešće se upotrebljavaju na p o k u s n i m stolovima za mjerenje snage. K a t k a d a se j e d n o m kočnicom ostvaruje više nabrojanih funkcija. Z a t o je i podjela p r e m a svrsi primjene otežana. Izbor kočnice vrši se uglavnom p r e m a slijedećim kriterijima: upotreba, karakteristike pogona, veličina m o m e n t a kočenja, broj kočenja u jedinici vremena, d o p u š t e n a srednja vrijednost snage kočenja, r a d p o t r e b a n za pokretanje uređaja za kočenje, prostor, vijek trajanja, cijena.

12.2. Konstruktivne izvedbe kočnica 12.2.1. T a r n e kočnice K o d tarnih kočnica dolazi n a k o n uključivanja kočionog dijela s oblogom do trenja između p o k r e t n i h dijelova kočnice i obloge koja miruje. Kočenjem smanjena kinetička energija pretvara se u toplinu. O v a t a k o razvijena toplina m o r a biti odvedena, što je z a d a t a k dimenzioniranja kočnice. T a r n e kočnice nalaze široku primjenu u raznim industrijskim g r a n a m a . Omogućuju jedno stavne, jeftine, p o u z d a n e i za razne p o g o n e prilagodljive izvedbe. Troškovi održavanja kočnica su niski, vijek trajanja relativno dug, a sile potrebne za uključivanje niske. Ove vrste kočnica služe često i k a o sigurnosni organi. Uključivanje kočnice može biti ručno, pneumatski, hidraulički, elektromagnet ski, i to bilo direktno, bilo p r e k o polužja. U nedostatke tarnih kočnica u b r a j a m o : trošenje t a r n i h površina, promjenljivost k o č i o n o g m o m e n t a . Do ove promjenljivosti dolazi zbog promjena koeficijenta trenja izazvanog promjenama temperature, brzine i tlaka na oblogama. M n o g e kočnice m o ž e m o zamisliti k a o spojke k o d kojih j e d n a polovina miruje, pa je i p r o r a č u n kočnica sličan p r o r a č u n u spojki. P r e m a načinu izvedbe kočnog tijela razlikujemo čeljusne, pojasne, pločaste, o d n o s n o lamelne, i stožaste kočnice. U tablici 147 prikazane su skice izvedaba t a r n i h kočnica.

444

12. Kočnice

12.2.10. Čeljusne kočnice s vanjskim čeljustima (Čeljusna kočnica) Nalaze primjenu uglavnom u gradnji dizalica, u teškoj strojogradnji i k o d t r a n s p o r t n i h uređaja. D o b r o se hlade. Uključuju se p o m o ć u opruga, pneumatski, hidraulički, utezima, nožnim ili ručnim djelovanjem na polužje, preko kojeg se čeljusti tlače na rotirajući dio kočnice. Povoljnije je a k o se koči na o n o m dijelu pogonskog sustava koji rotira većom brzinom vrtnje budući da je na tom dijelu m o m e n t manji. Razlikujemo jednostavne

i dvostruke

čeljusne

kočnice.

12.2.11. Jednostavne čeljusne kočnice Za male (sl. 434).

snage

a)

kočenja

upotrebljavaju

b)

Slika 434. Jednostavna čeljusna kočnica: a) sile na čeljusti; b) sile na kočnom kotaču

se jednostavne

°>o

čeljusne

°>o

kočnice

a

Slika 435. Princip toka kočenja

P o t r e b n u silu kočenja F k m o ž e m o ostvariti oprugom, r u k o m , ili pri v o d o r a v n o m položaju poluge i nogom. N o r m a l n o m tlačnom silom F n tlači se k o č n a čeljust na kolo za kočenje, koje se okreće. T i m e se stvara sila trenja FK=uFn, koja m o r a bit j e d n a k a najmanje veličini o b o d n e sile F t koju treba zakočiti, Ft==2TR/dv U ovoj j e d n a d ž b i označava T K moment trenja, koji se sastoji od momenta opterećenja ( m o m e n t a koji se dovodi r a d n o m stroju zbog izvršenja r a d a i savladavanja svih o t p o r a ) T O P , umanjenog ili uvećanog za veličinu dinamičkog momenta (moment p o t r e b a n za usporavanje m a s a pri kočenju), TE. Na slici 435 prikazano je da pri kočenju rotirajućeg p o g o n a m o m e n t opterećenja djeluje k o č n o . Jednadžba gibanja t o k a kočenja glasi: (/ 1 + / 2 + J 3 + . . . ) e = - ( T O P + T K )

(500)

7j, 7 2 , / 3 = / u kgm 2 momenti tromosti svih masa koje treba zakočiti, reduciranih na os vratila, e u rad/s2 kutno ubrzanje, TOP u Nm moment opterećenja potreban za izvršenje rada radnog stroja i savladavanje svih otpora, TK u Nm moment kočenja proizveden kočnicom.

445


M o ž e se desiti da za vrijeme kočenja m o m e n t T O P djeluje ubrzavajuće, npr. pri kočenju tereta koji p a d a . U t o m slučaju treba predznak za T O P odgova rajuće promijeniti. K o d približnog p r o r a č u n a m o m e n t a kočenja i vremena kočenja zamje njuju se okretni momenti, zavisni od k u t n e brzine, s k o n s t a n t n i m srednjim vrijednostima: T K = k o n s t , T O P = konst. U t o m slučaju je i usporavanje k o n s t a n t n o , TE=TK+ TOP = konst. Moment kočenja:

T K = ^ °~>° — T O P

Vrijeme kočenja:

tK=

co0 u rad/s I u kgm

C

°° = ^

moment tromosti svih masa koje treba zakočiti, reduciranih na vratilo kočnice.

Moment usporavanja

(ubrzavanja) masa (općenito): T=-I k

U

transportnoj

(502)

početna kutna brzina kočione ploče,

2

I u kgm 2 oj u rad/s tk u s

(501)

(503)

moment tromosti svih rotirajućih masa, reduciran na os vratila kočnice, kutna brzina = 2 • n • n, traženo vrijeme kočenja.

tehnici

uzima

se: TK = S-TOP-n2

moment kočenja

(504)

sigurnost = 1,3 do 3 za različite transportne uređaje, iskoristivost pogonskog sustava, moment opterećenja.

S n TOP u Nm

Pretpostavimo li da na cijeloj tarnoj površini vlada j e d n a k o opterećenje po jedinici površine d o b i v a m o j e d n a d ž b u za moment oko točke 0 (sl. 434): ^Mo = Fki-ll-Fn-l2-Fnp.-l3 = 0 Sila

kojom

treba

djelovati

na

kočnoj

poluzi

. Jjž^.FJfn±!f\.^k(i±k)

Fa F Fn u N FR u N T R u Nm h,h,h u m dx u m H

(505)

normalna sila na kočne čeljusti, sila trenja, =fi-F„ moment trenja, dimenzije polužja, vidi sl. 434, promjer kočnog kotača, koeficijent trenja.

(506)

12. Kočnice

446

P r e d z n a k plus predviđen je za desni, a minus za lijevi smjer okretanja. Za|U

.znosi

P

otrebna

Sll

a

«

za

^

S m J

er

g i b a D J

a

K o

t

o

djeluje u t o m slučaju automatski, kao tarni zadržnik. Da bi se j e d n a k o velikom silom kočenja m o g a o ostvariti za o b a smjera vrtnje j e d n a k o velik m o m e n t kočenja TK=fJ.Fn - rlt m o r a poluga 1 biti tako zakrivljena da krak / 3 bude j e d n a k nuli, slika 436a. U tom slučaju član Fn-pi-l3 jednadžbe (505) ne utječe na smjer gibanja. K o d kočnica s okretljivo uloženim čeljustima, slika 436 b, ravnomjernije se troše čeljusti. J e d n a d ž b a (506) vrijedi za suprotan smjer gibanja ako je / 3 negativno. T o č k a 0 nalazi se u t o m slučaju desno od tangente povučene iz točke 0 na obod bubnja (sl. 436 a). Jednostavne čeljusne kočnice opterećuju vratilo kočnice na savijanje.

b)

Slika 436. Čeljusna kočnica a) veličina sile kočenja nezavisna od vrtnje bubnja za kočenje; b) sila na čeljusnoj kočnici s okretljivom čeljusti

12.2.11. Dvostruke čeljusne kočnice Ove kočnice nalaze primjenu u gradnji dizalica i gradnji teških strojeva. O m o g u ć u j u da se izbjegnu savojna opterećenja vratila kočnice, koja se kod jednostavnih kočnica javljaju za o b a smjera vrtnje. T a k o đ e r omogućuju da se izbjegne nejednakomjerno opterećenje i trošenje čeljusti (obloga), a pri / 3 = 0 isti efekat kočenja za o b a smjera vrtnje. Manje su osjetljive na montažne netočnosti. Upotrebljavaju se k a o kočnice za sprečavanje gibanja, zaustavljanje, k a o regulacione kočnice, a i k a o sigurnosni uređaji. D v o s t r u k e čeljusne kočnice opterećuju se o p r u g a m a ili utezima, a otkočuju elektromagnetski, hidraulički ili pneumatski. Na slici 437 p r i k a z a n a je dvostruka čeljusna kočnica kod koje se koči p o m o ć u utega G l 5 a otkočuje p o m o ć u elektromagnetskog ili hidraulič k o g (ulje) uređaja za otkočivanje. Javlja li se na svakoj od kočnih čeljusti (kočnih papuča) j e d n a k a sila trenja \i • Fn, iznosti će moment

kočenja: TK = 2-lu-Fn-ri=2-fi:i -

n • FG • rx

(507)

447


Do početka djelovanja o t k o č n o g uređaja je /i

prijenosni omjer

^ 2

i=— • — • — l2 l5 a

(508)

U z m e m o li u obzir i učešće težine otkočnog uređaja G2, d o b i v a m o da j e : težina kočenja

G^JI^ZÂ^

(509)

koeficijent trenja, normalna sila na kočne čeljusti, polumjer kočnog bubnja, iskoristivost u polužju kočnica, s s 0 , 9 prijenosni omjer [vidi jednadžbu ( 5 0 8 ) ] , ukupno potrebno opterećenje na mjestu na kojem djeluje uređaj za otkočivanje, dobiveno iz jednadžbe (507). G2 u N utjecaj težine kočnog uređaja a, a 1 ; a2, /j, l2, l3, l4, l5 su dimenzije polužja u m, vidi sl. 4 3 7 . li Fn u N fj u m n i Fa u N

Slika 4 3 7 . Dvostruka čeljusna kočnica s kočenjem pomoću utega, uređajem za kočenje, te položajem i smjerom sila koje se javljaju na čeljustima i polužju

Vertikalne i horizontalne k o m p o n e n t e sila u zglobovima polužja i u ležajima vidljive su na slici 437. Za lijevu polugu (1) s k o č n o m p a p u č o m : ZV=Bv

i-Fn-Av = 0...(b),

+ f

ZH = BH — Fn + AH = 0 ... (a)

Z M A = F n - / 2 - 0 H / 1 - 0 v - / 3 = O...(c).

Za spojno polužje (3, 4, 5) s podešivačem: EV = B y - £ v + D v = 0 . . . (e), Za desnu polugu (2) s k o č n o m p a p u č o m : ZV=EY + p.- F n - F v = 0 . . . (h),

ZH = B H — £ H = 0 . . . (d) 27M E = B H / 5 — D v f 4 = 0 .. . (f). ZH = E H — F n = 0 . . . (g) ZMF = F n l2-EH l, + Evl3 = 0... (i)

448

12. Kočnice

Za kočnu polugu (7): 27tf = 0 . . . (j), 27M, = Hv • a — FG a2 = 0 . . . (1)

2 T K = / V - / / V + J F G = 0 . . . (k), ^ i G2 sadržane su u F G ) .

U poluzi (6) javlja se:

Z K = D v - H v = 0 . . . (m).

M o m e n t kočenja T K = 2 F n • p • r x d o b i v a m o a k o za F n upotrijebimo jednadž bu sila u polužju (c) T K = 2p, ^

H

^+^v h ^ h Z a n e m a r i m o li član Bvl3, a upotrijebimo B H iz j e d n a d ž b e (f) i sa D V = H V , dobivamo Hy-l4.-l1 TK

=

2-p

——f—'ri

Sa H v iz j e d n a d ž b e (m) proizlazi da je moment kočenja

TK = 2 • p ^G

Q

a p r e m a ranijem prijenosni omjer

f ^ ^ • rt = 2 • p. • i • FG • ry a-l5-l2

i=^--^- — l2 l5 a

FG u N

ukupno potrebno opterećenje na mjestu djelovanja otkočnog uređaja, dobiveno iz jednadžbe (507), ri u m polumjer kočnog kotača, p koeficijent trenja, a, al, a2, /,, l2, / 3 , /4 i /5 u m su dimenzije polužja u m, vidi sl. 437.

Srednji površinski

tlak na kočnim papučama F

^'fi'irm Snaga trenja Rad trenja

PR = TR • n

pm u N/m bum / u m PR u VV 7R U Nm n u s_1 rR u s Fn u N d, u m p Q u J WR u Nm

(510) (511)

WR = P R - * R

Proizvedena količina topline 2

2T

Q=WR

srednji površinski tlak širina kočne papuče, duljina kočne papuče. snaga trenja, moment trenja (moment kočenja), brzina vrtnje. vrijeme kočenja. normalna sila na kočne čeljusti, promjer kočnog bubnja, koeficijent trenja, trenjem proizvedena količina topline, rad trenja.

(512) (513)


449

Razvijenu količinu topline t r e b a odvesti zračenjem, vođenjem i konvekcijom preko slobodnih površina kočnice. Konačna temperatura bubnja za kočenje # j e d n a k a je sumi t e m p e r a t u r e okolnog zraka i zagrijavanjem povećane t e m p e r a t u r e bubnja: temperatura bubnja porast temperature

$=#Z+#P #

(514)

Q

P

pR =——=—— Aza

koeficijent prijelaza topline

(515)

AZOL

(prema N i e m a n n u )

a « 4 , 5 + 6u t

3/4

(516)

9 u K konačna temperatura zagrijavanja, #z u K temperatura okolnog zraka, 9P u K porast temperature, a u W/m2 K koeficijent prijelaza topline, Az u m2 površina zračenja bubnja za kočenje, PR u W snaga trenja, Q u J razvijena količina topline. u, u m/s obodna brzina bubnja za kočenje.

U p r o r a č u n u m o r a biti t e m p e r a t u r a #:g,9 d o p p r e m a tablici 148. Ako proizvođač obloge daje vrijednost specifičnog trošenja obloge qR, može se o n d a izračunati i vijek trajanja obloge

V

L\=

4R 'PR VR AR hR qR

Tablica

Materijal obloge na bazi azbesta

Obloga

u u u u

3

m 2 m m m 3 /Wh

A •h = R R

(517)

<1R- PR

volumen istrošene obloge, površina trenja obloge, debljina trošenja obloge, specifično trošenje obloge.

148. Obloge čeljusnih kočnica Dopušteno vlačno naprezanje obloge dop a N/mm 2

za rad nasuho

nauljeno

17,5

0,40

-

14

50 do 120

20

0,45

0,08

10

20 do 120

60 do 200

350

10

0,35

-

10

40 do 150

—

350

30

0,40

0,08

20

20 do 140

100 do 250

400

23

0,30

0,08

20

20 do 120

60 do 120

350

8

0,28

-

40

30 do 150


koeficijei it trenja (kod 9<šdop 9)

2

d o p p \ M/cm dop v m/s

rad

nasuho

nauljeno

9 dop K

350

-

450

450

12. Kočnice

12.2.20. Unutarnje čeljusne kočnice Najveću primjenu nalaze ove kočnice u gradnji m o t o r n i h vozila. Na čeljusti se i ovdje djeluje pri kočenju mehanički, hidraulički ili pneumatski. Tlak čeljusti na unutarnji o b o d bubnja za kočenje ostvaruje se p o m o ć u klina, grebena, tlačnog cilindra, polužnog ili upravljačkog sustava. P r e d n o s t ovih kočnica je u t o m e da se čeljusti nalaze zaštićene unutar bubnja za kočenje, što o m o g u ć a v a da koeficijent trenja ne b u d e izložen utjecajima sa strane. Loše strane su smanjena pristupačnost dijelova kočnice i slabija mogućnost odvođenja topline. Proizvode se k a o simpleksne, dupleksne i servokočnice. Simpleksne kočnice (sl. 438) imaju dvije čeljusti okretljivo uležištene na svornjaku, koji je učvršćen u onaj dio tijela kočnice koji se ne okreće. Sile kojima se djeluje na svaku čeljust imaju s u p r o t a n smjer. Budući da se sile djelovanja na čeljusti ostvaruju bilo p o m o ć u j e d n a k o g p u t a p o m a k a čeljusti, bilo j e d n a k e sile, trošenje čeljusti i sila kočenja nisu na obje čeljusti jednake. Otkočuje se p o m o ć u opruge ili posebnog o t k o č n o g uređaja. Za lijevi smjer gibanja bubnja za kočenje, koji odgovara kretanju vozila naprijed, iznose: kočne sile

FB l r

-nF l l2~^-h /

— r

(518)

'1

/2 + / W 3

(519)

'l

momenti

kočenja

TK=TR

=

u{Fnl+Fn2)-ri

(520)

Ako je -F B 1 = F B 2 o n d a je kočni m o m e n t čeljusti 1 veći od kočnog m o m e n t a čeljusti 2. Za Fnl=Fn2 (jednak p u t p o m a k a čeljusti): ^Bl + ^B2

BI

2T k

l2

a d x Z\

(521)

(522)

u N kočne sile, N normalne sile na kočne čeljusti, kočni moment 7^ u Nm moment trenja TR u Nm r,,^ u m polumjer, odn. promjer kočnog bubnja, fx koeficijent trenja, / j , l2, l 3 u m dimenzije polužja, vidi sl. 4 3 8 .

^Bl> ^B2

^ n i > ^ n 2

Slika 4 3 8 . Simpleksna kočnica

u

Pri o b r a t n o m smjeru gibanja bubnja za kočenje mijenja se predznak faktora p • / 3 . M o m e n t kočenja ostaje j e d n a k za o b a smjera gibanja.


451

Dupleksne kočnice (sl. 439) imaju dvije čeljusti s p o m a k n u t i m okretnim t o č k a m a (svornjacima). P r i kretanju kočnog bubnja ulijevo djeluju čeljusti automatski pojačano na tlačnu silu, a pri o b r a t n o m smjeru a u t o m a t s k i oslab ljeno. Najčešće se kod ovih kočnica upotrebljavaju j e d n a k e kočne sile F B 1 = FB2. Budući da je Fnl=Fn2 = 2TJ{dl- fj), proizlazi:

F +F

2Tk

U + H'U

" "~i5r-Tr

<523)

P r i kretanju bubnja za kočenje udesno treba uzimati predznak plus. Ako su za oba smjera vrtnje sile kočenja F B jednake, m o m e n t kočenja je različit.

Slika 439. Dupleksna kočnica

Slika 440. Servo kočnica

Servo-kočnice (sl. 440) sastoje se, k a o i ranije s p o m e n u t e simpleksne i dupleksne kočnice, od dviju čeljusti na koje se može djelovati preko hidrauličkih cilindara. Otkočuje se p o m o ć u opruga. P r i okretanju kočnice ulijevo i nastajanju sile Fl=Fm oslanja se lijeva čeljust svojim donjim krajem na desnu čeljust. O v a se zbog toga p o m a k n e svojim gornjim krajem do oslona na hidrauličkom cilindru. Time je djelovanje obiju čeljusti identično s djelovanjem dupleksne kočnice. Pri okretanju udesno oslanja se desna čeljust dolje na naslon, pa kočnica djeluje k a o simpleksna. Desna čeljust

(524)

Fn2 = FB2 -—-—-

/2 + jU ' <3

Lijeva čeljust ^ n i ' Fni U N F B 1 , FB2 u N fi dj u m Zj, l2, l3 u m

^ 1 = ^ 1 + F * 2 ' V - ^fj

{

(525)

normalne sile sile kočenja koeficijent trenja promjer kočnog bubnja dimenzije polužja,vidi sl. 440.

P r e d z n a k — odnosi se na a u t o m a t s k a povećavanja, a + na smanjenja. 29*

12. Kočnice

452 12.2.30. Pojasne kočnice

Zbog jednostavne konstrukcije poznate su ove kočnice već odavno. Pred nost im je što se relativno m a l o m silom m o g u ostvariti veliki efekti kočenja. N e d o s t a t a k im je veliko savojno opterećenje vratila, a ni sustav kočenja nije j a k o stabilan. Upotrebljavaju se u gradnji dizalica. Koči se p o m o ć u čelične trake (pojasa) snabdjevene k o č n o m oblogom p r e b a č e n o m preko kočnog cilindra, a opterećene su utezima, o p r u g a m a ili r u k o m . Razlikujemo jednostavne (sl. 441), sumarne (sl. 442), diferencijalne (sl. 443), ovijene (sl. 444), dvosmjerne (sl. 445) i unutarnje pojasne kočnice. Ove posljednje rijetko se upotrebljavaju, jer je i pored velikog kuta opasivanja (većeg nego k o d unutarnjih čeljusnih kočnica) m o m e n t kočenja zbog niskih dopuštenih sila opterećenja relativno nizak. Izbor promjera bubnja za kočenje zavisi površinskog tlaka, habanja i zagrijavanja.

od kvalitete kočne obloge,

Slika 441. Jednostavna kočnica

Slika 442. Sumarna kočnica

O d n o s sila na vučnom i slobodnom dijelu kočne trake (pojasa) dan je j e d n a d ž b o m F 1 = F2- eMP [vidi j e d n a d ž b u (210)], a FR=F1 — F2^.Fl. Površinski tlak između kočne t r a k e širine b i bubnja za kočenje polumjera r y najveći je na dijelu gdje pojas nailazi na k o t a č za kočenje i iznosi: površinski

tlak D

FR u N bum

e

P

u rad

.

r

(enP_l)

(526)

sila trenja širina kočne trake polumjer kočnog bubnja koeficijent trenja baza prirodnog logaritma (= 2,718..) kut opasavanja.

K o d jednostavnih kočnica (sl. 441) opterećenjem ručice silom F B ostvaruje se na pojasnoj traci m o m e n t kočenja h 2T K 1 l, (527) opterećenje ručice L d, e^-1 U F B u N 7^ u Nm F2 u N 'i. '2 u m dl u m e, n,

P

sila kočenja, moment kočenja, sila u slobodnom ogranku, dimenzije polužja, vidi sl. 441, promjer kočnog bubnja, vidi legendu uz (526).

453


K o d sumarnih kočnica (sl. 442) postiže se za oba smjera vrtnje, uz j e d n a k u kočnu silu, j e d n a k kočni m o m e n t : ^ - l . +F.-l,

2T K

/,

(528)

i;—""srpski'/;

F, u N sila na vučnom ogranku, F2 u N sila na slobodnom ogranku, ostale oznake vidi u legendama uz (526) i (527) i na sl. 442

K o d diferencijalnih kočnica (sl. 443) djeluje sila trenja u kočnoj traci, pri desnom smjeru vrtnje, u istom smjeru k a o i sila kočenja F B , koja zato M/, može biti malena. Ako je / 1 ^ e - / 3 , dolazi pri desnom kretanju do samokočivosti, pa kočnica radi k a o ustavljačica: F2-)1-F.-)3 F b =

— r

2

— - j ~ t

2\

h-e»-h

. (529)

2

oznake vidi u legendama uz (526), (527) i (528) i na sl. 443.

K u t opasavanja iznosi /3 x 3 / 2 • tc

Slika 443. Diferencijalna kočnica

Slika 444. Ovijena kočnica

Slika 445. Dvosmjerna kočnica

Ovijene pojasne kočnice (sl. 444) imaju polužje k a o i jednostavne pojasne kočnice. S većim brojem ovijanja bubnja povećava se duljina dodira bubnja i pojasa, a time i m o m e n t kočenja. U o d n o s u na jednostavne pojasne kočnice, računa se s k u t o m opasavanja p > « 7 / 2 -7r.. Dvosmjerne kočnice (sl. 445) ostvaruju k o d simetričnog učvršćenja krajeva pojasa na ručici u o b a smjera isti m o m e n t kočenja. K o d svih kočnica o d n o s duljina pojedinih poluga izvodi se ovisno od veličine p o t r e b n o g m o m e n t a kočenja, m o g u ć e veličine kočne sile, te od dopuš tenih vrijednosti habanja, tlaka i zagrijavanja. Sila u pojasu na dijelu gdje on nailazi na bubanj je najveća i p r e m a njoj treba dimenzionirati. P r o r a č u n na zagrijavanje se vrši na isti način k a o i k o d čeljusnih kočnica.

454

12. Kočnice

12.2.40. Stožaste kočnice Aksijalnim p o m a k o m dolazi do d o d i r a površina kočenja (sl. 446). K a o tlačna sila F n pojavljuje se, međutim, s a m o j e d n a k o m p o n e n t a sile F B . Ove kočnice se upotrebljavaju u gradnji vozila i strojarstvu. Oblikuje se zavisno od veličine m o m e n t a kočenja, ugradbenih mogućnosti i načina djelovanja sile kočenja. Da bi se postiglo j e d n a k o m j e r n o trošenje obloge p o t r e b n o je obratiti pažnju na centrično montiranje dijelova kočnice. Sila

2T K sin a

kočenja:

1B

Sila

otkočivanja:

F 1

OK

=

F„ sin a 1B

(530) (531)

VOK • rjB

T K u Nm Fn u N Fb u N fi nB nOK a u ° dm u m

kočni moment normalna sila sila kočenja koeficijent trenja iskoristivost pri kočenju w0,9, iskoristivost pri otkočivanju %0,5. kut stošca srednji promjer stošca

Slika 446. Stožasta kočnica i paralelogram sila

K o d / z > t a n a p o t r e b n a d o d a t n a sila otkočivanja F 0 k = (1>7 . . . 2) Fqk-

12.2.2. Vrtložna vodena kočnica Razlikuju se p r e m a načinu izvedbe r o t o r a i kućišta (kočnice s lopaticama, k o m o r a m a , s u d a r n i m svornjacima, trenjem tekućine itd.). Na slici 447 prika z a n a je s h e m a kočnice s u d a r n i m svornjacima, čija je prednost da je m o m e n t kočenja j e d n a k za o b a smjera vrtnje. P r e m a stupnju napunjenosti kočnice stvara se pri visokoj brzini vrtnje r o t o r a različito debeo vodeni prsten, kojemu svornjaci na statoru pružaju otpor. T i m e se određuje veličina reakcionog m o m e n t a . Taj m o m e n t prenosi se o k r e t n o uležištenim kućištem k a o sila, p r e k o poluge, na uređaj za pokazivanje. K a d a se utvrdi p o t r e b n a količina vode koja struji, t r e b a obratiti pažnju na zagrijavanje. P r e m a p o d a c i m a proizvo đ a č a m o ž e se izračunati:

P^=K2Fn

(532)

snaga kočenja, sila na mjernom uređaju, brzina vrtnje, faktor ovisan o duljini kraka, = 0,001 za krak 974 mm.

455


12.2.3. Vrtložna zračna kočnica M a l o se primjenjuje, a p o g o d n a je za ispitivanje b r z o h o d n i h pogonskih strojeva malih snaga. 3

Snaga kočenja: PK u W 2 A u m _ 1 n u s K2

Pk^

A • dm • n

3

6

i v 2 ' 10

(533)

snaga kočenja, aktivne površine lopatica (krilaca), brzina vrtnje, faktor, vidi legendu uz (532).

12.2.4. Indukcione električne kočnice Efekt kočenja postiže se magnetskim poljem ostvarenim električnim t o k o m . P r e m a načinu djelovanja dijelimo indukcione električne kočnice sa a s i n h r o n o m i s i n h r o n o m karakteristikom, te karakteristikom vrtložne struje. Asinhrone kočnice i one vrtložne struje upotrebljavaju se k a o regulacione, a sinhrone k a o kočnice za sprečavanje gibanja i k a o regulacione.

Slika 448. Princip rada čeljusne kočnice ugrađene u željeznički vagon

Na slici 448 p r i k a z a n j e princip r a d a čeljusne kočnice ugrađene u željeznički vagon.

13.

BRTVE

13.1. Uvod Z a d a t a k brtvi je sprečavanje da između dva funkcionalno razdvojena p r o s t o r a d o đ e do t o k a medija iz jednog p r o s t o r a u drugi. Brtve moraju ograničiti gubitke zbog propustivosti u takvoj mjeri da b u d u u potpunosti zadovoljeni zahtjevi u pogledu sigurnosti, a da pri t o m e omogućuju ekonomski povoljna konstruktivna rješenja. Problemi brtvenja javljaju se posebno k o d kemijskih postrojenja, u vrlo različitim oblicima. Brtvenje p o k l o p a c a na a p a r a t i m a , priključaka i cjevovoda, statičko je brtvenje ili brtvenje dijelova koji miruju. Često je, međutim, p o t r e b n o brtviti i dijelove koji rotiraju, k a o što su miješalice, p u m p e , kompresori itd. Brtvenje rotirajućih strojnih dijelova, k a o i onih koji se kreću tamo-amo, obuhvaćeno je p o j m o m dinamičko brtvenje. P r e m a namjeni brtve, težište zahtjeva koji se postavljaju na sredstva za brtvenje i njihova svojstva jesu: 1. nepropusnost (radi smanjenja eventualnih gubitaka), 2. pogonska sigurnost (greškama brtvenja m o g u nastati veliki gu bici prekidom rada), 3. vijek trajanja, 4. rastavljivost, 5. gubitak snage (gubitkom me dija ili trenjem),

6. utjecaj na medij koji treba brt viti (medij koji se brtvi ne smije biti djelovanjem brtve izložen bilo kakvim promjenama), 7. mehanička svojstva, 8. propusnost plinova, 9. toplinska vodljivost.

Za materijale od kojih se izrađuju brtve važna su slijedeća svojstva: 1. 2. 3. 4. 5.

mehanička, tarna, otpornost na kemijske utjecaje, nepropusnost, toplinska rastezljivost,

6. 7. 8.

postojanost na određene lemperature, obradivost, otpornost na eroziono djelovanje.

K a o materijali za izradu brtvi dolaze u obzir: papir i karton, koža, kudjelja, juta, pamuk, biljna vlakna, vlakna drveta, pluto, klobučina, vulkanfiber, vuna od šljake (drozge), azbest, guma (prirodna i umjetna), umjetne smole, grafit, umjetni ugalj, metali (bijeli metal, kalaj, olovo, aluminij, meki bakar, mesing, bronca, nikalj i njegove legure, nelegirani, legirani i specijalni čelici, lijeveno željezo, srebro, platina, steliti — Co — C r —W legure), sinterirani i umjetni materijali.

457

13.2. Statičke brtve

13.2. Statičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji miruju P o k a z a l o se da će istjecanje medija između dvije ravne površine brtvenja prestati prije nego što je zračnost između tih ravnih brtvenih površina dovedena na nulu. Razlozi zbog kojih i pored postojanja zračnosti i p a d a tlaka u mediju ne dolazi do strujanja medija tumače se: 1. postojanjem adsorbcionih slojeva molekula na površinama brtvenja, posto janjem adsorbcionih sila (obrnuto proporcionalnih udaljenosti metalnih povr šina) koje su zavisne od vrste medija, vrste materijala brtvenih površina, 2. postojanjem sila kohezije između molekula medija, 3. postojanjem

površinskih

napona

4. postojanjem

kapilarnih

sila.

medija,

Praktički bi bilo nemoguće, a bilo bi i n e e k o n o m i č n o , nastojati da se o b r a d o m naležnih površina postigne dovoljno približavanje površina u cilju postizanja efekta brtvenja. Tlačenjem naležnih površina i time izazvanim deformacijama neravnina može se postići dovoljno približavanje površina, a time doći i do efekta brtvenja djelovanjem molekularnih i ostalih sila. Svako smanjenje zračnosti povećanjem tlačenja naležnih površina dovodi do povećanja djelovanja molekularnih sila, što omogućuje povišenje dopuštenog unutarnjeg tlaka medija. Prethodnim tlakom o z n a č a v a m o onaj koji će na naležnim površinama izazvati upravo tolike elastične i plastične deformacije materijala, da bi u preostaloj zračnosti moglo doći do opisanih efekata brtvenja. Visina p o t r e b n o g p r e t h o d n o g tlaka zavisit će od kvalitete i dimenzija brtvenih površina i o t p o r a p r e m a promjeni oblika materijala površina brtvenja. K a k o je za m e đ u s o b n o izravnavanje naležnih površina brtvenja p o t r e b a n tlak koji će dovesti do tečenja, to će za čelične materijale koji se najčešće upotrebljavaju u strojogradnji biti p o t r e b a n vrlo visoki prethodni tlak. Ako između naležnih brtvenih površina ubacimo poseban dio s nižom otpornošću p r e m a promjeni oblika (brtva), p o t r e b a n tlak brtvenja bit će niži. D r u g a mogućnost za sniženje tlaka brtvenja ostvaruje se odgovarajućim oblikovanjem naležnih površina, t a k o da one djelovanjem tlaka brtvenja dovode do visokih specifičnih sila. Zaptivost koju

želimo

ostvariti

brtvenjem

zavisi

od

slijedećih

faktora:

1. Medija koji se brtvi (tekućine, plinovi). Plinovi, naročito suhi, zahtijevaju u odnosu na tekućine p o t p u n o nalijeganje brtvenih površina i p r e t h o d n i tlak koji odgovara granici očvršćavanja naležnih površina. 2. Kvaliteta brtvenih naležnih površina (hrapavost površina i valovitost površina). 3. Dimenzija brtvenih površina (širina i promjer brtve, debljina brtve). 4. Vremenskog trajanja p r e t h o d n o g tlaka (vremenom dolazi do deformacija brtvenih površina izazvanih puzanjem). 5. Učestalosti promjene opterećenja.

458

/..?. Brtve

Ako treba osigurati da kroz postojeću zračnost između dviju metalnih naležnih površina ne struji plin ili tekućina treba, k a k o se to najčešće i čini, između tih dviju površina uložiti d o d a t n i dio koji će postojeću zračnost p o t p u n o zatvoriti. Taj d o d a t n i dio (koji se ulaganjem između naležnih površina, djelovanjem tlaka p o t p u n o podaje površinskom obliku naležnih površina) nazivamo brtvama, a k o dijelovi koji stvaraju zračnost miruju, a nabojima, a k o se m e đ u s o b n o kreću (pravocrtno i okretno). 13.2. Brtvenje strojnih dijelova koji miruju

13. 2. 2. Brtvenje masama za brtvenje, sl. 456

13. 2. 1. Nerastavljivo brtvenje (uvjetno rastavljivo)

brtvenje prešanjem

brtvenje zavarivanjem

poprečno prešanje, uvaljavanje, sl. 454

zavari prenose sile, sl. 4 5 0

zavari ne prenose sile, sl.451,452,453

meke brtve, sl. 4 5 7 , 4 5 8

brtve od više materijala, sl.460

13. 2. 3. Rastavljivo brtvenje

brtvenje pretežno vanjskim silama

profitne brtve

brtvenje bez brtvi, sl.462

tvrde brtve, sl. 461

s pretežno elastičnim deformacijama


meke brtve, sl. 471

uzdužno prešanje, stezni spoj, sl. 455

plosnate brtve, sli 459

brtvenje pretežno pogonskim tlakom (automatsko brtvenje)

brtvenje brtvenicama

brtvenje zračnošću, sl. 468

elastično brtvenje brtvenicom, sl. 469

kruto brtvenje brtvenicom, sl. 4 7 0

1

s pretežno plastičnim deformacijama

I meke brtve, sl. 4 6 3 , 4 6 4


brtvenje tečenjem materijala, sl. 466

brtvenje brtvama oblika romba, sl. 467

Slika 449. Shematski prikaz mogućih načina brtvenja strojnih dijelova koji miruju

459


M e đ u brtve na dijelovima koji miruju (ovamo ubrajamo i brtvenje bez brtvi) u b r a j a m o : brtvenje zavarivanjem, brtvenje prešanjem i uvaljavanjem, plosna te brtve, projilne brtve, brtvenje naglavcima (kolčacima), brtvenje visokog tlaka, brtvenje vakuuma. Razlikujemo brtvenje nerastavljivih, uvjetno rastavljivih i rastavljivih spojeva. Na slici 449 shematski su prikazani mogući načini brtvenja strojnih dijelova koji miruju. K o d brtvenja nerastavljivih spojeva rastavljanje se može postići samo razaranjem spoja. K o d uvjetno rastavljivih spojeva rastavljanje se može postići razaranjem samo jednog od dijelova u spoju.

13.2.1. Nerastavljivo odnosno uvjetno rastavljivo brtvenje Brtvenje zavarivanjem Zavareni spojevi kod kojih zavari prenose sile (sl. 450) su različiti oblici zavara cijevi i zavarenih spojeva koje najčešće i ne ubrajamo u brtvenje, nego u tzv. nerastavljivo spajanje. zavaruje se pri montaži

prsteni

Slika 452. Brtvenje pomoću zavara, sile prenose kopče

Slika 453. Brtvenje pomoću posebnog zavarenog prstena

Zavareni spojevi kod kojih zavari ne prenose sile — brtvenje zavarivanjem imaju z a d a t a k jedino da brtve, a sile prenose prirubnice i vijci (slika 451) ili kopče, (slika 452). Brtveni šavovi su bilo zavari na samim strojnim dijelovima (slika 452), bilo posebni prsteni m e m b r a n e slike 451 i 453), koji su, zavisno od temperature, izrađeni od nelegiranog ili legiranog čelika (Cr—V). N e d o statak m e m b r a n s k e brtve je unutarnji zavar (teško pristupačan), a k o d zavara s p r s t e n o m zarezno djelovanje.

460

13. Brtve

Brtvenje prešanjem Brtvenje uvaljavanjem nerastavljivo je poprečno uprešavanje. Brtvi se tako da se proširivanjem cijevi uvaljanjem dobivaju visoki pritisci na naležnim p o v r š i n a m a i d o b r o nalijeganje, koje brtvi. Čvrstoća spoja zavisna je od odnosa granice razvlačenja cijevi i materijala u koji se cijevi uvaljavaju. Čvrstoća spoja, kvaliteta i nalijeganje, m o g u se u t o r i m a i porubljivanjem poboljšati. Ako postoji opasnost od nepropusnosti, može se zavarivanjem povećati sigur nost brtvenja, slika 454.

Slika 454. Brtvenje uvaljavanjem (poprečno prešanje)

Slika 455. Brtvenje uzdužnim prešanjem (stezni spoj)

Brtvenje uzdužnim prešanjem (slika 455) ostvaruje se uprešavanjem čahure od čelika C r - M o u dijelove koji se brtve. Iz pritiska naležnih površina ostvarenih uprešavanjem može se zaključivati o postignutom efektu brtvenja. Upotrebljava se za brtvenje visokotlačnih turbina.

13.2.2. Brtvenje pomoću masa za brtvenje Kit za brtvenje, nanesen na naležne površine, stvara neku vrstu plosnate brtve (sl. 456). Najčešći je manganski kit. Kit se najčešće upotrebljava za provizorno brtvenje k o d neravnih naležnih površina ili t a m o gdje se ne predviđa rastavljanje veze. Upotrebljava se s ulošcima ili bez njih (valoviti limovi,

Slika 456. Brtvenje pomoću masa za brtvenje

žičane mreže, kudjeljne ili azbestne niti). Ulošci povećavaju čvrstoću brtve nja. U novije vrijeme upotrebljava se silikonski kaučuk u obliku paste, ili mase k a o što je kit za brtvenje. Za brtvenje dijelova kućišta dolaze u obzir umjetni lakovi (do 80 °C), koji se na naležne površine nanose četkom.

461


13.2.3. Rastavljivo brtvenje dijelova koji miruju (Statičko brtvenje) Vrlo široka grupa rastavljivih brtvi dijelova koji miruju može se obuhvatiti pojmom brtvenje prešanjem, što označava m e đ u s o b n o tlačenje brtvenih površi n a . Brtvenje prešanjem ostvaruje se bilo vanjskim silama (sile vijaka prirubničkih spojeva), bilo pogonskim pritiskom. U prvom slučaju govorimo o brtvenju plosnatim i profilnim brtvama, a u d r u g o m o a u t o m a t s k o m brtvenju.

Brtvenje ostvareno pretežno vanjskim silama Plosnate

brtve

Plosnate brtve su male ali j e d n a k e debljine i predstavljaju najvažnije brtve. G l a v n a razlika između pojedinih plosnatih brtvi je materijal. Od materijala se zahti jeva da se prešanjem može deformirati, da deformiran o p r u ž n o djeluje na površine tlačenja, da ima p o t r e b n a mehanička svojstva, tvrdoću, p o t r e b n u opteretivost pogonskim pritiskom, postojanost u o d n o s u na t e m p e r a t u r n e i kemijske utje caje, te nepropusnost. Za tzv. meke brtve upotrebljavaju se: papir, karton (natopljen uljem), azbest (u obliku pletiva ili ploča), guma (najčešće umjetna, k a o što je b u n a S, perbunan, neopren i silikon), tzv. It- materijali, koža, pluto, klobučina, i razni plastici. Za tzv. tvrde brtve dolaze u obzir metali, k a o što su: olovo, aluminij, meki bakar, a za visoke temperature čelik (meki čelik legiran Cr, Ni, M o , V, M n i Si). It-materijali (materijali koji p r e m a trgovačkom nazivlju završavaju na -it, npr. klingerit) s različitim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Sadrže azbest k a o toplinski o t p o r a n kostur, te malu količinu sintetičke gume, k a o vezivo i punila.

Slika 457. Plosnata dijeljena brtva od gume

Slika 458. Ugrađena plosnata brtva od gume

Meke brtve m o g u biti od j e d n o g dijela ili sastavljene (dijeljene), slika 457. Na slici 458 p r i k a z a n a je plosnata m e k a brtva od gume. Oblikovanje površina koje se brtve mekim plosnatim brtvama vrši se zavisno od nazivnog tlaka, k a k o to pokazuje slika 459. Ravne naležne povr šine mogu se upotrijebiti i za veće tlakove, s tim da debljina mekih brtvi bude 1 do 2 mm, a za veće tlakove i manja. Brtve izrađene od više materijala, (slike 460a, b, c), kombinacija su od metalnih okvira ili uložaka izrađenih od bakarnog, mesinganog, olovnog, aluminijskog, nikaljnog ili čeličnog lima, te ispune od mekog materijala za brtvenje.

13. Brtve

462

a)

b)

c)

d)

Slika 459. Plosnate brtve a) prirubnica sa ravnom radnom površinom; b) prirubnica s utorom i perom; c) prirubnica s izdankom; d) prirubnica za brtvenje cijevi prema cijevi

bez metalnog okvira

^

i m//////////M

]

c^si s metalnim okvirom

Slika 460. Plosnate brtve od više materijala a) kombinacija mekog brtvila i limene obloge (različiti oblici presjeka); b) kombinacija mekog brtvila i kostura od valovitog materijala; c) brtve izrađene od profiliranih traka s uloženim azbestnim trakama bniieno i grtamo

Slika 461. Plosne brtve, tvrde (shematski prikaz)

Slika 462. Brtvenje bez brtvi, obrađena površina nalijeganjem

Brtvama izrađenim od više materijala želimo postići 1. povećanje čvrstoće i trajnosti (češće rastavljanje) ugradnjom skeleta, upo t r e b o m odgovarajućih punila ili obloge, 2. povećanje kemijske o t p o r n o s t i (oblogom od kemijski otpornijeg materijala), 3. smanjenje trenja (impregnacijom), 4. akumulaciju maziva (uranjanje u maziva ili punjenje maziva u šupljinu brtve), 5. postizanje nepropusnosti plinova (uranjanjem u odgovarajuće materijale ili ugradnjom dogovarajućih ploča).

463


Plosnate tvrde brtve, (sl. 461) izrađuju se pretežno od metala visoke elastičnosti, da bi mogle izdržati visoke sile predzatezanja. Otpor prema promjeni oblika ne smije biti previsok, da bi se plastičnom deformacijom mogle izravnati neravnine brtvenih površina. Oblikovanje brtvi i površina brtvenja slično je kao kod plosnatih mekih brtvi. Brtvenje bez brtvi vrši se brušenjem i grecanjem brtvenih površina, koje naliježu neposredno jedna na drugu. Prednost takvog brtvenja je u tome da se spoj može proizvoljno mnogo puta rastaviti. Ovim načinom brtvenja moguće je točno održavanje mjera brtvenog spoja, ne može doći do zakošavanja pogrešnim pritezanjem, pogonsko sredstvo ne može biti onečišćeno, a ne postoji ni opasnost od razaranja. Nedostaci su u tome što su za brtvenje materijala velike otpornosti prema promjeni oblika potrebne velike sile da bi se izazvale neophodne plastične deformacije naležnih površina. Brižljivom obradom nalež nih površina mogu se potrebne sile održati u prihvatljivim granicama. Na slici 462 shematski je prikazan ovaj način brtvenja. Brtvenje projilnim brtvama

a) S p r e t e ž n o e l a s t i č n i m d e f o r m a c i j a m a Dok kod plosnatih brtvi tlak djeluje na određenu površinu, kod profilnih brtvi se tlak koncentrira na relativno malu površinu (veličina površine ne može se točno definirati), zavisnu od opterećenja. Podjela na brtve s pretežno elastičnim ili pretežno plastičnim deformacijama govori o tome da se grupe preklapaju. Kod spojeva koje treba češće rastavljati, brtva smije biti samo elastično deformirana. Meke projilne brtve izrađuju se od gume i azbesta. Kod mekih profilnih brtvi imaju elastično-plastične deformacije u okviru predviđenog prostora odre đeno značenje. Na slici 463a prikazana je brtva od gume okrugla presjeka. Prvotni okrugli presjek prilagođuje se kod pritezanja vijaka sve više posebnom

a)

b)

Slika 463. Meke brtve: a) prirubnica s utorom za okruglu gumenu brtvu; b) oblici mekih brtvi

obliku između dviju prirubnica. To prilagođavanje ide sve dotle dok prirubnice ne sjednu jedna na drugu, kada daljnja deformacija nije više moguća. Prostor izrađen između prirubnica oblikovan je tako da tlak medija u cjevovodu deformira brtvu, zavisno od tlaka još dalje, poboljšavajući na taj način efekt brtvenja. Uobičajeni oblici brtvi prikazani su na slici 463b. Kod

464

13.

Brtve

profiliranih brtvi u obliku češlja (sl. 464) dolazi do nalijeganja na koncentrič nim naležnim površinama, na kojima se time povećavaju specifični pritisci. Time se ispupčenja brtve prilagođuju neravnina A ma naležnih površina. Šupljine se ispunjavaju grafitnom p a s t o m ili tankim It —brtvenim ma terijalom. Slika 464. Prirubnica s glatkom naležnom površinom i brtvom u obliku češlja

Tvrde projilne brtve izrađuju se od m e k o g željeza (armco) i legiranog čelika, b a k r a i lakih metala. D o d i r u liniji k o d neopterećene brtve prelazi opterećenjem u površinski dodir. Ta površina ne smije biti preuska zbog opasnosti da korozija ne prouzroči propusnost. Često se izrađuju k a o profilne brtve, da bi snizile sile p o t r e b n e za pritezanje. Glavni oblici tvrdih profilnih brtvi prikazani su na slikama 465a i b. Materijal se bira zavisno od pogonske temperature. O s i m toga je p o t r e b n o da pretežni dio elastičnih i plastičnih deformacija k o d pritezanja b u d e u samoj brtvi.

465


b) S p r e t e ž n o p l a s t i č n i m d e f o r m a c i j a m a Za brtvenje tečenjem materijala (sl. 466) upotrebljavaju se meki metali (alu minij, bakar, a na nižim t e m p e r a t u r a m a i guma), a brtve se ulažu u posebno oblikovan zatvoren prostor. Brtva se tlačenjem dovodi u stanje tečenja i djeluje k a o tekućinom zatvoren prostor, zabrtvljujući sve p u t o v e za prolaz. Za brtvenje pomoću brtvi u obliku romba (sl. 467) upotrebljava se meko željezo (armco). Bez obzira na visoku čvrstoću materijala brtve, dolazi zbog oštrog brida brtve do tečenja materijala, a time i do d o b r o g i točnog nalije ganja naležnih površina i pri relativno slabom tlačenju. Rezultati su to bolji što je zašiljenost veća. Brtvenje

brtvenicama

Brtvenicama se brtve visokotlačne posude. P r o s t o r između poklopca i stijenke visokotlačne posude zatvoren je u obliku brtvenice (sl. 468). Sile poklopca preuzete su od stijenke posude. Elastično brtvenje brtvenicama (sl. 469) vrši se gumenim^ p r s t e n o m koji se djelovanjem čeličnog prstena tlači. T a k v o elastično spajanje cijevi ne omogućava preuzimanje uzdužnih sila, ali omogućava kutne i male uzdužne deformacije.

Slika 469. Elastično brtvenje brtvenicama

Slika 470. Kruto brtvenje brtvenicama

Kruto brtvenje brtvenicama (sl. 470). Uže n a m o č e n o u bitumen ili k a t r a n nabija se u prostor brtvenice i zatvara nabijanjem olova. Olovo preuzima sile koje djeluju na brtvenicu prianjanjem uz hrapave površine livenih cijevi. Mala elastičnost olova omogućuje s a m o male deformacije cijevnog voda.

Brtvenje ostvareno pretežno pogonskim tlakom (Automatsko brtvenje) P o d automatskim brtvenjem podrazumjevamo takovo k o d kojeg potrebne sile brtvenja daje sam pogonski tlak. Za razliku od d o s a d a spomenutih načina brtvenja, ovdje s p o r a s t o m pogonskog tlaka raste efekt brtvenja. Meke brtve su okrugli prsteni (0-prsteni) od gu me. Pri ugradnji se deformiraju za o k o 1/10 pro mjera prstena. Za vrijeme pogona unutarnji tlak tlači prstene na bokove utora, slika 471. Slika 471. Brtvenje okruglim brtvama: a) deformirana brtva; b) stlačena brtva unutarnjim pogonskim tlakom 30 Elementi strojeva

466

13. Brtve

Tvrde brtve (de'lta-brtve) su čelični prsteni stožasta oblika, uloženi u utorima stijenke i poklopca. Princip djelovanja vidljiv je na slici 472. Prsten se djelovanjem unutarnjeg pogonskog tlaka deformira i tlači na kvalitetno o b r a đ e n e površine utora. Za brtvenje potrebne su male deformacije.

a)

b)

c)

Slika 472. Brtvenje pomoću tzv. DELTA-prstena: a) neopterećeno; b) predopterećeno; c) opterećeno pogonskim tlakom

13.3. Dunamičke brtve, dodirno brtvenje strojnih dijelova koji se okreću ili se kreću tamo-amo K o d svake dodirne brtve strojnih dijelova koji se kreću treba u principu zatvoriti tri m o g u ć a p r o l a z a : između vratila ili motke i brtve, između brtve i kućišta, te kroz samu brtvu. Shematski prikaz mogućih načina brtvenja dijelova koji se kreću prikazan je na slici 473. U o d n o s u na gibanja, razlikujemo brtvenje rotirajućih strojnih dijelova i brtvenje dijelova koji se kreću tamo-amo. Neki načini brtvenja omogućuju istodobno brtvenje i rotirajućeg gibanja i gibanja t a m o - a m o . U odnosu na glavne p u t o v e mogućeg prolaza medija, zavisno od relativnog gibanja između cilindričnih radijalnih površina, m o ž e m o podijeliti brtve u dvije glavne grupe: 1. Glavno brtvenje na cilindričnoj brtvenoj površini. gibanje je između vratila, o d n o s n o m o t k e i brtve.

Brtva

stoji,

a

relativno

Glavno (primarno) brtvenje je o n o koje se odnosi na mogući prolaz medija između vratila, o d n o s n o m o t k e . S p o r e d n o (sekundarno) brtvenje je ono između brtve i kućišta. 2. Glavno brtvenje na radijalnoj brtvenoj površini. Brtva se okreće zajedno s vratilom, relativno gibanje je između brtve i kućišta. Glavno (primarno) brtvenje je o n o koje se odnosi na mogući prolaz medija između brtve i kućišta. S p o r e d n o (sekundarno) brtvenje je o n o između vratila i brtve. G l a v n o brtvenje treba da osigura nepropusnost između površina velike relativne brzine, a s e k u n d a r n o djeluje gotovo m i r n o . Teoretska osnova brtvenja pokretnih dijelova počiva, slično k a o i kod brtvenja nepokretnih dijelova, na molekularnim silama graničnih slojeva. Na slici 474 pokazani su putovi kojima nastoji medij dodirne brtve teći u smjeru p a d a tlaka. Ujedno ta slika pokazuje koje sve putove mogućeg tečenja medija treba zatvoriti brtvenjem.

467

13.3. Dinamičke brtve 13. 3. Dodirne brtve strojnih dijelova koji se kreće (brtvenice)

13. 3. 1. Glavno brtvenje

13. 3. 2. Glavno brtvenje

na cilindričnoj površini

na radijalnoj površini,

(brtvenice s brtvilom

brtvenje radijalnih površina, brtvenje kliznim prstenom, sl. 4 9 0

stlačiva brtvila

hidraulik

brtvila

rad u području

brtve

postojanog

suhog ili

tekućeg trenja

oblika

mješovitog trenja

(zračnost nije definirana)

rad u području

opružni prsteni meka brtvila sl. 4 7 5 , 4 7 6 , 4 7 7

(prorezani)

brtvila u kombinaciji

višedjelni 1

prsteni, sl. 4 8 9

metal— nemetal (kudjelja, azbest, guma, plastične mase), opružno djelovanje prema van (klipni prsteni, sl. 4 8 8 )

sl. 4 7 9 , meka metalna brtvila, sl. 4 8 0

brtvenje manšetama

opružno djelovanje prema unutra, sl. 4 8 7

profilne brtve

jednostavne

dvostruke

0-prsteni,

posebni

manšete,

manšete,

sl. 4 8 5

profili,

sl. 4 8 1 , 4 8 3

sl. 4 8 4

sl. 4 8 6

Slika 4 7 3 . S h e m a t s k i prikaz m o g u ć i h načina brtvenja dijelova koji se kreću

kućište

radijalna propusnost

<

'///////////, aksijalna propusnost

propusnost brtve Slika 4 7 4 . S h e m a t s k i prikaz m o g u ć i h p r o p u s n o s t i dijelova koji se kreću 30*

468

13. Brtve

13.3.1. Brtvenje brtvilom Ovaj način brtvenja j e d a n je od najstarijih, kojim se brtve u z d u ž n o pokretljive m o t k e (klipnjače). P r e m a načinu djelovanja dijelimo ovu grupu n a : Stlačive brtve, k o d kojih se brtveni efekt postiže poprečnim deformacijama dobivenim tlačenjem na brtvilo. Brtve postojana oblika (tvrda brtvila), k o d kojih ostvaruje p o m o ć u pogonskog tlaka medija.

se p o t r e b a n tlak brtvenja

Automatske brtve (hidraulik brtve), k o d kojih se p o t r e b a n tlak brtvenja ostva ruje pogonskim tlakom.

Stlačiva brtvila Brtvenice s mekim brtvilom postižu p o t r e b a n tlak brtvenja vanjskom silom, p r e m a primjeru na slici 475, vijcima. Plastičnom deformacijom brtvila dobiva se radijalni tlak brtvenja, koji smanjuje zračnost između brtvila i m o t k e i brtvila i kućišta na mjeru p o t r e b n u za brtvenje. Da brtveni medij ne bi izlazio, p o t r e b n o je da tlak brtvenja b u d e veći nego tlak medija koji se brtvi. Brtvilo se sastoji od pletenog, n a m o t a n o g ili slaganog materijala (pamuk, kudjelja, azbest, staklena vuna), impregniranog različitim sredstvima za impreg niranje (suha impregnacija: grafitom, molibdendisulfidom, k a u č u k o m , plastima; masna impregnacija: lojem, mašću, uljem). Pletenice brtvila m o g u biti k v a d r a t n a ili okrugla presjeka. Pritezanjem vijaka d o b i v a m o na prirubnici silu F T koja izaziva aksijalno naprezanje: promjer vi.ika

aksijalno naprezanje brtve, vanjski prornjer brtve, unutarnji promjer brtve. sila koja se pritezanjem vijaka prenosi na prirubnicu.

Deformabilnošću brtvila javlja se radijalno naprezanje: fTr = k • fj a

propusnost kroz brtvilo propusnost između brtvila i motke (vretena!

Slika 475. Brtvenica s mekim brtvilom

(535)

a u N/mm 2 radijalnim naprezanjem stvore ni tlak brtve, k faktor koji proizlazi iz odnosa aksijalnog i radijalnog napreza nja, a uvjetovanje trenjem izme đu brtvila i motke i trenjem brtvila u kućištu.

469

13.3. Dinamičke brtve

Efekat brtvenja i veličina trenja u brtvenicama s mekim brtvilom zavise od mnoštva utjecajnih faktora, m e đ u koje spadaju: Brtvilo,. Sastav materijala, način pletenja, način prerade, tvrdoća, kvalitet površine, oblik i dimenzije, deformabilnost, temperaturni utjecaji, relaksaciono ponašanje, spadaju m e đ u one faktore brtvila koji utječu na radijalna naprezanja i tok p a d a tlaka medija. Vratilo o d n o s n o motka i kućište, utječu dimenzijama, kvalitetom površinske obrade, materijalom. Medij utječe sastavom i viskoznošću. Pogonski uvjeti nose sa sobom utjecaje ugradnje, tlaka, temperature, brzine vrtnje, stanja istrošenosti. Vanjski uvjeti nose sa sobom utjecaje vremena i načina djelovanja.

predprešanja

inicijalnog naprezanja,

Specijalni oblici i dopunski uređaji brtvi i brtvenica. O v a m o spadaju d o d a t n o podmazivanje, hlađenje, u p o t r e b a različito tvrdih prstena, u p o t r e b a opru ga itd. Z b o g nabrojanih utjecaja, p r o r a č u n brtvenja s mekim brtvenicama veoma je otežan. . a)

b)

u*d.2s

s--2\/d

32HPa 20MPo 10MP0 3.2MPO iOHPa 25HPO KHPo 6,iMPa

Slika 476. Funkcionalna zavisnost s—J(d) i l=J(p, d) brtvenica s mekim brtvilom a) zavisnost između unutarnjeg promjera d i širine brtvila s (DIN 3780); b) zavisnost duljine brtvila od unutarnjeg promjera d i tlaka

P r a k s a je pokazala da način ugradnje, o d n o s n o montaže, odlučujuće utječe na ponašanje brtvenica s mekim brtvilom. Iz dosadašnjih iskustava i rezultata dobivenih p o k u s o m dane su p r e m a D I N 3780 zavisnosti s=f(d) i l=f{p, d) na sli k a m a 476 a i b.

470

13. Brtve

M e k a brtvila su pleteni ili m o t a n i konopci ili prsteni k v a d r a t n a ili okrugla presjeka od kudjelje, p a m u k a , azbesta, klobučine, pluta, kože, gume i umjetnih materijala (teflon, fluon). Z b o g smanjenja trenja i protiv kemij skih utjecaja, te za zatvaranje šupljina u brtvilu, dodaju se prstenima, o d n o s n o k o n o p c i m a , mast, ulje, parafin, vazelin i dodaci grafita i molikota. Često se upotrebljava i kombinacija: gumena jezgra, pleteni p a m u č n i namotaji, slika 477. meko brtvilo

sila od prlrubnice brtvenice

Ilok brtvila

Slika 477. Meka brtva s gumenom jezgrom 1 i pamučriim pletivom 2

Slika 478. Shematski prikaz prostora i načina djelovanja meke brtve

M e đ u stlačiva brtvila u kombinaciji metal-nemetalni materijali i meka m e t a l n a brtvila spadaju brtvila različite konstrukcije, k a o što su: metalni šuplji prsteni punjeni mazivom, p u n i l o m od elastičnih uložaka ili ravnih, o d n o s n o profiliranih metalnih prstena, kombiniranih s mekim materijalom. Posebno svojstvo takvih brtvila je da m o g u služiti i za vođenje. Na slici 478 prikazan je način djelovanja meke brtve. Na slici 479 prikazane su metal-nemetalne brtve, a na slici 480 m e k a m e t a l n a brtva.

a) s metalnim žicama; b) s metalnim lamelama; c) s metalnim folijama; d) s metalnim šupljim prstenom

Slika 480. Meka metalna brtva

Meka metalna brtva izrađuje se u obliku stožastih prstena od metala dobrih deformabilnih svojstava. Z b o g metalnih površina d o d i r a p o t r e b n o je d o b r o podmazivanje.

Hidraulik brtve (Brtve s automatskim djelovanjem) Prilikom ugradnje brtve daje se o d r e đ e n o predopterećenje. Pogonskim t l a k o m dolazi do nalijeganja brtve na vratilo, o d n o s n o m o t k u . Brtvenje manšetama. N a č i n djelovanja manšete prikazan je na slici Na slici 482 a do d prikazani su različiti oblici manšeta. Na slikama i 484 prikazani su primjeri ugradnje. Osim oblika prikazanih na slici ulaze o v a m o i profilne brtve (0-prsteni, X-prsteni i k v a d r a t n i prsteni), 485 i 486.

481. 483 482, slike

Slika 482. Manšete za brtvenje a) u obliku šešira; b) u obliku lonca; c) manšete za brtvenje vratila; d) i e) manšete s utorom; J) manšete u obliku strehe; g) manšete s usnicama

u-prsten

/^Voiro \. dio

Slika 483. Jednostavna manšeta u obliku šešira

zralnost maks. Đ,5mm [7-?

»a

A

sintelilka guma

metalni međuprsfeni imaju zadatak vođenja (bijeli metal}

Slika 484. Primjer ugradnje dvostruke manšete a) s ravnim i zaobljenim leđnim dijelom; b) manšete od sintetičke gume u obliku strehe

tlak

• tlak

pritisak

Slika 485. Brtvenje O-prstenom

leđni

Slika 486. Brtvenje OV-prstenom

472

13. Brtve

Brtvenje vratila. Za brtvenje vratila pri niskom tlaku upotrebljavaju se radijalne brtve, čiji je cilj da spriječe izlazak medija svake vrste, te ulazak plinova, prašine, para. Prikazane su na slici 263, a dimenzije su dane u tablici 88. Brtvila postojanog oblika Za razliku od brtvila koja se deformiraju, ostvaruje se brtvenje brtvilima postojana oblika svođenjem presjeka propusnosti na najmanju moguću mjeru i d o b r i m prilagođavanjem obiju brtvenih površina. Materijal su legure bijele kovine, specijalne bronce, sivi lijev, umjetni ugalj, sinterirani i umjetni materijali. Upotrebljavaju se za brtvenje u teškim uvje tima rada (visoke temperature, visoki tlak i velike brzine).

djelovanjem prema unutra, za visoke temperature

Slika 488. Prorezani prsten s opružnim djelovanjem prema van (klipni prsten)

prstenaste kamare

opruga-

r

Slika 489. Višedjelni prsten s oprugom

Brtvila postojana oblika sastoje se bilo od p r o r e z a n i h prstena s opružnim djelovanjem p r e m a u n u t r a (sl. 487), bilo od opružnih, djelovanjem p r e m a vani (sl. 488) (klipni prstenovi), ili od višedjelnih o p r u g o m držanih segmenata, prstena (sl. 489). U g r a đ u j u se u prstenaste k o m o r e da bi se omogućila radijalna pokretljivost. Upotrebljavaju se za brtvenje klipnjače p a r n i h strojeva, disel-motora i k o m p r e s o r a . Za brtvenje vratila vodenih turbina, centrifugalnih p u m p i i malih t u r b i n a prsteni mogu biti od grafita.

473

13.4. Bezdodirne brtve

13.3.2. Brtvenje kliznim prstenom Razlikuju se u osnovi od ostalih brtvi. Brtvena površina je u ravnini okomitoj na os vrtnje, a ne na cilindričnoj površini vratila. Namijenjene su isključivo rotirajućim strojnim dijelovima, pretežno za brtvenje tekućine (ali m o g u brtviti plinove i pare), na temperaturi do 200 °C (i više). Upotrebljavaju se kod centrifugalnih pumpi, zupčastih pumpi, bubnje va za sušenje, miješalica. Gubici zbog propusnosti su niski, nije p o t r e b n o posebno održavanje, a efekt brtvenja nezavisan je od trošenja, te malog aksi jalnog i radijalnog pomicanja vratila.

E Slika 490. Brtvenje pomoću kliznog prstena a) dijelovi brtve: 1 kućište; 2 drugi klizni prsten; 3 prvi klizni prsten; 4 O-prsten; 5-vratilo; 6 opruga; i—ir b) različite izvedbe brtvi pomoću kliznog "f prstena

Brtvenje p o m o ć u kliznog prstena p r i k a z a n o je na slici 490 a, a na slici 490 b prikazane su izvedbe brtvi p o m o ć u kliznog prstena. Aksijalnom silom tlači se okretni klizni prsten p r e m a prstenu koji stoji, ili o b r a t n o . Time se postiže radijalno brtvenje na paralelnim radijalnim p l o h a m a . Aksijalna propusnost između prstena i vratila brtvi se p o m o ć u 0-prstena ili manšete. Da bi se postigla paralelnost čeonih kliznih ploha, mogućnost uzdužne dilatacije apara ta i dijelova kliznih prstena, te mogućnost izravnanja zbog trošenja kliznih ploha, m o r a postojati b a r jedan elastičan dio — m e m b r a n a , opruga, profili rani gumeni dio.

13.4. Bezdodirne brtve Bezdodirne brtve karakterizirane su time što u p o g o n s k o m stanju ne dolazi do dodira između brtvenih površina koje se kreću i onih koje stoje, a pri t o m e postoji o d r e đ e n a zračnost. Činjenica da postoji određena zračnost, odvaja ove brtve od onih dodirnih brtvi kod kojih u p o g o n u dolazi zbog tekućeg trenja (npr. m n o g e klizne brtve) t a k o đ e r do zračnosti, ali zračnost u t o m slučaju nije unaprijed određena. Klasične brtve ove grupe rade na principu strujanja ili na principu prigušivanja. U ovom slučaju tlak kojeg treba brtviti snižava se trenjem i, o d n o s n o ili,

13. Brtve

474

vrtloženjem izazvanim strujanjem. Karakteristično svojstvo tih brtvi je da one ne brtve p o t p u n o . Takve brtve m o ž e m o podijeliti na one koje rade sa zračnošću i o n e koje rade kao labirintne. J e d n a m e đ u g r u p a su brtve čija svojstva leže negdje između onih koje rade sa zračnošću i onih koje rade k a o labirintne, a to su labirintne brtve sa zračnošću. 1 3 . 4 . Bezdodirne brtve

Brtvenje prigušivanjem

potreban tlak stvoren u brtvi

13.4.2. Bezdodirne labirintne brtve

13. 4. 1. Bezdodirne brtve sa zračnošću

13.4.5. Membranske brtve

1 3 . 4 . 4 . Brtvenje p o m o ć u tekućine

potreban tlak stvoren izvan brtve, sl. 5 0 2

13.4.3 Labirint sa zračnošću

radijalna zračnost

aksijalna zračnost,

jednostavni, sl.499

dvostruki, sl. 5 0 0

centrifugalna brtva

navojna brtva

sl. 3 9 3 a

ravna membrana, sl. 5 0 5 , jednostavna, sl. 5 0 3

plivajući prsten, sl.493c

sa samvpodešavanjein zračnosti. sl. 4 9 4 b

čahura sa zračnošću, sl.493 b

aksijalni labirint, sl. 4 9 5

radijalni labirint, sl.496

dvostrana, sl. 5 0 4

s pločastim rotorom, sl. 5 0 1

fleksibilna membrana, sl. 5 0 7

membrana od valovitih cijevi, sl. 5 0 6

s lopatičastim rotorom

stepenovani labirint, sl. 4 9 8

bez samopodešavanja zračnosti. sl. 4 9 4 a

Slika 491. Pregled brtvenja pomoću bezdodirnih brtvi

Na slici 491 je pregled bezdodirnih brtvi. Takve brtve upotrebljavaju se t a m o gdje se javljaju velike relativne brzine, koje bi k o d primjene dodirnih brtvi izazvale veliko trenje i habanje. P r o b l e m podmazivanja i održavanja stvarao bi velike poteškoće.

.

Pl

V////Av/////APc

Slika 492. Osnovni oblici bezdodirnih brtvi a) brtvenje zračnošću; b) brtvenje zračnošću i labirintom; c) brtvenje labirintom

475


Bezdodirne brtve razvile su se uglavnom kod parnih i plinskih turbina, ali se upotrebljavaju i k o d vodenih turbina, centrifugalnih p u m p i i puhala. Klipni kompresori za suhi zrak i plinove izvode se u obliku labirintnih klipova, da bi se spriječila mogućnost miješanja s uljem. Shematski prikaz bezdodirne brtve sa zračnošću, labirintne brtve i labirintne sa zračnošću, d a n je na slici 492.

13.4.1. Bezdodirne brtve sa zračnošću Aksijalne bezdodirne brtve sa zračnošću To su najjednostavniji oblici bezdodirnih brtvi. Zavisno od toga da li je strujanje laminarno ili turbulentno, p a d tlaka nastaje unutarnjim trenjem ili unutarnjim vrtloženjem fluida (sl. 493 a, b, c). Teškoće pri upotrebi ovdje su u održavanju uskih granica zračnosti. M e đ u t i m samocentriranje, za koje se potrebne sile m o g u točno izračunati, javlja se k a o važno svojstvo zračnosti.

a).

•3-

b)

c).

Slika 493. Shematski prikaz bezdodirnih aksijalnih brtvi a) jednostavna; b) s tuljkom; c) s plivajućim prstenom

Ako se zračnost na cijeloj duljini ostvaruje samo jednim tuljkom (slika 493 b) nastaju konstruktivne poteškoće. Z a t o se d a n a s u k u p n a duljina zračnosti dijeli na manje duljine. Iz pojedinih prstena dobivena brtva plivajućih prstena može lakše slijediti promjenu položaja vratila ili m o t k i (sl. 493 c).

Radijalne bezdodirne brtve sa zračnošću Radijalne bezdodirne brtve sa zračnošću, a bez mogućnosti nastavljanja zračnosti (sl. 494a) razlikuju se od aksijalnih samo položajem ravnine zračnosti; ovdje je zračnost u vertikalnoj ravnini.

I Slika 494. Shematski prikaz bezdodirnih radijalnih brtvi a) bez mogućnosti nastavljanja zračnosti; b) s mogućnošću nastavljanja zračnosti

1////////,

a)

-4-b)

Brtvenje radijalnom zračnošću s a u t o m a t s k i m nastavljanjem zračnosti (aksijalno pomične brtvene površine) razvijeno je u posljednje vrijeme (sl. 494 b). Automatsko nastavljanje zračnosti može se ostvariti na razne načine, npr. zračnošću koja se smanjuje u smjeru p a d a tlaka.

13. Brtve

476

K o d brtvi sa zračnošću količina protjecanja zavisna je od dimenzija zračnosti (širine i duljine), razlike tlaka, viskoznosti medija i kvalitete povr šinske obrade (hrapavost). Za l a m i n a r n o strujanje: 6

> - p

a

) - 4 , - * - *

3 ( 5 3 6 )

rj-l Pj p 2 u Pa dm u m hum n u Pas 3 Q u m /s

tlak na početku i na kraju zračnosti, srednji promjer, zračnost, dinamička viskoznost, količina protjecanja.

13.4.2. Labirintne brtve Dobivaju se serijskim razmještajem prigušnih mjesta na kojima se energija tlaka pretvara u energiju gibanja. Stvorena energija gibanja poništava se, zapravo pretvara u slijedećoj k o m o r i zbog vrtloženja i u d a r a u toplinsku energiju. Da bi se ostvarilo p o t p u n o vrtloženje, a time prije slijedećeg mjesta vrtloženja i brzina blizu nule, potrebne su promjene smjera. To se postiže pregradnim stijenama (labirintima). Količina p r o t o k a zavisi, osim od p a d a tlaka od širine zračnosti prigušnog mjesta, a prije svega od broja z serijski u z a s t o p n o smještenih prigušnih mjesta. K o d nestlačivih medija: Q = e-dm-n-h

4 Slika 495. Aksijalna labirintna brtva

~

e

H uk

(537)

faktor zavisan od Revnoldsova broja utvrđen eksperimentalno, =

X hum dm u m g u m/s2 Huk u m z Pi,pi u Pa

Slika 496. Radijalna labirintna brtva

2g

—^

veličina otpora, zračnost, srednji promjer, ubrzanje pri slobodnom padu, ukupan pad, broj serijski uzastopno smještenih prigušnih mjesta. tlak na ulazu i izlazu iz labirinta.

Slika 497. Različite izvedbe labirintnih brtvi

Slika 498. Stepenovana labirintna brtva

—

477


P r e m a položaju prigušnih mjesta razlikujemo aksijalne (sl. 495) i radijalne labirintne brtve (sl. 496). Na slici 497 prikazane su neke konstruktivne izvedbe labirintnih brtvi, a na slici 498 konstruktivno rješenje aksijalnog labirinta i radijalnog stepenovanja.

13.4.3. Labirintne brtve sa zračnošću Predstavljaju sredinu između brtvenja p o m o ć u zračnosti i pravog labirintnog brtvenja. P r i t o m e postoje prigušna mjesta s m a n j o m ili većom brzinom. Protoci su k o d ovih brtvi niži nego k o d brtvi sa zračnošću. Prednost je u nesmetanoj m e đ u s o b n o j aksijalnoj pomičnosti. P r e m a učešću površina brtvenih zračnošću o d r e đ e n o je ponašanje brtve k a o više slično brtvenju zračnošću, o d n o s n o više slično labirintnom brtvenju. Z b o g mnogih utjecajnih veličina danih načinom oblikovanja zračnosti, odre đivanje propusnosti nije moguće bez pokusa, što čini razliku u odnosu na p r e t h o d n e brtve.

Slika 499. Jednostavna labirintna brtva

Slika 500. Dvostruka labirintna brtva

Ovaj način brtvenja, koji označavamo k a o jednostavni labirint, nenazubljeni labirint, upotrebljava se često t a m o gdje bi pravi labirint, zbog zadiranja prigušnih mjesta, p r o u z r o č i o m o n t a ž n e poteškoće ili ne bi uopće bio primjen ljiv, k a o što je brtvenje strojnih dijelova sa gibanjem t a m o - a m o . Na slici 499 prikazana je jednostavna, a na slici 500 dvostruka labirintska brtva sa zračnošću.

13.4.4. Brtvenje pomoću tekućine Za p o t p u n o brtvenje, k a o što je npr. p o t r e b n o k o d brtvenja otrovnih medija, upotrebljava se tekućina k a o sredstvo za zatvaranje prolaza medija koji se brtvi. K o d brtvenica se p o t r e b a n tlak za brtvenje ostvaruje u samoj brtvi, a k o d brtvenja p o m o ć u tekućine dovodi se taj tlak tekućini izvana. Za niski tlak kojeg treba brtviti dovoljna je statička visina tekućine kojom se brtvi. Tlak se može povećati u p o t r e b o m žive.

Slika 501. Brtvenje pomoću vodenog prstena

Za brtvenje p o m o ć u vodenog prstena (sl. '501) upotrebljava se za stvara nje potrebnog tlaka centrifugalna sila. Nivo tekućine postavlja se u zavisnosti od razlike tlaka. Zračnost može biti relativno velika. D i o tekućine koja se

13. Brtve

478

gubi hlapljenjem treba nadomjestiti n o v o m tekućinom dovedenom izvana. U mirovanju p o t r e b n e su p o m o ć n e brtve.

2

3

4

Slika 502. Brtvenje pomoću tekućine s pretlakom 1 ulaz tekućine, 2 ulaz plina koji se brtvi, 3 izlaz tekućine, 4 isisavanje plina

a)

as

Slika 503. Brtvenje jednostavnim navojem a) na vratilu; b) u kućištu

K o d brtvenja p o m o ć u tekućine u labirintnoj brtvi ili u brtvi sa zračnošću (sl. 5 0 2 ) dovodi s e tekućina s p r e t l a k o m p 0 > P i n a p o g o d n o m mjestu u brtvu. Na taj način izlaze iz brtve p r e m a van, a i ulaze p r e m a unutra, s a m o male količine tekućine za brtvenje. K a o medij za brtvenje upotrebljava se ulje (veće viskoznosti pri višem tlaku), u specijalnim slučajevima plin ili p a r a (vakuumske brtvenice p a r n i h turbina). Na slici 5 0 3 p r i k a z a n a je jednostavna brtva s navojem na vratilu ili na kućištu, zvana h i d r o d i n a m i č k a brtva, a na slici 5 0 4 d v o s t r a n a brtva s navojem. P o t r e b a n tlak stvara se p o m o ć u navoja koji trans p o r t i r a tekućinu. Ako sam medij koji treba brtviti ima dovoljnu viskoznost i prionljivost, o n d a za brtvenje nije p o t r e b a n poseban medij. P o v r a t n i t r a n s p o r t medija koji treba brtviti p o m o ć u navoja omogućuje brtvenje. U ostalim slučajevima m o r a se upotrijebiti p o s e b n a tekućina za brtvenje, visoke viskoznosti.

Slika 504. Brtvenje dvostranom brtvom s navojem

Slika 505. Plosnata membranska brtva

13.4.5. Membranske brtve Ove se brtve m o g u samo uvjetno ubrojiti u bezdodirne brtve. O n e su zapravo p o s e b n a grupa brtvi. Za dijelove koji se kreću t a m o - a m o s malim brojem h o d o v a u jedinici vremena upotrebljavaju se dijelovi koji se m o g u j a k o deformirati — valovite cijevi, m e m b r a n e od t o m b a k a , mesinga, nemetala, nehrđajućeg čelika, umjetne gume, koje povezuju pomični dio s dijelom koji stoji. P r e d n o s t tih brtvi je p o t p u n a nepropusnost. K o d okretnih gibanja može se ovim b r t v a m a ograničeno brtviti.


479

Za gibanje t a m o - a m o brtvenje je p o t p u n o , pa su na taj način brtveni vrlo vrijedni i otrovni mediji.

membrana

Slika 506. Membransko brtvenje pomoću valovite cijevi

Slika 507. Brtvenje pregibnom membranskom brtvom

P r e m a obliku razlikujemo: Valovite cijevi izrađene od tvrdih materijala (čelik, tombak) ili mekih guma, tellona, upotrebljavaju se najčešće za brtvenje zapornih organa i za naj-. veći tlak. Na slici 506 p r i k a z a n a je takva brtva od valovite cijevi. Plosnate ravne i valovite m e m b r a n s k e brtve. P o z n a t e su ravne m e m b r a n e kod m e m b r a n s k i h p u m p i ili valovite m e m b r a n e kod m a n o m e t a r a . Na slici 505 prikazane su plosnate m e m b r a n e od gume za male razlike tlaka i male hodove. O v e brtve imaju često pored funkcije brtvenja i funkciju klipa. Pregibne membrane dolaze u obzir za veće hodove, posebno u području hidrauličke i pneumatske regulacione tehnike. To su tankostijene fleksi bilne lončaste posude izrađene od perbunana, s ulošcima. Upotrebljavaju se za brtvenje klipova i vretena. Na slici 507 prikazana je pregibna klipna brtva.

14.

CIJEVNI VODOVI I ZAPORNI ORGANI

14.1. Cijevni vodovi 14.1.1. Osnovni pojmovi Cijevni vodovi služe za t r a n s p o r t plinova, tekućina, tjestanih ili sitnozrnastih krutih tvari. Cijevnim vodovima može se prenositi i tlak, pri čemu sam transport sadržine cijevi n e m a u t o m slučaju posebno značenje. P o l a z i m o li od uređaja za proizvodnju i p r e r a d u kemijskih proizvoda, p r e h r a m b e n i h proizvoda, ulja, vode, vidimo da se cijevnim vodovima vrši transport, raspodjela i regulacija raznih vrsta tekućina, plinova i para. Osim toga m o g u cijevi da služe i k a o osnovni konstruktivni elementi kemijskih postrojenja i izmjenjivača topline. Cijevi se izrađuju od gotovo svih vrsta materijala, a m o g u se upotreb ljavati i do najviših tlakova i t e m p e r a t u r a . Cijevi su najčešće okrugla presjeka, ali mogu biti i pravokutne. Okrugao presjek je u o d n o s u na p r a v o k u t n i u prednosti zbog manjih gubitaka pri strujanju i gubitaka topline, a i veće je čvrstoće k o d iste vrste materijala. Izrada okruglih cijevi jednostavnija je. P o d nazivnim tlakom p r e m a D I N 2401, odn. J U S M.B6.006, podrazumije v a m o onaj tlak u N / m m 2 koji služi k a o osnova za p r o r a č u n dijelova cijev n o g voda. Stupnjevanje nazivnik tlakova d a n o je u s p o m e n u t o m D I N 2401 i JUSM.B6.006. Pogonski tlak je onaj najveći tlak kojem smiju biti izloženi u pogonu dijelovi cjevovoda dimenzionirani p r e m a nazivnom tlaku. U t e m p e r a t u r n o m području od + 2 0 do + 1 2 0 °C dopušteni pogonski tlak j e d n a k je nazivnom tlaku. Na višim t e m p e r a t u r a m a dopušteni pogonski tlak niži je od nazivnog tlaka. D I N 2401, B I . 2, daje pregled dopuštenih pogonskih tlakova i nazivnih tlakova u zavisnosti od temperature. Dolazi li u p o g o n u do jačih kolebanja tlaka, do prolaznih prekora čenja temperatura, o d n o s n o do d o d a t n i h mehaničkih opterećenja cijevnih vodova (npr. a k o je spriječena mogućnost dilatacije cijevnih vodova), treba birati cijevi većeg nazivnog tlaka. Ispitni tlak dijelova cijevnog voda je tlak zavisan od nazivnog tlaka, a to je tlak kojim proizvođač ispituje proizvedene dijelove cijevnog voda. U pravilu ispitni tlak iznosi 1,5 nazivnog tlaka. K a o ispitni medij upotrebljavaju se tekućine. Radi povećane opasnosti smiju se plinoviti mediji upotrebljavati za ispitivanje samo uz određene mjere sigurnosti.

14.1. Cijevni vodovi

481

Ispitni tlak gotovih cijevnih vodova niži je, zbog osjetljivosti brtvi, pri rubnica i opasnosti da će prilikom ispitivanja cjevovoda koji nisu položeni ravno doći do izvitoperenja, nego ispitni tlak dijelova cjevovoda, ali je viši nego pogonski tlak. Ako su ispitni tlakovi niski, m o g u se upotrebljavati i plinoviti mediji (zrak, dušik). Nazivni promjeri ( D I N 2404, J U S M.B6.005) odgovaraju unutarnjem promje ru cijevi. Razlike između stvarnog unutarnjeg promjera i nazivnog promjera proizlaze iz različitih debljina stijenke cijevi, k o d j e d n a k i h vanjskih promjera. Naime, u o d n o s u na izradu i spajanje određeni su vanjski promjeri, a prema unutarnjim tlakovima određene su različite debljine stijenki cijevi. Cijevna prirubnica je u obliku prstena oblikovan završetak cijevi ili dijelo va cijevnog voda koji služi za spajanje. To može biti i odgovarajuće oblikovan poseban dio, a služi isto t a k o za m e đ u s o b n o spajanje dijelova cijevnog voda p o m o ć u vijaka i matica. Prirubnice su najčešće okrugle, a m o g u biti ovalne i četvrtaste. Slijepa prirubnica je ploča koja služi za zatvaranje prirubničkog otvora. Kolčaci omogućuju spajanja cijevi izloženih nižim tlakovima. Fitinzi su cijevni fazonski standardni dijelovi. Služe za mogućnost racional nog oblikovanja cijevnih vodova. 14.1.2. Materijal cijevi Cijevi od sivog lijeva imaju nalivene prirubnice, o d n o s n o kolčake. Upotreb ljavaju se za vodove položene u zemlju, gradsku mrežu za plin, vodu i o t p a d n u vodu u koliko za o t p a d n u vodu zbog velikih dimenzija nisu upotrijeb ljene betonske ili keramičke cijevi. K o r o z i o n a zaštita je vruće nanesen bitumen, preko kojeg se nanosi još i p r e m a z vapnenim mlijekom zbog organskih kiselina tla. Sivi lijev je zbog svojih dobrih antikorozionih svojstava u prednosti ispred čelika. N e d o s t a t a k mu je, da je položen ispod ulica s jakim p r o m e t o m izložen lomu, pa m o r a biti pri polaganju d o b r o osiguran. Čelične cijevi s kolčacima upotrebljavaju se k a o i cijevi od sivog lijeva. Z b o g veće korozione osjetljivosti p o t r e b n a je d o b r a zaštita. Neosjetljive su na p r o m e t n a opterećenja. Cijevi s navojem upotrebljavaju se za kućne uređaje k o d niskih tlakova. Pocinčane se upotrebljavaju za vodove hladne i tople vode, a nepocinčane za p a r u i ulja. Bešavne čelične cijevi su najčešće upotrebljavane za sve tlakove i tem perature. Spajaju se zavarivanjem, prirubnicama ili p o m o ć u navoja. Koroziona zaštita postiže se pocinčanjem i nemetalnim prevlakama. Šavne čelične cijevi upotrebljavaju se u granicama uobičajenih dimenzija k a o i bešavne. Šavne cijevi posebno su p o g o d n e za cijevne vodove većih promjera, za uređaje za navodnjavanje i vodne turbine, a k o su bešavne cijevi preskupe. Cijevi velikih i najvećih promjera izrađuju se k a o zavarene posude od limova. 31 Elementi strojeva

482

14. Cijevni vodovi i zaporni organi

Precizne čelične cijevi, bešavne ili šavne, imaju svijetlu i glatku, dimenzionalno točnu, vanjsku površinu. Nalaze primjenu k o d vodova koji se spajaju navojem bez lemljenja i k o d vodova k o d kojih se traži glatka i Čista unutrašnjost cijevi bez rđe, i točnih dimenzija. Bakarne cijevi zbog visoke korozione postojanosti (osjetljive su, ali na bazič ne tekućine) upotrebljavaju se za uljne vodove, gdje bi čelične cijevi radi korozije onečistile ulje. Upotrebljavaju se u p r e h r a m b e n o j industriji, a pokositrene u industriji piva. L a k o se oblikuju savijanjem. Tablica 149. Pregled standarda cijevi Cijevi od čelika

Vrst cijevi, naziv

Čelične bešavne cijevi

Standard

Tehnički uvjeti isporuke

J U S C.B5.020

Č.0000

J U S C.B5.021

Č. 1212 Č.1213 Č. 1402 Č. 1502 Č. 3100

Čelične bešavne cijevi od Č. 1212 Čelične bešavne cijevi od Č. 1213

JUS C.B5.226

J U S C.B5.020

JUS C.B5.123 J U S C.B5.021

JUSC.B5.124

Čelične bešavne cijevi od Č. 3100

JUSC.B5.125

Čelične bešavne cijevi, grecizne hladno valjane ili hladno vučene

J U S C.B5.230

JUS C.B5.030

J U S C.B5.222

JUS C.B5.021

J U S C.B5.225

J U S C.B5.020

Cijevi od čelika bez propisanih mehanič kih svojstava za cijevni navoj (bešavne i šavne)

Čelične cijevi bešavne za plinovode i vodovode

Čelične cijevi šavne, precizne jedanput hladno vučene ili valjane

120 °C

bez ograničenja 300 °C

Č.1214 Č. 1215

320

400 °C

Č. 7100 Č. 7400 Č. 7401

800

450 °C

Č. 0000

250

120 °C

160

120 °C

Č. 1212

JUSC.B5.122

Čelične bešavne cijevi od Č. 1402

Cijevi od čelika s propisanim mehanič kim svojstvima za cijevni navoj (bešavne i šavne)

250

i Područje nazivnih promjera mm

C.B5.221 10,2 d o 1016

JUS C.B5.221

JUS C.B5.022

1 Čelične bešavne cijevi

Područje nazivnog tlaka N/cm 2

Materijal

300 °C

— 10 CN CN IO «

10 d o 500

d o 500

Č. 1213

1000

300 °C

Č. 1402

1000

300 °C t/3

10 d o 500

Č. 3100

1000

300 °C

10 d o 500

Č.1212 Č. 1213 Č. 1402 Č. 3100 Č. 1212 (bešavne)

4 do 120

640

6 do 150 1000

120 "C

Č.0000 (bešavne) i Č. 1212

do 250

Č.0000

tekućina 250 zrak 100 para 100 od 64 300°C bez ograničenja tlaka i 300 °C

J U S C.B5.020 J U S C.B5.023

J U S C.B5.250

1000

C.B5.221 10 do 250 300 do 500

JUS C.B5.021

Č. 1212

J U S C.B5.050

Č. 0146

od 1000

d o 1000

7 s " do 6 "

6 d o 150

V."

do 6 "

50 do 500

10 do 120

483


Tehnički uvjeti isporuke

Standard

Vrst cijevi, naziv

Čelične cijevi šavne, precizne s posebnom točnošću mjera, hladno vučene ili valjane

J U S C.B5.251

J U S C.B5.051

Materijal

Č. 0261 Č. 0271 Č. 0361 Č. 0371 Č. 0461 Č.0471 Č.0561

JUS C.B5.025

Čelične cijevi šavne

4 do 120

do 1600

Č.0000 Č. 0370 Č. 0460

tekućine 250 120 °C plinovi 100 180 °C

J U S C.B5.240

J U S C.B5.026

J U S C.B5.025 Čelične cijevi šavne za plinovode i vodovode

Područje nazivnog Područje nazivnih promjera tlaka mm N/cm 2

JUS C.B5.027 JUS C.B5.026

Č. 0261 Č. 0271 Č.0361 Č. 0371 Č. 0461 Č. 0471 Č. 0562 Č. 0563

10,2 do 1620 640

300 °C

do bez ograničenja tlaka i 300 °C

Č. 0000 Č. 0370 Č. 0460

250

Č. 0261 Č. 0361 Č. 0461.

640

120 °C 50 do 1600

300 °C

Cijevi od lijevanog željeza

Vrst cijevi, naziv

Spajanje prema

Tehnički uvjeti za materijal

Mjere prema

N
Područje nazivnih promjera mm

160

D N 50 i 65

100

D N 80 do 1200

LA Cijevi s kolčakom (naglavkom)

JUS C.J 1.030

J U S C.J1.021

J U S C.J1.030

125

-

D N 50 i 65

100

125

D N 80 do 1200

125

160

D N 80 do 1200

160

D N 50 i 65

100

D N 80 do 400

A

B

LA

Cijevi s maticom

J U S C.J1.031

JUS C.J 1.021

J U S C.J1.031

D N 50 i 65

125 A

Cijevi s prirubnicom

31*

J U S C.J1.033

JUS C.J 1.021

J U S C.J1.033

100

125

D N 80 do 400

B

125

160

D N 80 do 400

B

125

160

D N 50 do 1200

484


Mesingane cijevi upotrebljavaju se za vodove manje od bakarnih, teže se savijaju, a uz neodgovarajuću leguru podliježu koroziji. Olovne cijevi kemijski su veoma postojane. L a g a n o polaganje vodova, npr r pri polaganju instalacije k u ć n o g vodovoda, k o m p e n z i r a visoku cijenu olov nih cijevi. Cijevi od aluminija upotrebljavaju se zbog male težine u gradnji cestovnih i zračnih vozila. Isto se t a k o koriste umjesto b a k a r n i h cijevi kod tvari koje djeluju na bakar. Cijevi od umjetnih materijala o t p o r n e su p r e m a većem broju kemijskih tvari. Upotrebljavaju se u p r e h r a m b e n o j i kemijskoj industriji, kao vodovodne cijevi i k a o cijevi za o t p a d n u vodu (polažu se i u zemlju). Čvrstoća cijevi zavisna je od temperature. Isporučuju se u različitim stupnjevima tvrdoće. L a k o se polažu. U p o t r e b a , koja se stalno širi, ovisna je o cijeni. U tablici 149 je pregled cijevi i materijala za cijevi s o z n a k a m a odgova rajućih brojeva s t a n d a r d a za materijale i cijevi.

14.1.3. Proračun cijevi Ako neki medij treba da struji k r o z cijevni vod, o n d a na kraju voda mora, u o d n o s u na okolinu, postojati o d r e đ e n a razlika energije. Ako bismo kraj cijevnog voda zatvorili, o n d a bi s p o m e n u t a razlika energije odgovarala razlici t l a k a mjerenog na m a n o m e t r u između unutrašnjosti cijevi i okoline. Otvara njem otvora dolazi do izravnavanja tlaka s okolinom, a višak energije pretvara se u energiju gibanja. Jedan dio energije upotrebljava se za svladavanje o t p o r a strujanja, o d n o s n o pretvara se u toplinu

Hidraulički pad

v2 H= =-—\~2Zh„ Q-g 2g Ap

(538)

Hum Ap u N/m 2 Q u kg/m3 g u m/s2

hidraulički pad, razlika pritisaka kod zatvorenog cjevovoda, gustoća medija, ubrzanje sile teže,

v u m/s h% u m

brzina medija nakon otvaranja cjevovoda, gubici trenjem o stijenku, gubici trenjem unutar same tekućine, gubici promjenom smjera i vrtloženjem.

K o d cijevi koje služe k a o konstruktivni elementi, k o d cijevi za bušenje i zaštitnih cijevi, određen je promjer cijevi samo na osnovi konstruktivnih zahtjeva. Za cijevi kojima se transportiraju voda, para, plinovi ili ulja, treba promjer utvrditi uzimajući u obzir gubitke. Što je veći promjer cijevi, o d n o s n o što je manja brzina p r o t o k a , to su i gubici niži. S p o r a s t o m promjera pove ćavaju se troškovi investicija. E k o n o m i č n i m se s m a t r a onaj promjer cijevi čiji su godišnji troškovi cjevovoda i gubitaka najniži.

485


Srednju brzinu protoka v ne treba birati visoko, jer s p o r a s t o m brzine pro t o k a rastu gubici tlaka. Srednja brzina p r o t o k a treba da je po mogućnosti k o n s t a n t n a , da bi se isključila p o t r e b a ubrzavanja i usporavanja medija. K o d priključaka cjevovoda na klipne strojeve treba ugraditi p o s u d u koja će izravnati razlike što proizlaze iz nejednakomjernosti r a d a klipnog stroja. G r u b e orijentacione vrijednosti srednjih brzina protoka vodovodne instalacije tlačni cjevovodi paro vodi zračni i plinski vodovi uljni dalekovodi (benzin, benzol, plinsko ulje)

u = l do 2 m/s u = 20 do 30 m/s u = 1 5 do 70 m/s u = 25 m/s u =1,5 do 2 m/s

Pri proračunavanju promjera cjevovoda srednja brzina p r o t o k a se najprije usvaja. Za p r o r a č u n p o t r e b n o g presjeka cijevi vrijedi yyi

presjek cijevi

(539)

A= V • Q

1

promjer cijevi m u kg/h Q u kg/m3 v u m/s A u m2 d u m

d=

/

^

—— \J 2827 Q • v

, C A K \

(540)

protok mase medija u jedinici vremena, gustoća medija, srednja brzina protoka, presjek cijevi, unutarnji promjer cijevi (otvor cijevi).

Umjesto izračunatog promjera otvora cijevi bira se prvi veći standardni promjer. Time se uzimaju u obzir i mogućnosti eventualnog onečišćenja stijenki cijevi. Za t a k o izračunati promjer cijevi treba t a d a izračunati gubitke. Gubici Ihg jednaki su, k o d n o r m a l n i h uvjeta gradnje cjevovoda umnošku faktora gubitaka ( i kvadrata brzine p r o t o k a : v2 xh-x^

gubici 27/ig u m £ v u m/s g u m/s2

(541)

suma gubitaka, faktor gubitaka, srednja brzina protoka, ubrzanje sile teže.

Gubici m o g u biti veoma visoki. K o d dalekovoda gubici su mjerodavan faktor za cjelokupni utrošak energije. Gubici u ravnoj cijevi. U ravnoj cijevi unutarnjeg promjera d i duljine / iznosi: jaktor gubitaka

£=X d

(542)

486

14. Cijevni vodovi i zaporni organi koeficijent trenja cijevi dobiven jednadžbama izvedenim na osnovi opsežnih istraživanja u kojima su najvažnije veličine Revnoldsov broj, hrapavost i dimenzije, duljina cijevi,

X

/ u m d u m

unutarnji promjer cijevi.

Koeficijent trenja cijevi X ovisan o Revnoldsovu broju Re i o d n o s u unutarnjeg promjera cijevi i hrapavosti cijevi (d/k), d a n je na slici 508. Vrijed nosti hrapavosti k d a n e su za različite vrste i stanja cijevi u tablici 150. Za vodu daje slijedeća j e d n a d ž b a koeficijenta trenja dovoljno točne vrijed nosti za praktičke p o t r e b e : 0,05

OM 0,03

% 0.02 ;

Jg 0.018 • •fe 0,016 '

£ OM • •8 0,0120J010 0,009 0.008 OBOT6

3

IO

2

2,32

5

i 6 10* 2 i 6 IO

Reynoldsov broj Re

2

4

6

6

IO

2

4

6

7

IO

2

Slika 508. Koeficijent trenja cijevi X dan u zavisnosti od Revnoldsova broja Re i odnosa d/k Tablica 150. Vrijednosti hrapavosti k u mm za različite vrste stanja cijevi Materijal

bakar ili mesing vučen, staklo ili umjetni materijal

Stanje

k mm

glatko

0 do 0,0015

bešavna ili šavna cijev

nova nova, bituminizirana, zemni plin, stara pocinčana dugo upotrebljavana s korom (inkrustacija)

0,02 do 0,05 0,04 do 0,05 0,07 do 0,15 0,15 do 0,20 do 0,4

sivi lijev

novo bituminizirano zarđano s korom (inkrustacija)

azbestni cement beton drvo

0,25 do 0,5 0,12 1 do 1,5 1,5 do 3

0,1 0,2 d o 1

487


koeficijent d u m

trenja

A « 0 , 0 2 + 0,0005/d

(543)

unutarnji promjer cijevi.

Za grube p r o r a č u n e polazi se od toga da X leži za vodu između 0,01 do 0,025. Koeficijent trenja X bit će to manji što je veći promjer cijevi i što su glade stijenke cijevi. Visina gubitaka u ravnoj cijevi p r e m a jednadžbi (541), izražava se jed nadžbom :

K

gubici

=

(544)

X-

Vidi legendu uz jednadžbe (538) i (542).

Gubici u koljenim odvojcima, armaturi, ulaznim i izlaznim ograncima cjevovoda U nabrojanim dijelovima cjevovoda javljaju se d o d a t n i gubici zbog promje ne smjera toka, vrtloženjem i u d a r o m . I ovi gubici ovise o k v a d r a t u brzine. Orijentacione vrijednosti faktora gubitaka C dobivene pokusima, d a n e su u tablici 151.

za koljena

i

zaporne

organe,

P o m o ć u vrijednosti faktora gubitaka ( preračunavaju se pojedinačni gubici u ekvivalentnu duljinu cijevi, koju treba dodati gubicima izraženim jednadž b o m (544): (545) (546) ukupna duljina cijevi, ekvivalentna duljina cijevi prema jednadžbi koeficijent trenja, suma pojedinačnih faktora gubitka.

Iz sume pojedinačnih gubitaka dobivaju se: ukupni Zhg

u m

X

l u m d u m v u m/s g u m/s2

gubici suma svih gubitaka, koeficijent trenja, duljina cijevi, unutarnji promjer cijevi suma pojedinačnih faktora gubitaka, brzina toka, zemaljsko ubrzanje.

(547)


488 Tablica 151. Vrijednosti faktora gubitaka ( za cijevna koljena i zaporne organe

LL.—

10

koljena od sivog lijeva (90°)

nazivni promjer

(

ventili

45°

22,5°

koljena

60°

( = 0,09 0,08 0,075 0,07

( = 0,045 0,045 0,045 0,045

90° ( = 0,14 0,11 0,09 0,11

; = 0,12 0,10 0,09 0,07

100

200

' 300

400

500

1,5

1,8

2,1

2,2

2,2

D I N ventil (slika 536)

( = 3,9

4,5

Rhei-ventil (slika 537)

2,6

3,5

Ventil (slika 538)

0,6

1,0

Kovani ventil (slika 539)

do

6,5

Kutni ventil (slika 540)

3,0

6,5

Povratni ventil (slika 544)

4,0

5,0

Povratna zaklopka (slika 558)

1,5

2,5

Bez vodeće cijevi

0,2

0,25

S vodećom cijevi

0,05

0,12

zasuni

14.1.4. Proračun debljine stijenke cijevi P r o r a č u n debljine stijenke cijevi vrši se na isti način k a o i p r o r a č u n po suda p o d tlakom. Za p r o r a č u n čeličnih cijevi izloženih unutarnjem tlaku vrijedi D I N 2413, (Službeni list F N R J br. 7, 1957) do djdu^l,7 i za tem perature od — 50 do + 600 ° C . Razlikujemo u p r o r a č u n u slijedeća tri područja opterećenja t e m p e r a t u r a : Pretežno mirno opterećenje cijevi do temperature + 1 2 0 °C Potrebna debljina stijenke cijevi izračunava se iz j e d n a d ž b e : debljina cijevi

s = s0 + c1 + c2

s=^v

P

+ c1 + c2

(548)

s u mm minimalna debljina cijevi, dv u mm vanjski promjer cijevi, p u N/mm 2 najveći dopušteni pogonski tlak, K u N/mm 2 karakteristična vrijednost čvrstoće materijala, = CTt na temperaturi + 20°C, S sigurnost, =1,7 za cijevi s atestom za materijal, =2 bez atesta za materija], v faktor slabljenja zavara, = 0 , 7 za jednostrano zavaren šav, = 0 , 8 za dvostrano zavaren šav ili jednostrano zavaren šav pomoću bakarne ploče, = 0 , 9 za dvostruko zavaren šav, žaren s posebnim prijemnim uvjetima, c, dodatak zbog dopuštenih razlika u debljini stijenke cijevi, tablica 152, c2 dodatak za koroziju i trošenje iznosi maksimalno 1 mm i najčešće je sadržan u zaokruženju proračunate debljine stijenke cijevi.

489

14.1. Cijevni vodovi Tablica 152. Dodatak c, pri proračunu debljine stijenke Šavne (zavarene) cijevi

Bešavne cijevi

dodatak c, mm

Dopušteno smanjenje debljine stijenke cijevi prema uvjetima isporuke

područje dodatak c.

vruće valjane

hladno valjane

trake

trake

0,25 do 0,4

0,15 do 0,30

0,08 do 0,21

0,3 do 0,5

0,15 do 0,3

0,11 do 0,23 0,12 do 0,25

limovi

debljina mm

/o

8

0,085 s0

3 do 3,5

10

0,11 s0

4 do 4,75

12

0,14

5 do 7

0,3

0,15 do 0,3

13

0,15 s0

7 do 10

0,3

0,15 do 0,3

15

0,18

s0

10 do 30

0,5

18

0,22 s0

30 do 35

0,6

35 do 40

0,7

s0

Pretežno promjenljivo opterećenje cijevi do temperature + 1 2 0 °C Proračun protiv deformacija cijevi vrši se k a o za pretežno m i r n o opterećene cijevi. Proračun na dinamičku izdržljivost debljina cijevi

s = s0 + cl + c2

(549)

dv(Pmax-Pmin)

•Ci

(550)

+c-

Pmin)

maksimalni pogonski tlak, minimalni pogonski tlak, karakteristična vrijednost čvrstoće materijala, = jednosmjerno promjenljiva vremenska čvrstoća pri 20 °C (utvrđena na poliranom štapu), S faktor sigurnosti, = 2,2 kod cijevi s atestom za materijal, = 2 , 5 bez atesta za materijal. Ostalo vidi u legendi uz jednadžbu (548). u

2

Pmax N/mm Pmin u N/mm 2 X u N/mm 2

Pretežno mirno opterećene cijevi s temperaturama iznad+120 do + 6 0 0 °C debljina cijevi

K u N/mm 2

s — s0 + cx+c2

(551)

s = - 4 ^ - + c1+c2 „ K 2v s +p

(552)

karakteristična vrijednost čvrstoće materijala, = CTM/IOOOOO/3°C, (vremenska statička čvrstoća). Vremenska statička čvrstoća pri određenoj temperaturi je ono mirno opterećenje, svedeno na prvotni presjek probne palice, koje će nakon proteka određenog probnog vremena, npr. 100000 sati izazvati lom probne palice, faktor sigurnosti, = 1 5 za cijevi s atestom. Bira se veća vrijednost dobivena uvrštavanjem K = ^0,2/s c odnosno K= O M/IOOOOO/S COstalo vidi legendu uz jednadžbu (548). ,

C,


490 2v^(s-Cl) Najveći aT N/mm v s u mm Cj dv u mm

ispitni 2

tlak

dv+{s-Ci)

(553)

granica tečenja na 20 °C. faktor slabljenja zavara [vidi legendu uz (548)], debljina stijenke cijevi, dodatak zbog dopuštenih razlika u debljini stijenke (vidi tablicu 152), vanjski promjer cijevi.

14.1.5. Fazonski cijevni dijelovi Ravne cijevi pružaju u o d n o s u na zakrivljene, račvaste, te cijevi kod kojih se mijenja presjek i fazonske cijevi, slijedeće p r e d n o s t i : 1. male gubitke strujanja i topline, 2. mali utrošak r a d a i materijala pri izradi, 3. veću p o g o n s k u sigurnost, 4. lakšu m o n t a ž u , 5. niže troškove nabavke ugradnje, održavanja. U svakom cijevnom vodu javlja se često p o t r e b a da se: 1. promijeni smjer t o k a medija, 2. t o k j e d n o g cjevovoda razdvoji, o d n o s n o da se dva t o k a spoje, 3. promijeni presjek cjevovoda, 4. zatvori t o k cijelog cijevnog voda ili nekih njegovih dijelova. Za svaku od navedenih p o t r e b a postoje posebni dijelovi koji omogućuju rješenje navedenih zadataka. Na slici 509 prikazani su neki češće upotrebljavani fazonski k o m a d i .

o) i) j) k) i) m) n) Slika 509. Pregled češće upotrebljavanih fazonskih komada a) spojnica s prirubnicama; b) redukcija s prirubnicama; c) kotlovski nastavak, srednji; d) kotlovski nastavak, postrani; e) nastavak za kuglu;/) luk s prirubnicama\; g) luk s prirubnicama |; h) dvostruki luk; i) dvostruki luk za paralelno međusobno pomaknute osi cijevi;;') kutnik; k) T-ogranak s prirubnicama; /) ogranak s prirubni cama; rn) križ s prirubnicama; n) hlače; o) hlače s odvojkom

h)

491


14.1.6. Cijevni spojevi Cijevni spojevi imaju

slijedeće z a d a t k e :

1. da omoguće spajanje pojedinih cijevi m e đ u s o b n o , da bi se dobio cjevovod, 2. da omoguće spajanje cijevi s aparatima, 3. da omoguće priključak cijevi na a r m a t u r u , 4. da omoguće promjenu promjera cjevovoda i smjera cjevovoda, 5. da omoguće da se sa strane na cjevovod priključi a r m a t u r a ili drugi cjevovod, 6. da omoguće zatvaranje cjevovoda. Razlikujemo nerastavljivo i rastavljivo spajanje. vrši se zavarivanjem, lemljenjem i lijepljenjem.

Nerastavljivo

spajanje

Spajanje zavarivanjem je nerastavljivo spajanje, a dolazi u obzir za najviše tlakove i temperature. Primjenjuje se na sve zavarive materijale. Zavarivanje je trajno n e p r o p u s n o spajanje, a k o d pravilnog konstruktivnog oblikovanja i izvedbe j e d n a k e je čvrstoće k a o i sama cijev. Osim za agresivne medije, koji zahtijevaju posebnu zaštitu, m o g u se zavareni spojevi na sve primijeniti. Za zavarivanje se, pored elektrolučnog i autogenog ručnog zavarivanja, upo trebljava i strojno e l e k t r o o t p o r n o zavarivanje. K o d cijevi koje onemogućuju posebno zavarivanje korijena iznutra, p o t r e b n o je zbog osiguranja d o b r o g p r o v a r a korijena upotrijebiti uloške p r e m a slici 510, koji ujedno olakšavaju i centriranje cijevi. Krajevi cijevi koje se spaja treba 1 da imaju i debljine stijenke. ^2

1

Slika 510. Tupo zavareni šav 1 zavarenih cijevi s uložnim prstenom 2

J

I

i

Slika 511. Spajanje cijevi lijepljenjem

Zavarivanje cijevi p o s e b n o je p o g o d n o k o d većih promjera, jer se ostvaruje ušteda materijala i rada. P r i p r e m a šava ovisi o debljini stijenke cijevi. Do s ^ 4 mm debljine stijenke nije p o t r e b n a p o s e b n a p r i p r e m a šava (I šav). K o d s = 4,5 do 11,5 mm debljine stijenke upotrebljava se V-šav odgovara juće pripremljen, p r e m a primijenjenom načinu zavarivanja: elektro o t p o r n o autogeno, e l e k t r o o t p o r n o p o d zaštitnim plinom. K o d s = 1 2 do 28 debljina stijenke upotrebljava se U-šav, pripremljen odgo-


492

varajuće p r e m a primijenjenom načinu zavarivanja: elektrootporno, e l e k t r o o t p o r n o p o d zaštitnim plinom. Spajanje cijevi lemljenjem p r i k a z a n o je na slici 47, a spajanje cijevi lijep ljenjem p r i k a z a n o je na slici 511. Spajanje navojem upotrebljava se kod s t a n d a r d n i h cijevi s navojem. Spaja se p o m o ć u k o l č a k a i fitinga (od temper-lijeva ili čelika). N a č i n spajanja s m a t r a se nerastavljivim, jer je rastavljanje moguće j e d i n o rastavljanjem cijelog cjevovoda, do kraja. K a o navoj upotrebljava se konični cijevni Witworthov navoj J U S M.B0.056 (R 1/8" do R 6"), a za kolčake i fitinge cilindrični unutarnji navoj J U S M.B0.051. Za cijevi upotrebljava se, vanjski, lagano stožast navoj (stožac 1:16), t a k o da se ulaganjem kudjelje postižu p o t p u n o nepropusni spojevi. -Upotrebljavaju se k o d instalacija plina i vode, koje se montiraju s j e d n o g kraja i više ne rastavljaju. Rastavljivi spojevi navojem upotrebljavaju se k o d manjih nazivnih pro mjera do 32 mm i tlaka do 1600 N / c m 2 . P r e d n o s t spajanja navojem u o d n o s u na spajanje p r i r u b n i c o m jest u mogućnosti laganog i brzog spajanja i rastavljanja i m a l o m radijalnom p r o s t o r u koji takav spoj zauzima. Razlikujemo spajanje navojem dvaju krajeva cijevi (sl. 512), spajanje cijevi s priključkom na kućište, (sl. 513) i spajanje navojem cijevi izravno na kućište, (sl. 514). Spajanje sa cijevi vrši se u p r v o m slučaju lem ljenjem (sl. 512), zavarivanjem, (sl. 514) ili poseb nim reznim p r s t e n o m ili p r s t e n o m u obliku klina (sl. 513).

17 3

5

8

9

i

6

2

al

2/222/////,/,/AN

Slika 512. Spajanje dvaju krajeva cijevi navojem i lemljenjem, a brtvenjem pomoću stožaste i kuglaste površine 1 i 2 su krajevi cijevi; 3 nazuvica s kuglastom brtvenom površinom 8; 4 nazuvica sa stožastom brtvenom površinom 9; 5 matica; 6 i 7 lemljeni spoj

Slika 513. Spajanje cijevi sa cijevnim priključkom za spoj a) spajanje pomoću reznog prs tena; b) spajanje pomoću prstena u obliku klina (1 kraj cijevi, 2 cijevni priključak, 3 rezni prsten, 4 prsten u obliku klina, 5 matica)

Slika 514. Spajanje navojem izravno na kućište 1 kraj cijevi; 2 zavareni nastavak cijevi; 3 plosnata brtva; 4 kućište; 5 matica

K o d spoja p r e m a slici 514 brtvenje se ostvaruje u l o ž e n o m brtvom, a k o d spoja p r e m a slici 512 p o m o ć u stožaste i kuglaste naležne površine (bez posebne

493


brtve). Slično je i k o d spoja prikazanog na slici 513, gdje brtvi rezni prsten, o d n o s n o prsten u obliku klina. Spajanje kolčacima nerastavljivo je spajanje. Rastavljanje je moguće a k o se cijevi u z d u ž n o p o m a k n u . Najjednostavniji oblik spajanja kolčacima odgovara brtvenici s nabojem od kudjelje ili drvene vune. P r e k o toga nabija se olovni prsten (sl. 515). Slično djeluje kolčak s navojem (sl. 516) i g u m e n o m brtvom. Obje ove izvedbe omogućuju m e đ u s o b n o k u t n o pomicanje cijevi do 3°, a isto tako i manje uzdužno pomi 7 canje. Uzdužne sile ne m o g u se pre\ } 1—1 nositi.

Slika 516. Kolčak s navojem: 1 gumena plosnata brtva; 2 prsten s navojem

Slika 515. Kolčak za brtvenje nabijanjem: 1 naboj; 2 zaliveno i nabijeno olovom

SS Slika 518. Kolačak za zavarivanje u obliku kugle

Slika 517. Kolčak za zavarivanje

K o d čeličnih cijevi s kolčacima upotrebljavaju se kolčaci za zavarivanje (slike 517 i 518). K o d ovog posljednjeg kolčaka, koji ima oblik kugle, vanjski dio cijevi prilagođuje se n a k o n spajanja zarubljivanjem unutarnjem kuglastom dijelu cijevi. U o v o m slučaju može spoj preuzeti uzdužne sile, a da zavar pri tome nije opterećen. Z a d a t a k zavara jedino je da brtvi. Spajanje prirubnicama — p o m o ć u vijaka i matica siguran je način spajanja za najviše tlakove i najveće nazivne promjere cijevi. D e m o n t a ž a je moguća uvijek, čak i a k o su vijci eventualno zarđali. U t o m slučaju vijci se jednostavno odrežu. Prirubnice s vijcima mogu se upotrijebiti za metale, legure metala, staklo, porculan, umjetne materijale, te za specijalne materijale. Na slici 519 prikazane su razne vrste prirubnica. Na slici 519 a prikazana je tzv. čvrsta prirubnica nalivena na cijev od sivog lijeva ili čeličnog lijeva. Na slici 519.b prikazana je prirubnica za cijevi s navojem. Ovaj način spajanja omogućuje razdvajanje prirubnice i cijevi (npr, pri vođenju cijevi kroz stijenku rezervoara). Budući da navoj ne brtvi, moraju cijevi biti brtvene ili na čeonoj strani, ili se navoj završava uskim šavom koji se zavari. Rastavljivost je u tom slučaju izgubljena. Prirubnice cijev.

za

zavarivanje

na

slici

519c

najbolje

provode

sile

vijaka

u

494


Slobodne prirubnice, na slici 519d, djeluju preko j e d n o g ojačanja se dobiva sabijanjem, zarubljivanjem, ili navarivanjem kraja cijevi.

koje

ML. $ noga 1:5

0gj 0Z7

a)

Slika 519. Oblici prirubnica a) nalivene prirubnice za cijevi od sivog i čeličnog lijeva (prirubnice lijevane zajedno s cijevima, koljenima, račvama i cijevnim zatvaračima od sivog lijeva JUS M.B6.050... 055); b) prirubnice s navojem ( D I N 2565 . . . 2569); c) prirubnice za zavarivanje (JUS M.B6.160... 171); d) slobodna prirubnica za zavarivanje (DIN 2667 . . . 2669)

Prirubnica m o r a biti t a k o dimenzionirana da može preuzeti vanjske i unutarnje sile, da k o d ugradnje, ispitivanja i u p o g o n u ne bi došlo do oštećenja. U praksi se p r o r a č u n ograničava u pravilu na k o n t r o l u da li prirubnica s t a n d a r d n i h dimenzija odgovara predviđenom opterećenju. P r i p r o r a č u n u čvrstoće prirubničkog spoja ( D I N 2505) moraju se pri rubnica, vijci i brtva, p r o m a t r a t i uvijek u m e đ u s o b n o j zavisnosti. P r o r a č u n treba da b u d e izvršen za ugradnju i za pogonske uvjete. Sile i momenti. Na slici 520 p r i k a z a n e su pojednostavnjeno sile koje djeluju na o b o d u prirubnice k a o pojedinačne sile. Sila unutarnjeg tlaka. prstenu stijenke cijevi F R .

Djelovanjem Sila

unutarnjeg tlaka p javlja se sila na na prstenu

stijenke cijevi

FR = P

Sila

na

prstenastu fdl-n

(554)

^

površinu

d2 • n\

•P

FR u N Fp u N p u N/mm 2 dB u mm d u mm

prirubnice (555)

sila koja djeluje na prstenu stijenke cijevi, sila koja djeluje na prstenastu površi nu prirubnice, unutarnji tlak u cijevi, srednji promjer brtve, unutarnji promjer cijevi.

Slika 520. Pojedinačne sile na prirubnici


495

U z i m a se da unutarnji tlak djeluje do srednjeg promjera brtve d B (u stvarnosti tlak o p a d a preko cijele širine brtve). Sila brtvenja F B u t v r đ e n a p o m o ć u eksperimentalno dobivenih značajki i to k a o sila brtvenja potrebna za deformaciju brtve FBD, naziva se sila predzatezanja, o d n o s n o sila brtvenja u pogonskom stanju FB?. Sila predzatezanja je sila koja je p o t r e b n a da bi se ostvarila odgovara j u ć a deformacija brtve, k a k o bi kasnije u p o g o n s k o m stanju bilo omogućeno brtvenje cjevovoda. Sila predzatezanja FBD u N dB u mm kQ u mm 2 KB u N/mm

FBX) = n • dB • k0 • KB

(556)

sila predzatezanja, srednji promjer brtve, karakteristika brtve (širina djelovanja brtve kod sile predzatezanja), deformacioni otpor materijala brtve.

Karakteristika brtve k 0 m o ž e se uzeti i k a o širina djelovanja brtve s kojom se ulazi u p r o r a č u n i na kojoj širini zamišljamo da se sila predzate zanja ravnomjerno raspoređuje. Na osnovi iskustva dobivene vrijednosti /c0 i K B obuhvaćene su u tablicama 153 i 154. Sila brtvenja u pogonskom stanju FBP izračunava se iz j e d n a d ž b e : (557)

FBP = p• TI • dB-kx- SB FBP u N p u N/mm 2 dB u mm u mm

sila brtvenja u pogonskom stanju, pogonski tlak u cijevi, srednji promjer brtve, širina djelovanja (vidi tablicu 153) faktor sigurnosti u odnosu na nepropusnost, = 1,5 kod mekih brtvenica, = 1 , 3 kod metalnih brtvi.

Sila brtvenja u p o g o n s k o m stanju dobivena radi smanjenja sile brtvenja n a k o n ugradnje: umanjena sila brtvenja

u pogonskom F "

F'BP

U

N

FR u N Fp u N

B D

>

=

BD

stanju 1

(558)

B~2

smanjena sila brtvenja u pogonskom stanju, sila brtvenja pri ugradnji, sila koja djeluje na prstenu stijenke cijevi, sila koja djeluje na prstenastu površinu prirubnice, faktor koji uzima u obzir opadanje sile vijaka djelovanjem unutarnjeg tlaka, = 1 , 2 do nazivnog promjera 500 mm, = 1 , 4 za nazivne pro mjere preko 500 mm, faktor koji uzima u obzir puzanje mekih brtvi u trajnom pogonu dan je u tablici 155. Za metalne brtve B2 = 1.

496


Ispostavi li se u p r o r a č u n u da j e : F/BP
(559)

Tablica 153. Karakteristične vrijednosti brtvenja (odgovaraju sadanjim saznanjima i stalno se dopunjuju) Predzatezanje Vrst brtve Oblik brtve

Oznaka

Materijal

Širina djelovanja 2

Meke brtve Kombinirane brtve

metal- meki brtveni materijal

20 hD

-

1,0 bD

Plosnate brtve D I N 2690 do Guma 2692

1 bD

5bD

0,5 bD

0,5 b0

Teflon

20 bD

25 bD

1,1 bD

\,\bD

/, materijal

\5bD

2001/bjho

1,0 bD

1,3 bD

\

iii \\\\\\\*

'M V''/,

SSS?—

om

l

z* broj zubaca

)

Nelegirani čelik, kromni

-

-

15fc D

50fc D

1,0 fcD

1,3 b0

Valovite brtve

Al Cu, M s meki čelik

-

-

8 6D 9fcD 10 6 D

30 bD 35fc D 45 bD

0,6 bD 0,6 bD 0,6 bD

0,6 bD

Al Cu, M s meki čelik

-

-

10 6 D 20 bD 40 bD

50 bD 60 bD 70 bD

1,0 bD 1,0 bD 1,0 bD

1,4 bD 1,6 bD 1,8 bD

bD+5

0,7 bD 1,0 bD

Metalne plo snate brtve D I N 2994

-

0,8 bD

1,0 bD

-

-

bD + 5

Brtve u obliku romba

-

0,8

1,0

-

-

5

5

Metalne ovalne brtve

-

1,6

2,0

-

-

6

6

Metalne okrugle brtve

-

1,2

1,5

-

-

6

6

Prstenasta joint brtva

-

1,6

2,0

-

-

6

6

Lećasta brtva D I N 2696

-

1,6

2,0

-

-

6

6

-

-

9 + 0,2 z

9 + 0,2 z

-

-

0

0

Nazubljeni profil u obliku češlja D I N 2697 Membranska brtva D I N 2695

') tekući mediji l plinovi i pare

2

Spiralne brtve azbestne

Brtve s

WA-

Metalne brtve

')

metalnom oblogom

- i

A:, mm 2

)

mmmm

#

:

')

)

Ljepenka za brtvenje natopljena

b0

Širina djelovanja u N/ mm

k0 u mm ')

< JS88S8K

Pogon

0,4

i

-

0

V ?

0,5

0

497


m o r a se povećati sila predzatezanja (sila brtvenja k o d ugradnje) toliko, da se u svakom slučaju ostvari sila brtvenja u pogonskom stanju: (560)

FBD^B1{FK + Fp + B2FBP) Vidi legendu uz jednadžbe (558).

Sila vijaka m o r a k o d ugradnje izvršiti deformaciju brtve, a u pogonu m o r a sila vijaka držati u ravnoteži silu na prstenu stijenke cijevi, silu koja djeluje na prstenastu površinu prirubnice F p i silu brtvenja. Stanje nakon ugradnje. slijedećih sila:

U k u p n a sila vijaka Fvo je o n a koja je veća od

sila vijaka nakon ugradnje ^ V O = ^ B D ili ^ B D (odnosno F B D ) (561) Fvo u N

sila vijaka nakon ugradnje.

Tablica 154. Deformacioni otpor KB i Km metalnih materijala brtvi KB3 Materijal brtvi

N/mm 2

100

°c

200 °C

N/mm 2

u

300 °C

400 °C

500 °C

100

40

20

(5)

-

-

200

180

130

100

40

-

'350

310

260

210

170

80

čelik

400

380

330

260

190

120

legirani čelik 13CrMo44

450

450

420

390

330

280

austenitski čelik

500

480

-

-

390

350

aluminij,

meki

bakar, meki mekano željezo

Primjedba: Na normalnoj temperaturi je Kudzn kao deformacioni otpor kod 10% sabijanja < J 1 0 . K a o zamjena može se upotrijebiti i
Tablica 155. Vrijednosti faktora B2 za utjecaj puzanja B2 Materijal

20 °C

200 °C

300 °C

400 °C

500 °C

IT materijali

1,1

1,6

2,0

2,2

2,4

spiralne brtve, azbestne

1,0

1,0

1,25

1,35

1,45

valovite aluminijske brtve

1,0

2,5

Cu M s

1,0

2,0

meki čelik

1,0

2,0

brtve s metalnom o b l o g o m : od aluminija

1,0

2,3

od bakra i mesinga

1,0

2,0

od mekog čelika

1,0

1,7


498


Pogonsko

stanje.

Ukupna

sila vijaka u pogonskom stanju FVP u N

Fyp = FR + Fp + FB

(562)

sila vijaka u pogonskom stanju.

Za F B t r e b a uvrstiti veću vrijednost od F B P i F'nP. Vanjski moment koji djeluje na prirubnicu, sveden na diobeni promjer razmještaja vijaka iznosi: moment u stanju nakon ugradnje

Mfo=F

v o

a

B

(563)

M f0 u Nmm moment savijanja koji djeluje na prirubnicu u stanju nakon ugradnje, Fvo u N sila vijaka nakon ugradnje, «b u mm krak savijanja u odnosu na silu brtvenja

moment u pogonskom stanju

M

n

= FRaR + Fpap + FBaB

(564)

Mf

u Nmm moment savijanja koji djeluje na prirubnicu u pogonskom stanju sveden na diobeni promjer razmještaja vijaka, FR u N sila na prstenu stijenke cijevi, aR u mm krak savijanja u odnosu na prsten stijenke cijevi, Fp u N sila koja djeluje na prstenastu površinu prirubnice, ap u mm krak savijanja u odnosu na površinu prirubnice, sila brtvenja, FB u N ah u mm

krak savijanja u odnosu na silu brtvenja,

Z a F B treba uvrstiti veću vrijednost o d F B P i F B P . Opterećenje prirubnice. Vanjski m o m e n t i opterećuju prirubnicu n a savi janje. Naprezanje na savijanje er f treba kontrolirati za opasni presjek u stanju ugradnje i u p o g o n s k o m stanju naprezanje na savijanje c-f u N/mm 2 W u mm 3 K u N/mm 2

s

v

z

a

t=^jrT=~F'~

(565)

naprezanje na savijanje, moment otpora prirubnice — vidi (567), (568) i (569), faktor čvrstoće materijala — vidi tablicu 6 na str. 24 i donje podatke: do 120°C 200 °C 250 °C 300 °C C0361 210 160 150 120 C 1430 i C 1431 280 200 210 190 faktor sigurnosti (vidi tablicu 157), koeficijent slabljenja, = 0 , 8 za čelik, =0,7 za neželjezne metale, korekcioni faktor (vidi tablicu 156).

Momenti otpora presjeka prirubnica različitih oblika prikazani su na sli ci 521. O p ć e n i t o za proizvoljni presjek prirubnice A-A, slika 521a j e : moment

otpora

W=2n 2A,eÛ{d+sK)[sl-S^j

W u mm 3 moment otpora Ostale oznake vidi na slici 521 a.

(566)


499

P

b)

I

B

1

Y(

'//

1

B

6;

Slika 521. Prirubnice različitih oblika prikazane zbog proračuna momenata otpora

Ako je opasni presjek na prijelazu od tanjurastog dijela prirubnice na stožasti (sl. 521a): moment otpora

W=

71

(dy - d -

2dyj)

h2

+

(d +

s 1)

(si

S -(567) -j

Vidi legendu uz jednadžbu (566) i slika 521a.

Ako je posebno tanak tanjur prirubnice, pri čemu opasni presjek B — B leži u tanjuru prirubnice (slika 521 b): moment

otpora

71

W=~h2 2

U - d ^

(568)

Vidi legendu uz jednadžbu (566) i sliku 521b.

moment savijanja M f u N m m moment savijanja, Fv u N sila vijaka, a1 u mm krak savijanja. 32*

M

Fv-a1

(569)


500 Kod

slobodne

prirubnice

moment

otpora

(slika

521c): 71

2

W=-(dv-d2-2dyi)h

(570)

Vidi legendu uz jednadžbu (566) i sliku 521c:

moment savijanja

(571)

M f = FY • a

Vidi legendu uz jednadžbu (566) i sliku 521c.

K o d zavarene prirubnice (slika 521 d ) : moment

otpora

71 3 2 W=-(dy—d — 2s0 — 2dy-})h +-(d + s0)sl

Vidi legendu uz jednadžbu (566) i sliku 521 d.

(572)

otpada kod vrlo tanke stijenke

Korekcioni faktor z. J e d n a d ž b e za p r o r a č u n dobivene su pokusima sa materijalima s izrazitom granicom tečenja. Ako karakteristika a — e n e m a izra zitu granicu tečenja, o n d a faktor z obuhvaća taj utjecaj (tablica 156).

Slika 522. Prirubnica za zavarivanje prevučena niklom

Slika 523. Slobodna prirubnica s obrubljenim cijevnim krajem, platirana bakrom

Proračunska temperatura prirubnice m o ž e se uvrštavati k a k o slijedi: Čvrsta prirubnica i ogrljak prirubnice r p o = 0,96 t u t P 0 u °C U °C

tr,

proračunska temperatura, temperatura u unutrašnjosti posude, odnosno cijevi.

Na slici 522 p r i k a z a n a je čvrsta prirubnica za zavarivanje prevučena niklom, a na slici 523 slobodna prirubnica s obrubljenim cijevnim krajem, platirana bakrom.

501

14.2. Izračunavanje deformacija pri zagrijavanju Tablica 156. Korekcioni faktor z Faktor z

Materijal materijal s izrazitom granicom tečenja (čelik, austeniti)

1,0

materijali kod

1,2

materijali

kojih granica tečenja nije

niske deformabilnosti

(sivi

izrazita (bakar, aluminij)

lijev)

1,5

Tablica 157. Vrijednosti faktora sigurnosti S Pogonsko stanje s atestom za bez atesta za materijal materijal

Materijal

Nelegirani i legirani čelik

sigurnost u odnosu na granicu tečenja ili

Čelični lijev

a

Mlbl°C

1,3 2,0

kontrola

Ugradnja s atestom o preuzimanju

o

sigurnost u odnosu na granicu tečenja kod 20 °C 1,3

1,1 1,3

1,6

bez atesta preuzimanju

Sigurnost u odnosu na prekidnu vlačnu čvrstoću
1

2,5

Aluminij i aluminijske legure

3,5

4,0

Sivi lijev, nežaren

7,0

9,0

3,5

4,5

Sivi lijev, žaren

5,0

6,0

2,5

3,0

Tablica 158. Označavanje cijevnih vodova prema vrsti medija D I N 2403 Voda

Para

Zrak

Plinovi

Kiseline

Lužine

Tekućine

Vakuum

zeleno

crveno

plavo

žuto

narančasto

ljubičasto

smeđe

sivo

14.2. Izravnanje deformacija pri zagrijavanju cijevnih vodova Cijevni vodovi izloženi su zbog promjene t e m p e r a t u r e medija ili okoline uzdužnim deformacijama. Ove uzdužne deformacije m o g u se omogućiti odgo varajućim elastičnim oblikovanjem vođenja cijevi. Ako kompenzacija uzdužnih deformacija zbog zagrijavanja nije o m o g u ć e n a samim sustavom cjevovoda, p o t r e b n a je ugradnja posebnih elemenata koji omogućuju deformacije. Cijevni lukovi u obliku U lukova i lira izvode se ili k a o glatke, ili n a b r a n e , ili k a o valovite dilatacione cijevi i najjednostavniji su način omogućavanja toplin skih dilatacija. Na slici 524 prikazana je glatka, n a b r a n a i valovita lira i n a b r a n i U luk. Kompenzatori od valovitih cijevi. Za niskotlačne vodove i za male promjene duljina, upotrebljavaju se lećasti k o m p e n z a t o r i (sl. 525) ili još mekši kompen zatori od valovitih cijevi (sl. 526). Svaki val cijevi omogućuje duljinske razlike od ± 1 5 m m . U n u t a r n j a cijev za vođenje smanjuje o t p o r p r o t o k a . Za veće kutne promjene upotrebljavaju se zglobni k o m p e n z a t o r i od valovitih cijevi (sl. 527). G u m e n i k o m p e n z a t o r i (sl. 528), preuzimaju ujedno vibracije i smanjuju

502


buku. Na slici 529 p r i k a z a n a je deformaciona brtvenica za nazivni tlak od 2 2 100 N / c m do 400 N / c m .

a)

c)

b)

Slika 524. Cijevni luk a) u obliku glatke lire; b) u obliku nabrane lire; c) u obliku valovite lire; d) u nabranom U-obliku

A

Slika 525. Lećasti kompenzator

A

A

Slika 526. Kompenzator od valovitih cijevi s unutarnjom cijevi za vođenje

1 Slika 527. Zglobni kompenzator od valovitih cijevi

Slika 528. Gumeni kompenzatori

g«|P"

Tjj-

Slika 529. Deformaciona brtvenica kao kompenzacioni dio

14.3. Cijevne podupore Cijevni vodovi polažu se najčešće u s n o p o v i m a i učvršćuju na tračnice ili nosače položene o k o m i t o na osi cijevi. P r i t o m e treba omogućiti da pri zagrijavanju cijevi m o g u dilatirati. Cijevni vodovi većih promjera uležišćuju ili na držače, koji imaju m o g u ć n o s t opruženja.

se

pomoću

valjaka

na

nosače

Razlikujemo uporišta i ležaje. Uporišta su p o t p o r e koje onemogućuju pomicanje cijevnog sustava, ležaji su p o t p o r e koje osim preuzimanja vanjskih sila, omogućuju relativno gibanje cijevnog voda. Na slici 530 p o k a z a n o je

14.3. Cijevne podupore

503

uporište u vijčanoj, a slika 531 u zavarenoj izvedbi. Slika 532 prikazuje po mično uporište, slika 533 klizni ležaj, a slika 534 valjni ležaj.

504


14.4. Zaporni, sigurnosni i regulacioni organi (Armatura) 14.4.1. Zadaci, vrste, zahtjevi Cijevna a r m a t u r a služi ili za p o t p u n o ili za djelomično zatvaranje cijevnih vodova, da bi se postigli određeni sigurnosni i regulacioni zahtjevi. A r m a t u r a često preuzima i s t o d o b n o više navedenih funkcija. Z a d a t a k zapornih organa je p o t p u n o i djelomično zatvaranje toka medija u cjevovodu. Posluživanje zapor nih organa može biti ručno, m e h a n i č k o ili a u t o m a t s k o . Ako je m e h a n i z a m za otvaranje reguliran a u t o m a t s k i od odgovarajućih veličina tlaka, temperature, brzine toka, govorimo o regulacionim o r g a n i m a ili sigurnosnim organima. O s n o v n a karakteristika različitih vrsta z a p o r n i h organa je smjer gibanja samog o r g a n a za zapiranje. P r e m a t o m e razlikujemo četiri vrste zapornih organa, slika 535: O -

T

— O

O—r—O

a)

b)

c)

dl

Slika 535. Principne skice osnovnih vrsta zapornih organa: a) ventil; b) zasun; c) zaklopka; d) pipac.

1. Ako se z a p o r n i organ kreće u smjeru t o k a ili s u p r o t n o toku, govorimo o ventilima, 2. a k o se zaporni organ kreće o k o m i t o na smjer toka, govorimo o zasunima, 3. Ako je zaporni organ okretljiv o k o osi koja je o k o m i t a na smjer toka, a sam tok je gotovo paralelan s površinom tijela koje zatvara tok, govorimo o zaklopkama, 4. a k o je zaporni organ oblikovan k a o valjak ili stožac, a pokreće se okretanjem oko osi koja stoji o k o m i t o na smjer toka, govorimo o pipcima (slavinama) Da li ćemo upotrijebiti u k o n k r e t n o m slučaju ventil, zasun ili slavinu, proizlazi iz njihovih prednosti i nedostataka. P r e d n o s t ventila je u mogućnosti brzog otvaranja i zatvaranja, lakšoj izradi brtvenih površina i mogućnosti da se vrši i regulacija. Nedostaci su u p r o m j e n a m a smjera t o k a ' medija p r o l a z o m k r o z ventil i time povećanim gubicima tlaka, te u mogućnosti da se prljavština taloži u mrtvim kutovima. Daljnji n e d o s t a t a k su jači udari pri otvaranju i zatvaranju. Ventili se upotreb ljavaju do najvišeg tlaka, ali za srednje nazivne promjere. Prednosti zasuna su m a l a ugradbena duljina, prolaz medija bez promjene smjera toka, bez smanjenja presjeka. N e d o s t a t a k je p o t r e b a velikog hoda,

505

14.4. Zaporni, sigurnosni i regulacioni organi

što zahtijeva veliku ugradbenu visinu. O b r a d a brtvenih površina je nešto teža, a klizno gibanje z a p o r n o g organa izaziva trošenje i trenje. Odgovarajućom k o n s t r u k t i v n o m izvedbom i izborom materijala može se taj nedostatak umanjiti. U p o t r e b a zasuna proteže se na najveće nazivne promjere, a srednje tlakove. Pipci su jednostavni i jeftini zaporni organi. Medij prolazi pipcem ne mijenjajući tok. Posluživanje pipca je jednostavno, a m o g u se i lagano popraviti u slučaju kvara. Brtvenje nije, međutim, najpovoljnije. U d a r i su pri otvaranju i zatvaranju neizbježni. Upotrebljavaju se za male nazivne promjere i srednje tlakove. Pri izboru zapornih organa moraju biti ispunjeni slijedeći zahtjevi: • bezuvjetna pogonska sigurnost, • jednostavno održavanje i • j e d n o s t a v n o i sigurno posluživanje, stavljanje u pogon, • sigurno brtvenje i u trajnom p o g o n u , • mali gubici tlakova. 14.4.2. Ventili O s n o v n e razlike između pojedinih vrsta ventila proizlaze: iz smjera gibanja medija: prolazni ventil, kutni ventil, ventil za pro mjenu smjera gibanja medija ; iz načina izvedbe sjedišta ventila: tanjurasto sjedište, sjedište u obliku u obliku membrane;

klipa,

iz položaja sjedišta ventila: ravno sjedište, koso sjedište; iz izvedbe vretena: vreteno s navojem u unutrašnjosti vreteno s navojem izvan ventila;

ventila,

iz

materijala: sivi lijev, čelični lijev, crveni lijev, čelik, keramika, laki metali, plastika;

iz

tehnologije izrade ventila: lijevani, kovani, zavareni, prešani ventili;

iz

medija: za paru, vodu, plin, zrak, kiseline, mulj;

iz vrste pogona ventila: ručni, elektromotorni, elektromagnetski,

Slika 536. Prolazni ventil 1 ručno kolo; 2 vreteno; 3 matica; 4 kračun; 5 brtvilo brtvenice; 6 vijak poklopca; 7 tanjurasti zapornik: 8 prsten u zaporniku; 9 prsten u ku ćištu; 10 kućište

hidraulički,

pneumatski

pogon;

iz junkcije ventila: čisti zaporni, regulacioni, sigurnosni, brzozatvarajući ventili; iz

vrste priključaka ventila: prirubnica, navoj, priključak za zavarivanje (Ventili za opće svrhe: podjela, definicije J U S M.C5.020).


506

Pojedini dijelovi ventila prikazani su na p r o l a z n o m ventilu, slika 536. Ovi dijelovi javljaju se u pojedinim konstrukcijama ventila u različitim izvedbama. Kućište ventila utječe p r e m a izvedbi na veličinu gubitaka. Prolazni presjek je najčešće o k r u g a o i odgovara promjeru d o v o d n e cijevi. P r i promjeni presjeka stvaraju se prijelazi koji djeluju k a o sapnice i difuzori. Prolazni otvor zatvara se ventilskim tanjurom. Tanjur i kućište dodiruju se preko dva prstena, od kojih je j e d a n ugrađen u tanjur, a drugi u kućište. Prsteni m o g u biti i navareni (steliti) ili izravno oblikovani, k a o sjedište na kućištu i tanjuru. P o t r e b n a sila brtvenja na sjedištu ventila ostvaruje se vretenom (do 200 °C mesing ili bronca, preko 200 °C nerđajući čelik). Okretanjem vretena ostvaruje se otvaranje i zatvaranje ventila, pomicanjem čvrsto ili pomično na vreteno ugrađenog tanjura. M a t i c a vretena (me sing ili crveni lijev), brtvenje i vođenje vretena je u poklopcu ventila, koji ujedno zatvara kućište. Kućište ventila nastoji se d a n a s oblikovati t a k o da se gubici tlaka strujanjem svedu na naj manju m o g u ć u mjeru. Mrtvi kutovi izazivaju vrtloženje. Na slici 537 prikazan je tok strujnica na tzv. Rhei-ventilu, iz kojeg se vidi da su izbjegnuti mrtvi kutovi i vrtloženja. Slika 538 prikazuje kosi, slika 539 kovani, a slika 540 kutni ventil. Na slici 541 prikazan je ventil s mogućnošću pro mjene smjera strujanja, na slici 542 membranski, a slici 543 klipni ventil. Slika 537. Tok strujnica na tzv. Rhei-ventilu

Slika 538. Kosi ventil, vrlo povoljan u pogledu strujanja, eliptični presjek prelazi na izlazu u kružni

Slika 539. Kovani ventil


507

P r e m a smjeru strujanja medija može k o d zatvorenog ventila pritisak djelovati odozgo na tanjur, pomažući vretenu, ili o d o z d o , u kojem slučaju vreteno ne preuzima s a m o p o t r e b n u silu brtvenja, nego još i pritisak medija.

Slika 542. Mcmbranski ventil od sivog lijeva, gumiran

Slika 543. Klipni ventil: 1 klip; 2 i 3 brtveni prsteni; 4 poklopac; 5 otvor

508


Odbojni ventili (sl. 544) otvaraju i zatvaraju se a u t o m a t s k i u zavisnosti od razlike tlaka ispred i iza sjedišta ventila. Upotrebljavaju se za a u t o m a t s k o zatvaranje vodova a k o npr. d o đ e zaustavljanjem p u m p e do prestanka dobave medija. Tlak u dijelu cjevovoda iza ventila neće pasti.

Slika 546. Sigurnosni ventil s oprugom

Slika 547. Presjek otvora prolaznog i prigušnog ventila: 1 kućište, 2 tanjur, 3 prigušni ovratnik a) kod prolaznog; b) kod prigušnog ventila

Sigurnosni ventili su za vrijeme urednog odvijanja p o g o n a zatvoreni, a otvaraju se a u t o m a t s k i ukoliko tlak u v o d u prijeđe dopuštenu granicu. Na tanjur ventila, a p r e k o njega na njegovo sjedište, djeluje opruga ili uteg, što je moguće nastavljati. Otvaranje ventila nastupit će k a d a tlak u vodu savlada silu opruge ili utega. Na slici 545 prikazan je sigurnosni ventil s utegom, a na slici 546 sigurnosni ventil s o p r u g o m . Sigurnosni ventili se primjenjuju radi zaštite od opasnosti pretlaka u vodovima s p a r o m , uljem


509

itd. U uljnom sustavu m o t o r a s unutarnjim izgaranjem djeluje nastavljivi sigurnosni ventil k a o ventil za regulaciju tlaka. Prigušni ventili služe za mijenjanje t o k a medija. O n i djeluju istovremeno kao zaporni, od kojih se razlikuju s a m o prigušnim ovratnikom. K o d zapornog ventila p o t r e b n o je samo nekoliko okretaja vretena da bi se otvorio cijeli presjek za prolaz medija. F i n o nastavljanje prolaza medija nije moguće. Presjek otvora prolaznog i prigušnog ventila sa prigušnim ovratnikom prikazuje slika 547. Prigušni ovratnik omogućuje povećanje presjeka za prolaz medija zavisno od h o d a vretena. Brzozatvarajući ventili imaju zadatak da k o d turbinskih postrojenja o m o guće a u t o m a t s k o zatvaranje dovoda pare k a d a nastupi opasnost, npr. k o d prestanka podmazivanja ležaja ili previsoke brzine vrtnje turbine. Ventil se uključuje k a o a u t o m a t s k i zaporni ventil u glavni d o v o d pare. U n o r m a l n o m p o g o n u ventil je otvoren. Za zatvaranje služi sila opruge. U n o r m a l n o m p o g o n u ventil se drži otvorenim p o m o ć u posebne zapore. K a d a nastupi opasnost z a p o r a se automatski, najčešće hidraulički, povlači t a k o da opruga zatvara ventil. Ventili koji djeluju u slučaju loma cijevi su t a k o đ e r otvoreni za vrijeme n o r m a l n o g p o g o n a . Zatvaraju se a u t o m a t s k i k a d a u dijelu iza njih nastane nagao p a d tlaka. Redukcioni ventili snizuju k o d pare ili plinova (u bocama) pritisak u dijelu voda iza ventila. Visinu redukcije pritiska moguće je točno nastaviti. Sili koja djeluje na tanjuru, a proizlazi iz pritiska medija ulazne strane, suprostavlja se sila opruge ili utega i pritiska na tanjuru izlazne strane. Otvor se nastavlja p r e m a količini trošenja medija.

14.4.3. Zasuni Na slici 548 prikazan je zasun sa raspornim klinom i njegovi glavni dijelovi (JUS M.C5.600, zasuni za opće svrhe: definicije, zajedničke od redbe). Z a p o r n o tijelo zasuna može biti jednodjelno ili dvodjelno, u obliku ploče, klina ili klipa, a izvlači se pri otvaranju p o t p u n o izvan t o k a medija. Iz toga proizlazi da su ugradbene mjere zasuna velike. Između naležnih povr šina z a p o r n o g tijela i kućišta javlja se pri otva ranju i zatvaranju klizanje.

Slika 548. Zasun sa zapornim klinom / ručno kolo; 2 vreteno; 3 brtvenica; 4 zglobni vijak 5 brtvilo; 6 prsten; 7 učvršćenje ojačanja vretena; 8 osigu ranje; 9 kapa; 10 vijak; 11 brtva; 12 matica; 13 prsten; 14 razupora; 75 ploče; 16 kućište

510


Vreteno može vršiti samo k r u ž n o gibanje, pri t o m e je aksijalno nepomično (sl. 549), može zatim vršiti k r u ž n o gibanje i aksijalno pomicanje (sl. 550), a može se s a m o aksijalno pomicati (sl. 551). P r v a izvedba odlikuje se m a l o m u g r a d b e n o m visinom, vreteno nije izloženo prljavšitini, ali je zato izloženo utjecaju medija, zatvoreno je i teško se može kontrolirati. D r u g a izvedba bolje štiti vreteno od agresivnog medija, ali treba veću u g r a d b e n u visinu. Treća izvedba omogućuje bolju k o n t r o l u vretena, p o t r e b a n ugradbeni prostor je niži, no izvedba je skupa.

aksijalno nepomičnim vretenom

Slika 550. Zasun s aksijalno pomičnim i okretljivim vretenom

Slika 552. Zasun s krutim jednodjelnim zapornim tijelom

P r e m a o s n o v n o m obliku kućišta zasune (JUS M.C5.600).

Slika 551. Zasun s aksijalno pomičnim vretenom

Slika 553. Zasun s podesivim višedjelnim zapornim tijelom

razlikujemo

plosnate,

ovalne

i

okrugle


511

P r e m a konstrukciji z a p o r n o g tijela dijelimo zasune na one sa krutim zapornim tijelom (sl. 552) i na one s podesivim zapornim tijelom, slika 553 (sastavljenim od više dijelova čiji se međusobni položaj može mijenjati, pa se na taj način z a p o r n o tijelo može prilagoditi obliku sjedišta kućišta). S obzirom na mogućnosti priključenja na cjevovod dijelimo zasune na one s prirubni cama, na zasune s navojnim priključcima i na zasune s priključcima za zavarivanje. Zasuni ne mijenjaju smjer t o k a medija, pa su pri p o t p u n o otvorenom zasunu faktori gubitaka tlaka niski. K o d zasuna može se smjer gibanja medija jednostavno promijeniti. Vrijeme zatvaranja je dosta dugo. Na naležnim površinama javlja se trenje klizanja, pa je time- povećano tro šenje. Zasuni su najrašireniji zaporni or gani. Upotrebljavaju se za tekućine, pli nove i paru, za srednje i velike nazivne promjere, a za sve tlakove. U g r a d b e n e du ljine su malene. Zasuni omogućuju fino nastavljanje djelomičnog otvaranja, što omogućuje t o č n o nastavljanje količine pro toka. Sile potrebne za pokretanje z a p o r n o g tijela su dosta visoke radi trenja između ploče i sjedišta zasuna. Na slici 554 prikazan je zasun sa za p o r n i m tijelom u obliku klina s klinastim pločama, koje se a u t o m a t s k i nastavljaju.

Slika 554. Zasun sa zapornim tijelom u obliku klina, s klinastim pločama koje se automatski nastavljaju

14.4.4. Pipci (Slavine) Pipci su najjednostavniji zaporni organi. Sastoje se od kućišta sa priključ cima u obliku prirubnica i navoja, cilindričnog, češće stožastog z a p o r n o g tijela, zatim dijelova za uležištenje, o d n o s n o učvršćenje i posluživanje. K o d pipaca za agresivne, otrovne i guste medije postoje d o d a t n o još brtvenice za brtvenje, uređaji za zagrijavanje i podmazivanje. Razlikujemo ravne, kutne i trokrake pipce (JUS M.C5.400). Na slici 555 prikazan je pipac s brtvenicom i prirubnicama s popisom glavnih dijelova. Na slici 556 prikazan je trokraki pipac (omogućuje, osim zapiranja, i promjenu smjera t o k a od A u B ili u C).

512


Materijal kućišta pipaca i zapornih tijela su lijevano željezo, mesing, različite bronce, laki metali, umjetni materijali, staklo i glina (za specijalne svrhe). O t v o r u z a p o r n o m tijelu trapezasta je presjeka, zaobljenih krajeva.

stor brtvenice; 6 vrteno: 7 vijak

Slika 556. Trokraki pipac

Pipci nalaze primjenu u niskotlačnom području i za male nazivne promjere i to t a m o gdje se zahtijeva brzo zatvaranje i otvaranje i gdje time izazvani u d a r i nemaju značenja. Odlikuju se jednostavnom izradom, malim ugradbenim mjerama, malim gubicima tlaka d o b r i m m o g u ć n o s t i m a za promjenu smjera i m o g u ć n o s t i m a za ubrušavanje sjedišta. Nedostaci su u velikom trošenju brtvenih površina izazvanim stalnim trenjem i p r o m j e n o m veličine sile posluži vanja pipca.

14.4.5. Zaklopke Zaklopke se upotrebljavaju k a o zaporni, regulacioni i sigurnosni organi (povratne zaklopke). K a o prigušni organi za zapiranje i regulaciju ugrađuju se zaklopke izravno u cijevne vodove. Kućište, najčešće bez proširenja, produ ženje je cijevovoda. Z a p o r n o tijelo može biti pločasto, lećasto ili sandučasto, okruglo ili četvrtasto, a okretno je o k o osi o k o m i t e na smjer strujanja. Z a p o r n i m tijelima se koji put, zbog smanjenja gubitaka, daje hidrodinamičan oblik. Osovina oko koje se z a p o r n o tijelo okreće može biti smještena na sredini z a p o r n o g tijela ili sa strane. U z a t v o r e n o m položaju stoji zaporno tijelo, za razliku od otvorenog položaja, u gotovo o k o m i t o m položaju u o d n o s u na smjer strujanja. P o g o n zapornog tijela vrši se bilo r u k o m bilo m o t o r o m preko odgovarajućih prijenosnih elemenata (zupčani segment i mali zupčanik, segment p u ž n o g kola i puž). Brtvenje z a p o r n o g tijela p r e m a kućištu može se obaviti p o s e b n o ugrađenim prstenima, ili bez njih. Pri t o m e treba,

513


osim kod specijalnih konstrukcija, uzimati u obzir i određene gubitke medija prodiranjem k r o z površinu brtvenja. Prigušne zaklopke odlikuju se p o t r e b o m m a l o g prostora, malim silama za posluživanje, k r a t k i m vremenima nužnim za početak djelovanja, mogućnoš ću upotrebe za velike nazivne promjere, srednje i visoke pogonske tlakove, te mogućnošću promjene smjera toka. U n o r m a l n o j izvedbi i kod većih nazivnih promjera nisu nepropusne. Gubici su k o d otvorenog i samo malo pritvorenog z a p o r n o g tijela relativno niski (vidi tablicu 159). Na slici 557 prikazana je prigušna zaklopka s lećastim z a p o r n i m tijelom. Brtvi se brtvenim prstenima od gume ili metala.

Slika 557. Prigušna zaklopka s lećastim zapornim tijelom: a) izgled; b) detalj brtvenja

K a o specijalan oblik zaporne zaklopke može se uzeti p o v r a t n a zaklopka (sl. 558). Sastoji se od kućišta i zapornog tijela o k r e t n o g o k o osi smještene iznad zapornog tijela. Medij koji struji podiže a u t o m a t s k i z a p o r n o tijelo. Tablica 159. Koeficijenti gubitaka pojedinih zapornih organa Koeficijenti guBitaka tlaka Zaporni organ

odnos hoda prema promjeru A/rf=0,2 do 1,0

nazivni promjeri mm

Normalni ventil (ravno sjedište)

4,4 do 3,6

Normalni kutni ventil (ravno sjedište)

3,2 do 5,3

Kosi ventil

2,7 do 2,4

nastavljeni

10° do 60°

r

Klinasti ovalni zasun

1,8 do 0,07

Pločasti zasun

3,5 do 0

Klinasti zasun

5,8 do 0,15

•

Prigušna zaklopka s lećastim profilom Prigušna zaklopka s plosnatim profilom

33 l'lcmcnli strojeva

kut

•

1 do 8,4 0.8 do 11,8

-


514

K a d a brzina strujanja medija o p a d n e smanjuje se otvor, a kad medij ne struji ili se smjer strujanja pro mijeni otvor se p o t p u n o zatvara. Brtvenje kućišta je mesingom ili k o d agresivnog medija nerđajućim materijalima. Brtvenje z a p o r n o g tijela je metalom ili g u m o m .

Slika 558. Povratna zaklopka

14.4.6. Principi gradnje cijevnih sustava Pogonska

sigurnost • • • • •

Pregledni, lako pristupačni cijevni vodovi. M o g u ć n o s t brzog zatvaranja. Pravilan izbor materijala. D o b r e i lako izmjenljive brtve. Ako je p o t r e b n o : mogućnost odzračivanja, odvodnjavanja, odmuljivanja i pražnjenja cjevovoda. • K o r o z i o n a zaštita. • J e d n o z n a č n o označavanje. • Z a p o r n i , kontrolni i regulacioni organi treba da su sigurni i djelotvorni (eventualno a u t o m a t s k i signali u slučaju opasnosti za cjevovod). • Voditi r a č u n a o p o t r e b n o m nagibu (padu), • Predvidjeti mogućnost dilatacije. • Pravilno podupiranje cjevovoda u uporištima i ležajevima. • Uzimanje u obzir utjecaja okoline.

Ekonomičnost • Smanjenje gubitaka strujanja održavanjem jednakih presjeka cje vovoda. • Pravilan izbor brzina strujanja. • Izbjegavanje nepotrebnih lukova i primjena a r m a t u r e i fazonskih dijelova, s d o b r i m karakteristikama strujanja. • Pravilan izbor materijala. • D a t i prednost ravnim vodovima. • Težiti da vodovi b u d u kratki.


Mogućnost

515

proširenja

P r i projektiranju p o g o n a m o r a se u svakom slučaju voditi računa o m o g u ć n o s t i m a proširenja cjevovoda, da ne bi cjevovodi predstavljali smetnje mogućem proširenju. Plansko

održavanje • Predvidjeti mogućnost lagane m o n t a ž e i demontaže. • Osigurati mogućnost p o p r a v a k a da se ne zaustavlja p o g o n odgo varajućim prespajanjem. • Osigurati d o b r u pristupačnost dijelovima koji znače opasnost.

Crteži

cijevnih

vodova

Za svaku instalaciju cijevnih v o d o v a moraju postojati odgovarajući crteži. N a č i n r a d a cjevovoda, njegove zaporne, k o n t r o l n e i sigurnosne funkcije moraju biti lako uočljive. P l a n polaganja cjevovoda m o r a biti n a c r t a n u mjerilu, ali t a k o da je raspored sustava cjevovoda prikazan u za to predvi đ e n o m p r o s t o r u . Za cijevne vodove koji bi mogli da kolidiraju s dijelovima strojeva, a p a r a t a i zgrada, u čijoj blizini bi trebali da prolaze, treba i cjevovod i te dijelove n a c r t a t i u mjerilu s glavnim k o n t u r a m a , da bi se t o č n o utvrdio stvarno raspoloživ prostor za posluživanje i m o n t a ž u . Ako je u j e d n o m prostoru predviđeno više cijevnih sustava, p o t r e b n o ih je u crtežima označiti bojama, a i same cjevovode prije puštanja u p o g o n odgovarajuće obojiti.

11*

15. DODATAK UZ 9.1.9. 15.1. E V O L V E N T N E F U N K C I J E P o m o ć u evolventnih funkcija može se odrediti debljina zuba na bilo kojem polumjeru r, a k o su nazivne debljine zuba V-zupčanika na diobenoj kružnici izražene j e d n a d ž b a m a : Vanjsko

ozubljenje

p V - P L U S zupčanik .. .s=- + 2 x • m • tan a p V - M I N U S z u p č a n i k . .s=-—2x • m • t a n a 2 Unutrašnje

ozubljenje P

V - P L U S zupčanik .. , s = - — 2 x • m • tan a V - M I N U S zupčanik . . . s = | + 2 x • m • tan a Za konstrukciju evolvente čiji je polumjer temeljne kružnice r b = l , p r e m a slici 559 iznose lukovi: AC = D C = Q = t a n a

Slika 559. Geometrijski odnosi jedi nične evolvente

AB = e v a = tan a — a = y

ev a a u yu'

je evolventna funkcija kuta, a čita se „evoluta a", tlačni kut polarni kut.

P r e m a slici 560 iznosi u o d n o s u na temeljnu kružnicu luk: F G = r b (tan a — a ) = r b • ev a F H = rb (tan a" - o?) = r b • ev a" G H = F H — F G = r b (ev a " - e v a ) GK s

r„

GK =

2-r

2 S

-~-

T

Nadalje j e - = ( G K - G H ) '"b

Slika 560. Debljina zuba s na proizvoljnom polumjeru

517

15.1. Evolventne funkcije

Uvrštavanjem vrijednosti za GK i G H , dobiva se debljina zuba s" na polumjeru r", o d n o s n o promjeru d". s" = 2

s" = 2r"

•rb(ev a" —ev a)

2-r

f^+ev

a - e v a"\ = d" H + e v a - e v a"

K u t a proizlazi iz o d n o s a r b = r • cos a = r" cos a" cos a = — cos a = — cos a

Debljina zuba na temeljnoj kružnici s b dobiva se iz uvjeta: ev a" = ev a b = 0 sb=2rbf^+evaj

Tjemena debljina zuba s a dobiva se p o m o ć u k u t a a a iz o d n o s a r b = r a • cos a a , odnosno

cos

CL»=—

s a = 2r a f - + e v a - e v a a

K u t a' pri kojem zub postaje šiljak, dobiva se za s = 0 2r ( ^ +

e v

a —ev
ev a ' ' = - + e v a a

Polumjer o d n o s n o promjer na kojem zub postaje šiljak dobiva se iz odnosa: cos a f — r cos a d' = d

cos a cos a'

Vrijednosti evolventnih funkcija dane su u slijedećoj tablici.

Evolventne funkcije y

ev a = tan a— a

,2

,3

,4

,5

,6

,7

,8

,9

0,0017941 0,0023941 0,0031171 0,0039754 0,0049819

,1 0,0018489 0,0024607 0,0031966 0,0040692 0,0050912

0,0019048 0,0025285 0,0032775 0,0041644 0,0052022

0,0019619 0,0025975 0,0033598 0,0042612 0,0053147

0,0020201 0,0026678 0,0034434 0,0043595 0,0054290

0,0020795 0,0027394 0,0035285 0,0044593 0,0055448

0,0021400 0,0028123 0,0036150 0,0045607 0,0056624

0,0022017 0,0028865 0,0037029 0,0046636 0,0057817

0,0022646 0,0029620 0,0037923 0,0047681 0,0059027

0,0023288 0,0030389 0,0038831 0,0048742 0,0060254

15 16 17 18 19

0,0061498 0,0074927 0,0090247 0,010760 0,012715

0,0062760 0,0076372 0,0091889 0,010946 0,012923

0,0064039 0,0077835 0,0093551 0,011133 0,013134

0,0065337 0,0079318 0,0095234 0,011323 0,013346

0,0066652 0,0080820 0,0096937 0,011515 0,013562

0,0067985 0,0082342 0,0098662 0,011709 0,013779

0,0069337 0,0083883 0,0100407 0,011906 0,013999

0,0070706 0,0085444 0,0102174 0,012105 0,014222

0,0072095 0,0087025 0,0103963 0,012306 0,014447

0,0073501 0,0088626 0,0105773 0,012509 0,014674

20 21 22 23 24

0,014904 0,017345 0,020054 0,023049 0,026350

0,015137 0,017603 0,020340 0,023365 0,026697

0,015372 0,017865 0,020629 0,023684 0,027048

0,015609 0,018129 0,020921 0,024006 0,027402

0,015850 0,018395 0,021217 0,024332 0,027760

0,016092 0,018665 0,021514 0,024660 0,028121

0,016337 0,018937 0,021815 0,024992 0,028485

0,016585 0,019212 0,022119 0,025326 0,028852

0,016836 0,019490 0,022426 0,025664 0,029223

0,017089 0,019770 0,022736 0,026005 0,029600

25 26 27 28 29

0,029975 0,033947 0,038287 0,043017 0,048164

0,030357 0,034364 0,038742 0,043513 0,048702

0,030741 0,034785 0,039201 0,044012 0,049245

0,031130 0,035209 0,039664 0,044516 0,049792

0,031521 0,035637 0,040131 0,045024 0,050344

0,031917 0,036069 0,040602 0,045537 0,050901

0,032315 0,036505 0,041076 0,046054 0,051462

0,032718 0,036945 0,041556 0,046575 0,052027

0,033124 0,037388 0,042039 0,047100 0,052597

0,033534 0,037835 0,042526 0,047630 0,053172

30 31 32 33 34

0,053751 0,059809 0,066364 0,073449 0,081097

0,054336 0,060441 0,067048 0,074188 0,081894

0,054924 0,061079 0,067738 0,074932 0,082697

0,055518 0,061721 0,068432 0,075683 0,083506

0,056116 0,062369 0,069133 0,076439 0,084321

0,056720 0,063022 0,069838 0,077200 0,085142

0,057328 0,063680 0,070549 0,077968 0,085970

0,057940 0,064343 0,071266 0,078741 0,086804

0,058558 0,065012 0,071988 0,079520 0,087644

0,059181 0,065685 0,072716 0,080306 0,088490

35 36 37 38 39

0,089342 0,098224 0.107782 0,118061 0,129106

0,090201 0,099149 0,108777 0,119130 0,130254

0,091067 0,100080 0,109779 0,120207 0,131411

0,091938 0,101019 0,110788 0,121291 0,132576

0,092816 0,101964 0,111805 0,122384 0,133750

0,093701 0,102916 0,112829 0,123484 0,134931

0,094592 0,103875 0,113860 0,124592 0,136122

0,095490 0,104841 0,114899 0,125709 0,137320

0,096395 0,105814 0,115945 0,126833 0,138528

0,097306 0,106795 0,116999 0,127965 0,139743

40 41 42 43 44

0,140968 0,153702 0,167366 0,182024 0,197744

0,142201 0,155025 0,168786 0,183547 0,199377

0,143443 0,156358 0,170216 0,185080 0,201022

0,144694 0,157700 0,171656 0,186625 0,202678

0,145954 0,159052 0,173106 0,188180 0,204346

0,147222 0,160414 0,174566 0,189746 0,206026

0,148500 0,161785 0,176037 0,191324 0,207717

0,149787 0,163165 0,177518 0,192912 0,209420

0,151083 0,164556 0,179009 0,194511 0,211135

0,152388 0,165956 0,180511 0,196122 0,212863

a°

,0

10 11 12 13 14

519

15.2. Proračun razmaka osi čelnika

15.2. PRORAČUN RAZMAKA OSI ČELNIKA UPOTREBOM EVOLVENTNIH FUNKCIJA D o v e d e m o li o b a zupčanika V p a r a u položaj da njihovi bokovi dodiruju standardni profil, k a k o to pokazuje sl. 561a, neće se pri t o m e m e đ u s o b n o dodirivati diobene kružnice a ni bokovi zuba. S t a n d a r d n i profil dodiruje bokove zupčanika 1 u t o č k a m a A i A', a zupčanika 2 u t o č k a m a B i B'. Između diobenih kružnica postoji r a z m a k veličine: C1C2

= x1m+x2m — m(xl

+ x2)

R a z m a k osi O 1 O 2 iznosi: ap = rl + r2 + C ^ = rl + r2 + m(x1 + x2)

02

o2

Slika 561. V-par zupčanika: a) u položaju da njihovi bokovi dodiruju standardni profil; b) u položaju neposrednog dodira bokova bez zračnosti

Pri o v o m r a z m a k u osi 0 ^ 2 = a p postoji između b o k o v a zračnost. Budući da do m o m e n t a k a d a se b u d u određivale izradne tolerancije, moraju dimenzije zupčanika biti takve da omogućuju neposredni dodir b o k o v a bez zračnosti, treba zupčanike V p a r a dovesti na r a z m a k osi a

520

R a z m a k osi V p a r a a^ri + r2. P r e m a t o m e se zupčanici neće dodirivati svojim diobenim kružnicama. Dodirivat će se kinematskim kružnicama r w l i r w 2 . R a z m a k osi 0 ^ 0 2 j e d n a k j e zbroju polumjera kinematskih kružnica 0 ' i 0 2

= a = rwi+rW2

Ove kinematske kružnice valjaju se m e đ u s o b n o j e d n a k i m o b o d n i m brzinama. Radi toga moraju i koraci kinematskih kružnica (p w ) biti m e đ u s o b n o jednaki. Budući da je debljina z u b a j e d n o g zupčanika j e d n a k a širini uzubine drugog zupčanika može se pisati: S

wl

=

^w2

S

i

w2==^wl

Na sl. 562 je p o k a z a n o da je zbroj debljina zuba na kinematskim kružni c a m a j e d n a k a k o r a k u kinematske kružnice p w Pw

=

5

wl

+

Cl

=

S

+

w 2

=

^w2

S

+5w2

wl

diobena kružnica 1 kinematska kružnica 1

kinematska kružnica 2 diobena kružnica

2-y

/'

.1 Slika 562. Razmak osi V-para bez bočne zračnosti

P r e m a ranijem, korištenjem evolventnih funkcija, može se debljina zuba na kinematskim k r u ž n i c a m a izraziti j e d n a d ž b a m a

s w l = dwl ^" + e v «-ev-awj Sw2 = ^w2

Uvrštavanjem pw = swl +

bf

+

e

v

a

-

e

v

a

*

dobiva se: 5

w 2

=

dwi (^+ev a - ev a

+ dw2 ^ + e v a - ev

aw^J

521


P 'Z

p

I 71

\

dw=——, s=-+2 -x • m- t a n a = m[-+2 - x- tan a I % 2 \2 d2 — z2- m, dobiva se:

Sa

Pw'Zl 71

d1 = z1-m,

i

+

— \- + 2x1 tan a + e v a — ev a w zx V 2 J

71

1 ( *- + ,2x t a n a \ + e v a —ev a — 2 w Z

2

V2

/

Skraćenjem p w i sređivanjem jednadžbe dobiva se: 0 = 2 ( x i + X2) t a n a — ( z i + z 2 ) (ev a w - e v a) Iz gornje jednadžbe proizlazi zbroj faktora p o m a k a profila: ev a w — e v a 2 tan a Pogonski kut zahvatne crte a w , a k o su zadani faktori p o m a k a profila iznosi: ev o c , = 2 — t a n a + ev a zx+z2 Ako je zadan razmak osi a glasi j e d n a d ž b a pogonskog k u t a zahvatne crte cosaw= P r e m a ranijem proizlazi: "wi = " i

cos a

z1+z2 2a

m•cos a

^w2 = ^

cos a

cos a„, cos a w ^wi + ^w2 d +d cos a z , + z 2 cos a a= = - *l 2 •• —m • — 2 2 cos a w 2 cos a w Smanjenjem r a z m a k a osi od a p na a smanjila se i tjemena zračnost c ( c = l , 2 5 m ) . Ako pri n e p o s r e d n o m dodiru b o k o v a bez zračnosti treba sačuvati tjemenu zračnost c treba smanjiti tjemeni promjer (vidi sl. 561b) za razliku: ap—a = k- m = r1-\-r2 + m(x1 + x2) — a k je faktor skraćenja tjemena Tjemeni promjer n a k o n skraćenja tjemena iznosi: dak = d + 2xm — 2km = da — 2km Ako iznosi:

nije

izvršeno

skraćenje dal+d{2

tjemena preostali da2 + d n

dio

tjemene

zračnosti

LITERATURA DODATKA Autorenkolektiv: Handbuch fiir den Rohrleitungsbau. VEB Verlag Technik, Berlin, 1972. Bolek A.: Časti strojfl. Nakladatelstvi Československe Akademie ved, Praha, 1961. DIN 8220 (Entw. 1957) Reibrader Dittrich, O.: Konstruktion stufenlos verstellbarer Umschlingungsgetriebe. Der Maschinenmarkt 13a, Wurtzburg, 1961. Dobrovoljski, V.A. - Zablonski, K. I. - Mak, S. L. - Radčik, A.S. — Erich. L. B.: Detali maschin. Mašgiz.Kiev, 1961. Esipenko, J.I.: Stufenlos verstellbare mechanische Getriebe. Staatverlag fiir Technische Literatur, Kiew, 1961. Forster, H.J.: Zur Berechnung des Wirkungsgrades von Planetengetrieben. Z. Konstruktion (1969) H5. Fronius, S.: Konstruktionslehre Antriebselemente. VEB Verlag Technik, Berlin, 1979. Fritsch, F. \ Berechnung von Planetengetrieben. Ostereich. Ing. Z (1974) H.12. Karvvazki, B.L.: Automatische Bremsen. VEB Fachbuchverlag, Leipzig, 1955. Kohler, G. — Rognitz, H.: Maschinenelemente, Teil 2. Taubner, Stuttgart, 1976. Kurth, F.\ Grundlagen der Fordertechnik. Technik Verlag, Berlin, 1971. Looman, /.: Berechnung von Planetengetrieben. VDI-Berichte 332,1979. Lutz, O.: Grundsatzliches uber stufenlos verstellbare Walzgetribe. Z. Konstruktion 10 (1958) H . l l . Mayer, E.\ Aksiale Gleitringdichtungen. VDI-Verlag, Diisseldorf, 1963. M'uller, H.l/V.: Die Umlaufgetriebe. Springer Verlag, Berlin, 1971. Nieman, G.: Maschinenelemente. Zweiter Band. Springer Verlag. Berlin, 1963. Pretsch, E. — Ullman, H. — Schmidt, H.J.: Rohrleitungen und Rohrleitungsarmaturen. VEB Fach buchverlag, Leipzig, 1964. Simonis, F.W.: Stufenlos verstellbare mechanische Getribe. 2. Aufl. Springer-Verlag, Berlin, Gottingen, Heidelberg, 1959. Strauch, H.: Theorie und Praxis der Planetengetribe. Krauskopf-Verlag, 1970. Thomas, A. K.: Grundziige der Verzahnung. Carl Hanser Verlag, Miinchen, 1957. Thomas, W. \ Reibscheiben-Regelgetriebe. Vieweg und Sohn, Braunschweig, 1954. Titze, H. \ Elemente des Apparatenbaues. Springer-Verlag, Berlin, Gottingen, Heidelberg, 1963. Trutnovsky, K. \ Konstruktionsbiicher, Band 17. Springer-Verlag, Heidelberg, New York, 1975. Trutnovsky, K.: Einteilung der Dichtungen. Z. Konstruktion 20, 1968. Trutnovsk)(, K.: Beruhrungsfreie Dichtungen, 2. Aufl. VDI-Verlag, Berlin, 1964. Trutnovsky, K.: Beriihrungsdichtungen an ruhenden und Bewegten Maschinenteilen. VDI-Verlag, Berlin, 1955. Tschanter, E.: Weichstoff-Reibrader. Z. Konstruktion H. 8 , 1 9 5 5 . VDI-Richtlinie 2157: Planetengetriebe Begriffe, Svmbole, Berechnungsgrundlagen. VDI-Verlag, Dusseldorf, 1978. Veit, G.: Taschenbuch der Dichtungtechnik. Hanser Verlag, Miinchen, 1971. Volk, W. :Absperrorgane in Rohrleitungen. Springer Verlag, Berlin, Gottingen, Heidelberg, 1959. Wolf, A.: Grundziige der Umlaufgetriebe. Vieweg. Braunschweig, 1968.

KAZALO POJMOVA Adsorbcione sile 457 aksijalni ležaj, bačvasti, samoudesiv 230 - -, hidrostatski 217 - -, -, koeficijent trenja 218 - -, -, volumenski protok ulja 218 , igličasti 230 - -jednostavni 216 , valjni 228, 230 amplituda čvrstoće oblika vijka 100 - naprezanja vijka 100 apsolutna debljina uljnog sloja 209 - zračnost ležaja 209 apsolutno klizanje tarenice 430 A-puž 392 automatski uređaj za podmazivanje 199 automatsko brtvenje 465

Bačvasti ležaj 226 - -, aksijalni, samoudesivi 230 bakarna cijev 482 beskonačni remen 280 - -, klinasti, uski 283 bešavna cijev s navojem 481 bezdodirna brtva 4 7 3 , 4 7 4 bezdodirno brtvenje 248 bočna zračnost 334 bočni korak 345 - kut zahvatne crte 345 - tlak matice 108 - - pera 118 iDok, nosivost 366 -, rupičavost (pitting) 366 - stožnika, nosivost 382 - bok V-NULTI 337 - zuba, klizanje 331 nagib 344 bombirano dno 26 debljina stijenke 25 bradavičasto zavarivanje 4 5 , 4 9 broj članaka lanca 317 -,pužni 393 -, Sommerfeldov 210 - zubi čelnika, granični 335, 336 - -, dopunski 375 .fiktivni 347 - - stožnika, granični 375 - -.virtualni 375 - - zupčanika, omjer 326

brojilo, faktor pomaka 338 brtva, bezdodirna 4 7 3 , 4 7 4 -, delta 466 -, hidraulik 468 -, karakteristika 495 labirinta 244, 245 -, materijal 456 -, meka 461 -, membranska 478 - od više materijala 461 -, plosnata 461 - , - , tvrda 463 —, profilna meka 463 - s brusnim djelovanjem 2 4 2 , 2 4 5 -, stlačiva 468 tvrda 461 - , - , profilna 464 brtveni prsten, radijalni 246 brtvenje, automatsko 465 - bez brtvi 463 -, bezdodirno 248 - brtvenicom 243,465 - brtvilom 468 - dijela koji miruje 4 5 6 , 4 5 8 - - koji se kreće, dodirno 4 6 6 , 4 6 7 —, dinamičko 456 -.dodirno 4 5 7 , 4 6 6 , 4 6 7 - kitom 460 - kliznim prstenom 473 -, labirintno 245 - manšetom 470 -, nerastavljivo 459 -, plastičnom deformacijom 465 - pogonskim tlakom 465 - profilnom brtvom 463 -, rastavljivo 461 - rotirajućeg dijela 4 5 2 , 4 6 6 - s mekim brtvilom 468 - silikonskim kaučukom 416 -, statičko 456 - tekućinom 477 - umjetnim lakom 460 - uvaljavanjem 460 - uzdužnim prešanjem 460 - vratila 472 - zavarivanjem 459 - zračnošću 444,475 - žljebovima 244 brtvilo postojanog oblika 472

526 brzina klinastog remena, optimalna 288 - klizanja bokova puža 394 - vrtnje, fleksiona 186 - - planetarnog prijenosnika 415 - - satelita 411 - -, torziona 187 - -, valjnog ležaja, granična 237 - zupčanika, obodna 326 brzozatvarajući ventil 5 0 5 , 5 0 9 bučnost u radu zupčanika 400

Centralni zupčanik 409 centrifugalna sila lanca 318 - spojka 263 - -, čelju sna 264 centriranje q'evastog vratila 117 - zupčastog vratila 118 cijev, aluminijska 484 -.bakarna 482 -, bešavna s navojem 481 -, čelična, precizna 4 8 2 -, fazonski dijelovi 490 -, koeficijent trenja 487 - , mesingana484 -, nazivni primjer 481 - od sivog lijeva 481 - od umjetnog materijala 484 -, olovna 484 -, pogonski tlak 480 -, proračun debljine stijenke 4 8 8 , 4 8 9 - s kolčakom, čelična 481 - s navojem 481 -, sidrena 28 -, spajanje kolčakom 493 -, - prirubnicom 493 -, - zavarivanjem 491 -, šavna s navojem 481 cijevna konstrukcija, čelična 39 - prirubnica 481 cijevni dio, fazonski 490 - luk, lira 501 - navoj, Whitworthov 84 - spoj 491 - vod 4 8 0 , 5 0 2 , ležaj 502 , uporište 502 cikloidno ozubljenje 328 cilindrična remenica 272 - tlačna opruga 157 cilindrični bubanj, debljina stijenke 23 - valjni ležaj, oznake 223 - zatik 131 cirkulaciono podmazivanje 200

Kazalo cjevasta zakovica 73 cjevasto vratilo, centriranje 117

Čavao, zarezni 136 čelična cijev, precizna 482 - - s kolčakom 481 - cijevna konstrukcija 39 čelični opružni elementi spojke 254 čelik za zavarivanje 22 -, zavarivost 14 čelnik 324 -, granični broj zubi 335, 336 -, nulti 333 -, -, s kosim-zubima 344 -, opterećenje zuba 359 -, sile 389 čeljusna centrifugalna spojka 264 - kočnica 444 - -, dvostruka 4 4 4 , 4 4 6 - -Jednostavna 444 - -, unutarnja 450 čeoni korak 340 - kut zahvatne crte 345 - rukavac 173 čeono (tupo) elektrootporno zavarivanje iskrenjem 50 - ozubljenje 129 člankasti lanac 301 čvorni lim 63 čvrsti valjni ležaj 224 čvrstoća čelika za vijak i maticu 86 - lijepljenog spoja 60 - oblika vijka, amplituda 100 vratila 179 - tarenice, kontaktna 433

Daljinsko uključivanje spojke 259 debljina čeonog zavarenog šava 31 - mazivog uljnog sloja 209 - stijenke bombiranog dna 25 - - cijevi, proračun 4 8 8 , 4 8 9 - - cilindričnog bubnja 23 - uljnog sloja, apsolutna 209 , relativna 210, 218 deformacija vijka i podloge, dijagram 98 deformacioni rad spojke 253 delta brtva 466 desni navoj 84 diferencijal 409 - sa stožnicima 419 diferencijalna pojasna kočnica 452 diferencijalno puzanje 427

Kazalo dijagram deformacija vijka i podloge 98 dijeljeni klizni ležaj 205 dilatacijska spojka 249 dinamička nosivost valjnog ležaja 231 dinamički faktor zupčanika 359 - moment kočnice 444 - viskozitet 190 dinamičko brtvenje 456 - ekvivalentno opterećenje valjnog leža ja 232 diobena kružnica 332 dizalo_29_ dno, bombirano 26 dodirnica bokova zupčanika 328 - profila 328 ,kut 329 dodirno brtvenje 4 5 7 , 4 6 6 , 4 6 7 - - dijelova koji se kreću 4 6 6 , 4 6 7 dopunski broj zubi 375 - stožac 374 - - tarenice 425 dopušteni pogonski tlak 480 dopušteno naprezanje remena 276 - trošenje tarenice 437 dosjed, stezni 82 - za ugradnju valjnog ležaja 228 dosjedni vijak 101 držač planetarca 409 duljina bloka opruge 158 - klinastog remena 289 - plosnatog remena 279 - šava 31 - zupčastog remena 299 dupleks kočnica 451 dvoslojni ležaj 207 dvosmjerna pojasna kočnica 452 dvosmjerni aksijalni kuglični ležaj 230 dvostepeni planetarni prijenosnik 415 dvostruka čeljusna kočnica 4 4 4 , 4 4 6 dvostruka kožna manšeta 247

Ekvivalentno naprezanje vijka 107 ^vratila 178 - - zavara 36 - opterećenje valjnog ležaja, dinamičko 232 elastična ploča 91 - spojka 252 elastični prsten 91,135 - tuljak 102 - vijak 96 elastično puzanje 427 električna kočnica, indukciona 455

527 elektrolučno zavarivanje 13 - - pritiskom 46 elektromagnetska spojka 261 elektrootporno zavarivanje pritiskom 45 E-puž 392 evoluta 516 evolventa 329 - sferna 373 evolventna kugla 373 evolventne funkcije 5 1 6 , 5 1 8 evolventni zupčasti profil 118 evolventno ozubljenje 329 Evtehveinova jednadžba 266

Faktor čvrstoće K materijala za tlačnu posu du 24 - gubitka tarenice 435 u cijevi 4 8 5 , 4 8 7 - opterećenja klinastog remena 292 - - plosnatog remena 278 - pomaka brojila 338 - - razmaka osi 342 - prianjanja steznog spoja 80 - raspodjele opterećenja zupčanika 366 - stupnja prekrivanja zupčanika 366 - tvrdoće valjnog ležaja 186 - udara kod lanca 314 - vijeka trajanja lanca 319 - zateznog djelovanja savijanja 179 - zupčanika, dinamički 359 fazonski cijevni dijelovi 490 fiktivni broj zubi 347 fini navoj 84 fiting481 fleksiona brzina vrtnje 186 - opruga, zavojna 148 frekvencija opruge, vlastita 141 funkcija, evolventna 516, 518

Gallov lanac 301 glava, kuglasta 196 gubici u cijevima, faktor gubitaka 4 8 5 , 4 8 7 globoid 395 grafit 194 granica zašiljenosti 339 granična brzina vrtnje valjnog ležaja 237 granični broj zubi čelnika 3 3 5 , 3 3 6 stožnika 375 greben 19 gubitak snage planetarnog prijenosnika 418 - u cijevi 4 8 5 , 4 8 7 gumena kandža na spojki 255

528 gumena opruga 166 , krutost 168 - - spojke, stožasta 256 gumeni prsten spojke 255 - remen 271

Habanje lanca 302 Hertzovo naprezanje boka zuba 366, 368 hidraulična spojka 260 hidraulički pad 484 hidraulik brtva 468 hidrodinamička teorija podmazivanja 4.94 hidrodinamički tlak 189 hidrostatski aksijalni ležaj 217 - - -, koeficijent trenja 218 - tlak 189 hiperboloid 391 Hirth-ozubljenje 129

Igličasti ležaj 220, 227 - -, aksijalni 230 indukciona električna kočnica 455 iskoristivost planetarnog prijenosnika 418 - pužnog prijenosnika 395 - tarnog prijenosnika 438 - vijčanika 389 - vijčanog spoja 107 - zupčanika 356 ISO metrički navoj 85 ispitni tlak 4 8 0 , 4 9 0

Jednadžba, Eytelweinova 266 jednohodni navoj 104 jednoslojni ležaj 206 jednostavna čeljusna kočnica 444 - pojasna kočnica 452 jednostavni aksijalni ležaj 216 - planetarni prijenosnik 409

K faktor čvrstoće materijala tlačnih posuda 24 kandža, gumena na spojki 255 kandžasta spajalica remena 272 - spojka 250 kapilarna sila 457 karakteristika brtve 495 - opruge 140 - statičkog opterećenja valjnog ležaja 237 kardanska spojka 251

Kazalo kavez valjnog ležaja 221 kinematska kružnica 326 - ploha 330 - točka tarenice 428 kinematski omjer zupčanika 326 - pol 326 - viskozitet 191 kit, magnetski 460 - za brtvenje 460 klin, materijal 110 -, obli udubljeni 111 -, plosnati 111 - s nosom 111 -, segmentni 111 - tangencijalni 111 -, uložni 109 -, utjerni 109 -,uzdužni 110 klinasta remenica 285 - -, pomična 286 klinasti remen 283 , duljina 289 - -, faktor opterećenja 292 - - nazubljen, široki 285 - -, nonnalan beskonačan 285 - -, - konačan 285 - -.obuhvatni kut 288 - -, optimalna brzina 288 - -, učestalost savijanja 295 - -, uski beskonačni 283 klinasto vratilo 116 klipni ventil 507 klizanje bokova puža, brzina 394 - - zuba 331 -, modul 142 - remena 268 - steznog spoja, otpor trenja 78 - tarenice, apsolutno 430 Morseov 122 konusni klizni ležaj 208 korak, bočni 345 -, čeoni 340 -, normalni 346 - zuba 332 korijen stožnika, nosivost 382 - zuba, opterećenje 360 korozija trenja 81 kosi ventil 506 kovani ventil 506 kovina, ležajna 202 kožna manšeta, dvostruka 247 kožni remen 270 - -, koeficijent trenja 279 K-puž 392

Kazalo križni remenski prijenos 269 - zglob spojke 251 kruta spojka 249 kruti vijak 101 kruto mazivo 189,194 krutost gumene opruge 168 - opruge 140 kružnica, diobena 332 - kinematska 326 -, temeljna 329 kugla evolventna 373 kuglasta glava 196 kuglasta spojka, zglobna 252 kuglasti rukavac 173 kuglični ležaj 220 - -, aksijalni dvosmjerni 230 - -, radijalni, samoudesiv 226 -, s naslonom 231 - - s kosim dodirom 232 , utorni 221 kut dodirnice profila 329 - nagiba osovine ili vratila 183 - napona zupčanika s kosim zubima 344 -, obuhvatni, klinastog remena 288 - , - , remenice 276 crte 329 - - -, normalni 345 - - -, pogonski 337, 342 . - zakretanja vratila 185 - - zavojne fleksione opruge 150 kutna brzina ležaja, prijelazna 220, 211 kutni pipac 511 - ventil 505,507 kvalitet ozubljenja 353 - površinske obrade 78 - zavara 16 - -, specifično 430 - zuba, specifično 332 klizna površina ležaja 198 - - -, višestruka 196 klizni ležaj, dijeljeni 205 - -, konusni 208 - -, površina 198 , prirubni 204 s tuljkom 205 - - za brtvenje 473 klizno gibanje tarenice, okretno 432 - - -, tangencijalno 439 kočenje, moment 445 -, privedena toplina 448 -, vrijeme 445 kočioni bubanj, temperatura 449 kočna poluga, sila 445 kočnica 442 34 Elementi strojeva

529 kočnica, čeljusna 444 —, - dvostruka 4 4 4 , 4 4 6 -, - jednostavna 444 -, - unutarnja 450 -, diferencijalna pojasna 452 -, dinamički moment 444 -, dupleks 451 -, dvosmjerna pojasna 452 -, električna indukciona 455 -, moment opterećenja 444 -, - trenja 444 -, odvedena toplina zračenjem 449 -, pojasna 452 - , - , jednostavna 452 - , - , ovijena 452 -, —, sumarna 452 - , - , unutarnja 452 -, rad trenja 448 -, servo 451 -, simpleks 449 -, snaga trenja 448 - stožasta 454 - , tama 443 -, vijek trajanja obloge 449 -, vodena vrtoložna 454 - sprečavanje gibanja 443 - - zaustavljanje gibanja 443 -, zračna vrtložna 455 koeficijent trenja hidrostatskog aksijalnog le žaja 218 - - kožnog remenja 279 - - u cijevima 487 kohezija medija 457 kolčak 481 - za spajanje cijevi 493 kolutna spojka 249 kompenzacijska spojka 250 kompenzator 501 konični spoj, samokočnost 123 konstrukcija, cijevna, čelična 39 -, nosiva 29 -, rešetkasta 29 kontaktna čvrstoća tarenice 433 kontaktno naprezanje bokova 366 - - tarenica 432 kontaktni pritisak tarenice 429 konični spoj 122 - zatik 131 konus, metrički 122 -, Morseov 122 konusni klizni ležaj 208 korak, bočni 345

530 Labirintna brtva 244, 245 labirintno brtvenje 244,245 lakovi za brtvenje, umjetni 4 6 0 lamela spojke, sinusna 258 lamelna spojka, sigurnosna 257 lanac, broj članaka 317 , centrifugalna sila 318 člankasti 301 . faktor udara 314 - vijeka trajanja 319 , Gallov 301 , habanje 302 , optočno podmazivanje 313 , podmazivanje 310 - habanjem 311 • u uljnoj kupci 311 - ubrizgavanjem 303 , pogonski 301 , razmak osi 317 , rastavljivi 301 , Rotarv 302 - sa svornjakom 304 - s tuljkom 302 sigurnost protiv loma 318 -, specijalni 302 -, udarna snaga 315 -, ukupna vučna sila 318 -.valjkasti 301 -, vibracije 301 -.vučna sila 317 -, zglobni 301 -, zupčasti 302 lančani prijenos 300 lančanik 306 lećasta zakovica 70 legirano ulje 192 lem, standardni 53 lemljenje, meko 51 -, postupci 51 -.tvrdo 51 lemljeni spoj 51 ležaj, aksijalni bačvasti, samopodesiv 230 - , - , hidrostatski 217 - , - , igličasti 230 -, -.jednostavni 216 -, -, prijelazna kutna brzina 220 -,-.valjni 228, 230 -'iapsolutna zračnost 209 -, bačvasti 226 - cijevnog voda 502 -, dvoslojni 207 -, igličasti 220,227 -, jednoslojni 206 -, klizni, dijeljeni 205

Kazalo ležaj, aksijalni, prirubni 204 -, s tuljkom 205 , konusni klizni 208 , kuglični 220 - radijalni s naslonom 231 - -, samoudesiv 226 - s kosim dodirom 232 -, utorni 221 , materijal 200 , nagibni, segmentni, uporni 217 od plastične mase 203 , porast temperature 214 , relativna zračnost 209 s čvrstim segmentima, uporni 217 - višestrukim kliznim površinama 196 , Sellersov 208 , snaga trenja 214 , troslojni 207 , ugradni 204 , valjni 220 -, cilindrični, oznake 223 -, čvrsti 224 -, na četiri oslonca 224 -, oblikovanje 224 -, obodno opterećenje 227 -, plan mjera 222 -, radijalni 221 -, slobodni 224 -, statička nosivost 233,236 -, statičko ekvivalentno opterećenje 237 -.stožasti 231 -, točkasto opterećenje 227 -, tolerancije 213 -, trajnost 226 -, vijek trajanja 231 ležajna kovina 202 ležajni materijal 200 lijepljeni spoj 56 - -, čvrstoća 60 lijevi navoj 84 lim, čvorni 63 limeni nosač 29 lira, cijevni luk 501 lisnata opruga 145 lom radi umornosti 361 luk, cijevni 501 - sprezanja bokova 346 - U 501

Ljuska, stezna 102

531 Magnetska spojka sa željeznim prahom 263 magnetski kit 460 manšeta, dvostruka kožna 247 - za brtvenje 470 mast, za podmazivanje 189,193,1-98 - - - valjnih ležaja 234 materijal brtve 456 - klina 110 - ležaja 200 - opruge 142 - remena 270 - rukavca 200 - tarenice 439 - -, guma 439 - -, plastika 440 - -, sivi lijev 439 - tlačne posude, faktor čvrstoće K 24 - zakovice 60 matica, pogonski moment okretanja 107 -, standardna 89 - u obliku manšete 93 -, vlačna 93 - za osiguranje 91 - za privarivanje 89 • mazalica, Staufferova 198 maziva mast 193 mazivo 189 kruto 189,194 -, plinsko 189 - . t e k u ć e 189 - ulje 192 medij, sile kohezije 457 mehanizam s dva stupnja slobode 409 meka brtva 461 .profilna 463 meko lemljenje 51 membranska brtva 478 membranski ventil 507 mesingana cijev 484 Metalluk spojka 264 metrički ISO-navoj 8 4 , 8 5 - konus 122 minimalna dubina uvijanja matice 94 mješovito trenje 189 modul 333 - plastičnosti 78 - klizanja 142 molibdendisulfid 194 moment kočenja 445 - kočnice, dinamički 444 - na prirubnici 494 - okretanja matice, pogonski 107 - opterećenja kočnice 444 - planetarnog prijenosnika 417 34*

moment pritezanja vijka 97 - spojke, udarni 253 - trenja kočnice 444 Morseov konus 122 multiplikator, planetarni 412

Naboj 458 nagib boka zuba 344 - osovine ili vratila, kut 183 nagibni segmentni uporni ležaj 217 napon, površinski, medija 457 naponski zatik 131 naprezanje bokova, kontaktno 366 - - provrta zakovice 65 zuba, Hertzovo 366, 368 - od pritezanja vijka 97 - , o d n o s 180 - remena, dopušteno 276 - specifičnim pritiskom u provrtu 48 - tarenice, kontaktno 432 - vijka, amplituda 100 - -, ekvivalentno 107 - vratila, ekvivalentno 178 - zavara, ekvivalentno 36 - zuba, savojno 361 nastavak 19 navoj 83 - cijevni, Whitworthov 84 -, desni 84 -, fini 84 -, ISO metrički 84, 85 - , jednohodni104 -, lijevi 84 -, normalni 84 -,obli 84 -, plosnati 103 -, trapezni 103 -, višehodni 271 navojni zatik 87 navučeni stezni spoj 75 nazivni promjer cijevi 481 - tlak 480 nazuvica 19 nerastavljivo brtvenje 459 Nilos prsten 243 nisko ozubljenje 344 normalni klinasti remen, beskonačni 285 - - -.konačni 285 - korak 346 - kut zahvatne crte 345 - navoj 84 nos klina 111

532 nosač, limeni 29 - okretne dizalice 41 -, puni 29 -, sandučast 29 nosiva konstrukcija 29 nosivi rukavac 173 nosivost bokova 366 stožnika 382 - korijena stožnika 382 - pužnog prijenosnika 398 - stožnika 381 - u odnosu na trošenje 370 - - - - zaribavanje 370 - valjnog ležaja, dinamička 231 .statička 233, 236 - vijčanika 389 N - p u ž 392 nulti čelnik 333 - - s kosim zubima 344 - par 338 - prijenosnik 333

Njihajuće opterećenje valjnog ležaja 227

Obli navoj 84 - udubljeni klin 111 oblik vijka, amplituda čvrstoće 100 oblikovanje valjnog ležaja 224 obloga kočnice, vijek trajanja 449 -, tarna 258 obodna brzina zupčanika 326 - sila pri dizanju vijka 106 - - (specifična) zupčanika 359, 366 obodno opterećenje valjnog ležaja 227 obuhvatni kut klinastog remena 288 - - remenice 276 odbacivanje ulja prstenom 248 - - žljebovima 248 odbojni ventil 508 odnos naprezanja 180 odstupanje mjera zupčanika, pojedinačno 353 - zupčanika u zahvatu 353 odzračni provrt 247 ogranak remena, slobodni 266 - —, vučni 226 okretni moment spojke, prenosivi 259 - - -, uključivanje 259 okretno klizno gibanje tarenice 432 oktoida 374 oktoidno ozubljenje 374 olovna cijev 484

Kazalo omjer broja zubi zupčanika 326 opruga 140 -, duljina boka 158 -, gumena 166 - , - , krutost 168 -, karakteristika 140 -.krutost 140 -, materijal 142 -.plosnata 145 --, predopterećenje 161 - prstenasta 124 -,rad 141 - sa sponama 147 - - stremenom 147 -, savojna 140 -, specifična sila 140 -, specifični progib 140 - spojke, stožasta gumena 256 -, tanjurasta 152 -.tlačna 140 -, torziona 151,152 -.vlačna 140,161 -, vlastita frekvencija 141 -, zavojna fleksiona 148 -, - -, kut zakretanja 150 opružni čelični elementi na spojki 254 opružno djelovanje 158 opterećenje klinastog remena, faktor 292 - kočnice, moment 444 - korijena zuba 360 - plosnatog remena, faktor 278 - prirubnice 499 - valjnog ležaja, dinamičko, ekvivalentno 232 - - -, njihajuće 227 , obodno 227 - - -, statičko, ekvivalentno 237 , točkasto 227 - zuba čelnika 359 - zupčanika, faktor raspodjele 366 - -, specifično 359 optimalna brzina klinastog remena 288 optočno podmazivanje 200 - - lanca 313 - - valjnog ležaja 241 Orthinghausova spojka 258 osiguranje vijka 90 - - oblikom 91 - - silom 91 osnovni stožnik, radijus 376 osovina 170 -, kut nagiba 183 -, progib 182 otpor trenja klizanja steznog spoja 78

Kazalo

533

otporno zavarivanje 13 otvoreni remenski prijenos 269 ovijena pojasna kočnica 452 oznake cilindričnih valjnih ležaja 223 ozubljenje, cikloidno 328 -, čeono 129 -, evolventno 329 -,Hirth 129 -, kvalitet 353 -, nisko 344 -, oktoidno 374 -, poloidno 380 - s ravnim bokovima 330 -, visoko 344 -, zakon 325 ozubnica 324, 330 ožljebljena tarenica 422

2

Pa (Pascal) = 1 N/m 23 pad, hidraulički 484 par V-MINUS 338 -, nulti 338 -, V-PLUS 338 Pascal (Pa) 23 pero 111 -, segmentno 115 pipac 504, 511 -,kutni 511 -, ravni 511 trokraki 511 Pitting 366 plan brzina vrtnje planetarnog prijenosnika 415 - mjera valjnih ležaja 222 planetarac, reaktivne sile na držaču 416 planetarni multiplikator 412 - prijenos sa stožnicima 419 - prijenosnik 4 0 9 , 4 1 7 - -, dvostepeni 415 - -, gubici snage 418 - -, iskoristivost 418 - -Jednostavni 409 - -.moment417 - -, plan brzina vrtnje 415 - - s dva para zupčanika 413 - -, sile na zubima 416 - -, tipovi 414 - -, višestepeni 415 - -, V -parovi zupčanika 415 - reduktor412 plastične mase za ležaje 203 plastični materijal tarenice 440 plastičnost, modul 78

plinovi kao maziva 189 plinsko zavarivanje 13 - - pritiskom 45 ploča, elastična 91 -, zupčasta 376 -, zvjezdasto-prstenasta 128 pločica, sigurnosna 135 ploha, kinematska 330 plosnata brtva 4 6 1 , 4 6 3 plosnati klin 111 - navoj 103 - remen, duljina 279 - -, faktor opterećenja 278 plosnato-okrugla zakovica 70 podloška 90 podmazivanje 189 -, automatski uređaj 199 cirkulaciono 200 -, hidrodinamičko (teorija) 194 - lanaca 310,313 - - habanjem 311 - - u uljnoj kupci 311 - - ubrizgavanjem 303 - mašću 189, 198 - - valjnih ležaja 234 - , optočno 200 - prstenom slobodnim ili čvrstim 199 - uljem 199 - uranjanjem 199 - -, zupčanika 358 - valjnog ležaja, uljem 240 optočno 241 - - - , uljnom maglom 240 - - -, uranjanjem 241 podnožna visina zuba 334 podrezivanje 335 pogon, trajni 368 -, vremenski, ograničen 368 pogonska snaga zupčanika 35 7 - tarenica 423 pogonski kut zahvatne crte 337, 342 - lanac 301 - moment okretanja matice 107 - remen, zatezanje 267 - tlak cijevi 480 - - za brtvenje 465 pojasna kočnica 452 - -, diferencijalna 452 - -, dvosmjerna 452 - -Jednostavna 452 - -.ovijena452 - -.sumarna452 - -, unutarnja 452 pojedinačno odstupanje mjera zupčanika 353

534 pokretni vijak 103 pol, kinematski 326 poligoni profil vratila 120 poloidno ozubljenje 380 polukrižni remenski prijenos 269 polumjer zakrivljenja tarenice, reaktivni 433 poluokrugla zakovica 79 pomak profilr 337 - -,postrani 380 pomična remenica, klinasta 286 - tarenica 422 poprečni zatik 137 porast temperature ležaja 214 postupak lemljenja 192 ~, Tredgaldov 374 potporni rukavac 174 povratna sila spojnog elementa spojke 254 - zaklopka 513 površina (klizna) kliznog ležaja 198 - šava (računska) 32 površinska obrada, kvalitet 78 površinski napon medija 457 - tlak ležaja, srednji 210 P-razmak osi 342 precizna čelična cijev 482 predopterećenje opruge 161 predzatezanje remena 266 - vijka silom 97 prekrivanje bokova, stupanj 346 - profila 343 - pužnog prijenosnika, stupanj 394 - stožnika s kosim zubima, stupanj 379 - - - ravnim zubima, stupanj 379 - vijčanika, stupanj 387 prenosivi okretni moment spojke 259 presjek jezgre vijka 94 prešani stezni spoj 75 pričvrsni vijak 83 prigušna zaklopka 513 prigušni rad 253 - ventil 509 prijeklop, stezni 77 prijelazna kutna brzina ležaja 211 - - aksijalnog 220 prijenos, lančani 300 planetarni sa stožnicima 419 remenski 265 -.križni 269 - , - , otvoreni 269 - , - , polukrižni 269 -, -, prijenosni omjer 275 zupčani, prijenosni omjer 325 prijenosni omjer remenskog prijenosa 275 - — tarenice, stvarni 4 3 0

Kazalo prijenosni omjer, virtualni 376 - - zupčanog prijenosa 325 prijenosnik, nulti 333 -.planetarni 409 - , - , dvostepeni 415 - , - , iskoristivost 418 -.jednostavni409 -, -, plan brzina vrtnje 415 -, - s dva para zupčanika 413 -, -, sile na zubima 416 - , - , snaga 417 - , - , tipovi 414 - , - , V-parovi zupčanika 415 - , - , višestepeni 415 -,pužni 391 - , - , iskoristivost 395 nosivost 398 - , - , sile 395 -, -, stupanj prekrivanja 394 -, standardni 409 —, tarni, iskoristivost 438 -, - s konstantnim prijenosnim omjerom 442 -, sila 426 prigušnost, relativna 253 prirubna spojka 249 prirubni klizni ležaj 204 - spoj 19 prirubnica 19 -, cijevna 481 -, opterećenje 499 -, sile i momenti 494 -, slijepa 481 -, spajanje cijevi 493 pritezanje vijka, moment 97 pritisak naležnih površina steznih spojeva 17 - tarenica, kontaktni 429 - u provrtu, naprezanje 48 profil, evolventni zupčasti 118 -, kut dodirnice 329 -, pomak 337 -, prekrivanje 343 -, standardni 330 - vratila, poligoni 120 zupčasti trokutasti 118 profilna brtva, meka 463 , tvrda 464 - - za brtvenje 463 progib opruge (specifični) 140 - osovine ili vratila 182 proizvedena toplina kod kočenja 448 proklizavanje tarenice 421 prolazni ventil 505 - vijak 102

Kazalo promjer cijevi, nazivni 481 proračun debljine stijenke cijevi 4 8 8 , 4 8 9 protok rashladnog sredstva 215 - ulja, volumenski 214 provrt, odzračni 247 - za vijak 90 - zakovice, naprezanje bokova 65 prsten, elastični 9 1 , 1 3 5 - Nilos243 - od pusta 242 -, radijalni brtveni 246 - s centrifugalnim djelovanjem 244 - spojke, gumeni 255 - za odbacivanje ulja 248 prstenasta opruga 124 Pulvis spojka 263 puni nosač 29 puštanje u rad spojkom 263 putanja vrha zuba, relativna 335 puzanje, elastično 427 -, diferencijalno 427 - remena 268 tangencijalno 424 - tarenice 421 puž A 392 - E 392 - faktor oblika 393 - i pužno kolo 314 - K392 - N 392 - prijenosnik 391 - -, iskoristivost 395 - -, nosivost 398 , sile 395 - -, stupanj prekrivanja 394 pužno kolo i puž 314 Rad opruge 141 -, prigušni 253 - trenja kočnica 448 radijalni brtveni prsten 246 - ležaj, kuglični, s naslonom 231 - - , - , samoudesiv 226 .valjni 221 radijus osnovnog stožnika 376 - zakrivljenja boka zupčanika 330 rascjepka 135 rashladno sredstvo, protok 215 rastavljiva spojka 257 rastavljivi lanac 301 rastavljivo brtvenje 461 ravna torziona opruga 151 ravni pipac 511

535 razmak osi, faktor pomaka 342 - - lanca 317 reaktivan sila na držaču planetarca 416 reaktivni polumjer zakrivljenja tarenice 433 redukcioni ventil 509 reduktor, planetarni 412 regulacioni ventil 505 relativan debljina uljnog sloja 210 - - - - aksijalnog hidrodinamičkog leža ja 218 - prigušnost 253 - putanja vrha zuba 335 - zračnost ležaja 209 remen, beskonačni 280 -.gumeni 271 -, kandžasta spajalica 272 -.klinasti 283 -, -, nazubljeni, široki 285 -, -, normalni, beskonačni 285 -, -, učestalost savijanja 295 -, -, uski, beskonačni 283 -.kožni 270 -, klizanje 268 -, materijal 270 -, pogonski, zatezanje 267 -, predzatezanje 266 -, puzanje 268 -, samozatezanje 266 -, savojna učestalost 280 -, sila 266 -, slobodni ogranak 266 -, spajalica u obliku kuke 272 -, specifična sila 279 -, širina 259 -, vučni ogranak 226 -, zupčasti 295 - , -.duljina 299 -, žičana spajalica 272 remenica, cilindrična 272 -, klinasta 285 - , - , pomična 286 -, slobodna 269 -, stepenasta 269 -.zatezna 266,270, 281 -, obuhvatni kut 276 remenski prijenos 265 - -, križni 269 - -, otvoreni 269 - -, polukrižni 269 - -, prijenosni omjer 275 rešetkasta konstrukcija 29 rezonancija 185 Rotarv lanac 302 rukavac 170

536 -, čeoni 173 -, kuglasti 173 -, materijal 200 -, nosivi 173 -, potporni 174 -, unutarnji 173 -, uporni 174 rupičavost, sigurnost od rupičavosti 368 rupičenje boka 366

Samokočnost koničnog spoja 123 - pužnog prijenosnika 397 - vijka 106 samopodmazivanje mastima 198 - uljima 198 samoudesiv aksijalni bačvasti ležaj 230 - radijalni kuglični ležaj 226 sandučasti nosač 29 samozatezanje remena 266 satelit 409 -.brzina vrtnje 411 savijanje, faktor zateznog djelovanja 179 savitljivo vratilo 170 savojna opruga 140 - učestalost remena 280 savojno naprezanje zuba 361 segmentni klin 111 - uporni ležaj, nagibni 217 segmentno pero 115 Sellersov ležaj 208 servo kočnica 451 sferna evolventa 373 sidrena cijev 28 sigurnosna pločica 135 - spojka 256 - -, lamelna 257 - - s prekidnim svornjacima 256 sigurnosni ventil 505, 508 sigurnost na izvijanje vijka 108 - protiv loma lanca 318 - - - radi umornosti 361 - - rupičavosti 368 - - umornosti vratila 181 - steznog spoja 79 sila, adsorbciona 457 -.kapilarna 457 - kod tarnog prijenosnika 426 - kohezije medija 457 - na kočnoj poluzi 445 - opruge, specifična 140 - predzatezanja vijka 97 - u remenu 266

Kazalo sile i momenti koji djeluju na prirubnicu 494 - na čelniku 371 - - prirubnici 494 - - pužnim prijenosnicima 395 - - stožniku 389 - - vijčaniku 388 - - zubima planetarnog prijenosnika 416 silikonski kaučuk za brtvenje 460 simpleks kočnica 449" sintetsko ulje 193 sinusne lamele spojke 258 slavina 504, 511 slijepa prirubnica 481 - zakovica 70 slobodna remenica 269 slobodni ogranak remena 266 - valjni ležaj 224 snaga lanca, udarna 314 - planetarnog prijenosnika 417 - trenja kočnice 448 - - ležaja 214 - - spojke 260 - - tarenice 4 3 5 , 4 3 7 - zupčanika, pogonska 357 Sommerfeldov broj 210 spajalica remena, kandžasta 272 - - u obliku kuke 272 žičana 272 spajanje cijevi kolčakom 493 - - navojem 491 - - prirubnicom 493 - - zavarivanjem 491 specifična obodna sila zupčanika 359, 366 - sila opruge 140 - snaga remena 279 specifični pritisak u provrtu, naprezanje 48 - progib opruge 140 specifično klizanje tarenice 430 - - zuba 332 - opterećenje zupčanika 359 specijalni lanac 302 - naponski zatik 131 spoj, cijevni 491 -, lijepljeni 56 -.konični 122 - , - , samokočnost 123 -, lemljeni 57 -, navučeni stezni 75 -, prešani, stezni 75 -, prirubni 19 - sa steznom glavom 123 -, stezni 75 - -, otpor trenja klizanja 78

Kazalo spoj, stezni, pritisak naležnih površina 17 - vijčani, iskoristivost 107 -, zakovični 60 —, zavareni 13 spojka, centrifugalna 263 -, čeljusna centrifugalna 264 -, deformacioni rad 253 -, dilatacijska 249 -, elastična 252 -, elektromagnetska 261 -, hidraulična 260 -, kandžasta 250 -, kardanska 251 - koja akumulira energiju 253 - - prigušuje energiju 253 -, kolutna 249 -, -, s gumenim ulošcima 255 -, kompenzacijska 250 -, kuglasta zglobna 252 - kruta 249 - lamelna, sigurnosna 257 -, magnetska sa željeznim prahom 263 - Metalluk 264 okretni moment uključivanja 259 - Orthinghausova 258 povratne sile spojnih elemenata 254 -, prenosivi okretni moment 259 -, prirubna 249 - Pulvis 263 -, rastavljiva 257 - s čeličnim opružnim elementima 254 - - daljinskim uključivanjem 259 - - gumenim kandžama 255 - - - prstenima 255 - - - stožastim oprugama 256 ~ - jednom tarnom pločom 258 - - križnim zglobom 251 - - prekidnim svornjacima, sigurnosna 256 - sa sinusnim lamelama 258 -, sigurnosna 256 snaga trenja 260 -, tarna 257 -, turbohidraulična 264 - , - , Voith-Sinclair 224 -, udarni moment 253 - Vulkan 256 - za puštanje u rad 263 -, zbirna 251 -, zglobna, kuglasta 252 -, zubna sa lučnim zubima 250 spone opruga 147 sprečavanje gibanja, kočnica 443 sprezanje bokova, luk 346 sprežnjaci 28

537 srednja relativna zračnost ležaja 209 srednji površinski tlak ležaja 210 standardni lemovi 53 standardne matice 89 standardni prijenosnik 409 - profil 330 Staufferrova mazalica 198 startno trenje 188 statička nosivost valjnog ležaja 233, 236 statičko brtvenje 456 - opterećenje valjnog ležaja, ekvivalentno 237 - - - -, karakteristika 237 stepenasta remenica 269 stezna glavina, spoj 132 - ljuska 102 stezni dosjed 82 - prijeklop 77 - spoj 75 - -, prianjanja 80 - -, navučeni 75 - -, prešani 75 - -, pritisak naležnih površina 17 - -, sigurnost 79 stlačiva brtva 468 stoj ni zatik 136 stožac, dopunski 374 -, -, tarenice 425 -, temeljni 373 stožasta kočnica 454 stožnik 324, 373 -, granični broj zubi 375 -, nosivost 381 -, - bokova 382 -, - korijena 382 - s kosim zubima 378 - - -- -, stupanj prekrivanja 379 - - ravnim zubima, stupanj 379 - sa zakrivljenim zubima 378 -, sile 389 stožasti valjkasti ležaji 231 strelasti zupčanik 373 stremen opruge 147 stupanj gubitaka tarenice 435 - prekrivanja bokova 346 - - profila 343 - - pužnog prijenosnika 394 - - stožnika s kosim zubima 379 - - - - ravnim zubima 379 - - vijčanika 387 - - zupčanika, faktor 366 stvarni prijenosni omjer tarenice 430 sumarna pojasna kočnica 452 sunčani zupčanik 409

538 svorni vijak 87 svornjak 134

Šav, duljina 31 -, (računska) površina 32 -.vrste i oblici 15 šavna cijev s navojem 481 šavno zavarivanje 45 širina elastično deformirane površine tarenice 434 - remena 259 široki nazubljeni klinasti remen 285 štap, težišnica 64 šuplja zakovica 73

Tangencijalni klin 111 tangencijalno klizno gibanje tarenice 439 - puzanje 424 tanjurasta opruga 152 tarenica, apsolutno klizanje 4 3 0 -, faktor gubitaka 435 -, dopunski stošci 425 -, dopušteno trošenje 437 -, kinematska točka 428 -, kontaktna, čvrstoća 433 -, kontaktni pritisak 429 —, materijal 439 - od gume 439 - - plastičnog materijala 440 - - sivog lijeva 439 -, okretno klizno gibanje 432 -, ožljebljena 422 - , pogonska 423 - , pomična 422 -, prijenosni omjer stvarni 4 3 0 -, pioklizavanje 421 -.puzanje 421 -, reaktivni polumjer zakrivljenja 433 -, snaga trenja 4 3 5 , 4 3 7 -, specifično klizanje 430 -, stupanj gubitaka 435 —, širina elastično deformirane površine 434 -, tangencijalno klizno gibanje 439 -, trenje bušenja 429 - u obliku kružne ploče 424 - - - stošca 424 - - - valjka 424 -, vijek trajanja 4 3 7 -, vrijeme trošenja 436 tarna kočnica 443 - obloga 258

Kazalo tarenica, ploča spojke 258 - ploča spojke 258 - spojka 257 tarni prijenosnik s konstantnim prijenosnim omjerom 442 - - - mogućnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera 424 , sila 426 - varijator 440 tekuće mazivo 189 - trenje 189 teleskopsko vratilo 252 temeljna kružnica 329 temeljni stožac 373 temperatura kočionog bubnja 449 teorija podmazivanja, hidrodinamička 194 težišnica štapa 64 tipovi planetarnih prijenosnika 414 tjelešca, valjna 221 tjemena visina zuba 334 - zračnojst 334 tlačna opruga, cilindrična 157 tlak, bočni, matice 108 - , - , pera 118 - cijevi, pogonski 480 -, hidrodinamički 189 -, hidrostatički 189 - , ispitni 4 8 0 , 4 9 0 - ležaja, srednji, površinski 210 - matice, bočni 108 -, nazivni 480 -, pogonski, dopušteni 480 tlačna opruga 140 točkasto opterećenje valjnog ležaja 227 - zavarivanje45,46 tolerancija valjnog ležaja 213 - zupčanika 354 torziona brzina vrtnje 187 - opruga 152 - -, ravna 151 trajni pogon 368 trajnost valjnog ležaja 226 trapezni navoj 103 Tredgoldov postupak 374 trenje 188 - bušenja tarenice 429 - čvrstog tijela 188 - gibanja 188 - između zubi zupčanika 356 - klizanja 188 - - steznog spoja 78 - kočnice, moment 444 - -, snaga 448 -, korozija 81 - kožnog remena, koeficijent 279

Kazalo trenje kotrljanja 188 - ležaja, snaga 214 - mirovanja 188 -, mješovito 189 -, startno 188 -.tekuće 189 - valjanja 188 - zaustavljanja 188 trokraki pipac 511 trokutasti zupčasti klin, profil 118 troslojni ležaj 207 trošenje tarenice, dopušteno 437 tuljak, elastični 102 -, uložni 88 - za klizni ležaj 205 tupo elektrootporno zavarivanje 45 - - - iskrenjem 50 turbohidraulična spojka 264 tvrdo lemljenje 51 tvrda brtva 461 - -, profilna 464

U luk 501 ublažavanje udara 254 učestalost savijanja klinastog remena 295 udar, ublažavanje 254 udarna snaga lanaca 315 udarni moment spojke 253 udubljeni klin, obli 111 uglačavanje 77 ugradni ležaj 204 ulje, legirano 192 -, mazivo 192 uljni sloj, apsolutna debljina 209 uključivanje spojke, daljinsko 259 ukupna vučna sila lanca 318 uložni klin 109 - tuljak 88 ultrazvučno zavarivanje 45 ulje, odbacivanje žljebovima 248 -, podmazivanje 199 -, - valjnog ležaja 240 -, samopodmazivanje 198 -, sintetsko 193 -, volumenski protok 214 uljni sloj, relativna debljina 210, 218 umjetni lakovi za brtvenje 460 umornost, sigurnost protiv loma 361 - vratila, sigurnost 181 unutarnja čeljusna kočnica 450 - pojasna kočnica 4 5 2 unutarnje ozubljenje zupčanika 331 unutarnji rukavac 173

539 uporište cijevnog voda 502 uporni ležaj s čvrstim segmentima 217 - -, nagibni, segmentni 217 - rukavac 174 uređaj za podmazivanje, automatski 199 uski beskonačni klinasti remen 283 uskočnik 135 utični vijak 88 utjerni klin 109 utorni kuglični ležaj 221 uvijanje matice, minimalna dubina 94 uzdužni klin 110 - zatik 137

Valjanje bokova zuba 331 valjkasti lanac 301 - ležaj 220 valjna tjelešca 221 valjni ležaj, aksijalni 228, 230 - -, cilindrični, oznake 223 , čvrsti 224 - -, dinamičko ekvivalentno opterećenje 232 - -, dosjedi za ugradnju 228 - -, faktor tvrdoće 186 - -, granična brzina vrtnje 237 - -, karakteristika statičkog opterećenja 237 - - na četiri oslonca 224 - -, nosivost, dinamička 231 - -, njihajuće opterećenje 227 - -, oblikovanje 224 - -, optočno podmazivanje 241 - -, plan mjera 222 podmazivanje uljem 240 - -, - uljnom maglom 240 - -, - uronjavanjem 241 - -, radijalni 221 - - s kavezom 221 - -, slobodni 224 - - opterećen točkasto 227 - -, statička nosivost 233, 236 - -, statičko ekvivalentno opterećenje 237 - -, vijek trajanja 231 - -, tolerancija 213 - —, trajnost 226 valjkasti ležaj, stožasti 231 varijator, tarni 440 V-čelnik s kosim zubima 347 ventil 504 -, brzozatvarajući 5 0 5 , 5 0 9 -, klipni 507 - koji djeluje u slučaju loma 509

540 ventil, kosi 506 -.kovani 506 -,kutni 5 0 5 , 5 0 7 -, membranski 507 - , odbojni 508 - , redukcioni 509 -, regulacioni 505 -, prigušni 509 -, prolazni 505 - , sigurnosni 5 0 5 , 5 0 8 - za promjenu smjera gibanja 505 - , zaporni 5 0 5 , 5 0 9 vibracija lanca 301 vijak, amplituda naprezanja 100 -, dosjedni 101 -, ekvivalentno naprezanje 107 -, elastični 96 - i matica, čvrstoća čelika 86 -, kruti 101 -, moment pritezanja 97 -, naprezanje od pritezanja 97 -, osiguranje 9 0 , 9 1 -, pokretni 103 -, presjek jezgre 94 -, pričvrsni 83 -, prolazni 102 -, provrt 90 - s glavom 87 -, samokočnost 106 -, sigurnost na izvijanje 108 -, sila predzatezanja 97 -,svorni 87 -, utični 88 - za zavarivanje, završetak 87 -, završetak 88 vijčani spoj, iskoristivost 107 vijčanik 386 -, iskoristivost 389 -, nosivost 389 -, sile 388 -, stupanj prekrivanja 387 vijek trajanja lanca, faktor 319 - - obloge kočnice 449 - - tarenica 437 - - valjnog ležaja 231 visina zuba, podnožna 334 - -.tjemena 334 virtualni broj zubi 375 - prijenosni omjer 376 viskozitet, dinamički 190 -, kinematski 326 visoko ozubljenje 344 višeslojni remen 271 višestepeni planetarni prijenosnik 415

Kazalo viševojni navoj 104 vlačna matica 93 - opruga 140,161 vlastita frekvencija opruge 141 V-MINUS par 338 V-NULTI bokovi 337 vod, cijevni 480, 502 Voith-Sinclair turbohidraulična spojka 264 volumenski protok ulja 214 - - - hidrostatskog aksijalnog ležaja 218 V-par zupčanika planetarnog prijenosnika 415 V-PLUS par 338 vratilo 170 -, brtvenje 472 -, čvrstoća oblika 179 - ekvivalentno naprezanje 178 -, klinasto 116 -, kut nagiba 183 -, kut zakretanja 185 -, poligoni profil 120 -, progib 182 -, savitljivo 170 -, sigurnost protiv umornosti 181 - teleskopsko 252 -, zupčasto 118 V-razmak osi 342 vreteno 103 vrh zuba, zašiljenost 337 vrijeme kočenja 445 - trajanja punog opterećenja zupčanika 369 - trošenja tarenice 436 vremenski ograničeni pogon 368 vrst i oblik šava 15 - spoja zavara 16 vrtložna vodena kočnica 454 - zračna kočnica 455 vučna sila lanca 317 - - -.ukupna 318 vučni ogranak remena 226 Vulkan spojka 256

Whitworthov cijevni navoj 84

Zahvatna crta, bočni kut 345 , čeoni kut 345 , kut 329 - -, normalni kut 345 , pogonski kut 337, 342 - - zupčanika 328

Kazalo zaklopka 5 0 4 , 5 1 2 -, povratna 513 -, prigušna 513 zakon ozubljenja 325 zakovica, cjevasta 73 -,lećasta 70 -, materijal 60 -, naprezanje bokova provrta 65 -, plosnato-okrugla 70 -, poluokrugla 79 - s eksplozivom 70 - - poluokruglom glavom 72 - - upuštenom glavom 72 -, slijepa 70 -, šuplja 73 -, završna glava 61 zakovični spoj 60 zakretanje vratila, kut 185 zakrivljenje boka zupčanika, radijus 330 zatega 28 zaporni ventil 505, 509 zaptivnost 457 zarezni čavao 136 zasječni zatik 132 zasun 504 - s aksijalno nepomičnim vretenom 510 - - - pomičnim vretenom 510 - - krutim jednodjelnim zapornim tijelom 510 - - podesivim višedjelnim tijelom 510 - sa zapornim klinom 509 zašiljenost 339 - vrha zuba 337 zatezanje pogonskog remena 267 zatezna remenica 266, 270, 281 zatezno djelovanje savijanja, faktor 179 zatik, cilindrični 131 -, konični 131 -, naponski 131 - , - , spiralni 131 -, navojni 87 -, pomični 137 - s navojem 88 -, stojni 136 -,uzdužni 137 - za zakivanje 74 -, zasječni 136 - zglobni 136 zaustavljanje gibanja, kočnica 443 zavar, ekvivalentno naprezanje 36 -, kvalitet 16 -, vrste spojeva 16 zavareni spoj 13 - šav, čeoni, debljina 31

541 zavarivanje, bradavičasto 4 5 , 4 9 -, čelici 22 -, elektrolučno 13 pritiskom 46 - elektronskim snopom 13 -, elektrootporno, pritiskom 46 - iskrenjem 50 -, otporno 13 - plazmom 13 -, plinsko 13 - -, pritiskom 45 -, spajanje cijevi 491 - svjetlosnim snopom 13 -, šavno 45 - talenjem 13 - , točkasto 4 5 , 4 6 -, tupo, elektrootporno 45 iskrenjem 50 -, ultrazvučno 45 zavarivost čelika 14 zavojna fleksiona opruga 148 - - -, kut zakretanja 150 završetak vijka 88 - — za zavarivanje 87 završna glava zakovice 61 zbirno odstupanje zupčanika 353 zglobna spojka 251 .kuglasta 252 zglobni lanac 301 - zatik 136 zračenjem odvedena toplina kočnica 449 zračna kočnica, vrtložna 455 zračnost, bočna 334 - uzmeđu zuba 332 - ležaja, apsolutna 209 .relativna 209 - -, srednja, relativna 209 - tjemena 334 zub čelnika, opterećenje 359 -, tjemena visina 334 -, zračnost među zubima 332 zubi, korak 332 - stožnika, kosi 378 - -, zakrivljeni 378 zubna spojka s lučnim zubima 250 zupčani prijenos, omjer 325 zupčanik 324 -, bučnost u radu 400 -, centralni 409 -, dinamički faktor 359 -, dodirnica bokova 328 -.faktor stupnja prekrivanja 366 -, iskoristivost 356 -, kinematski omjer 326

542 zupčanik s kosini zubima, kut napona 344 -, obodna brzina 326 -, podmazivanje uronjavanjem 358 -, pogonska snaga 357 -, pojedinačno odstupanje mjera 353 - s helikoidalnim zubima 344 - - lučnim zubima 373 - — unutarnjim ozubljenjem 331 -, specifična obodna sila 359, 366 -, specifično opterećenje 359 - strelasti 373 -, sunčani 409 -, tolerancije 354 -, trenje među zubima 354, 356 - u zahvatu, odstupanje 353 -, vrijeme trajanja punog opterećenja 369

Kazalo zupčanik, zahvatna linija 328 -, zbirno odstupanje 353 zupčasta ploča 376 zupčasti lanac 302 - profil, evolventni 118 - remen 295 - remen, duljina 299 zupčasto vratilo 118 - -, centriranje 118 zvjezdasto-prstenasta ploča 128

Žičana spajalica remena 272 žljebovi za odbacivanje ulja 248

Izgled naslovnice za predaju konstrukcijskih zadataka iz Tehničkog crtanja i računalne grafike za SVEUČILIŠNI PREDDIPLOMSKI STUDIJ I STRUČNI STUDIJ:

Sveučilište Josipa Jurja Strossmavera.u Osijeku •Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu Zavod za strojarske konstrukcije "Katedra za.elemente, konstrukcija

TEHNIČKO CRTANJE RAČUNALNA

GRAFIKA

Sveučilišni preddiplomski studij I Z Programski dio iz: N A C R T N E GEOMETRIJE

• • :.7._

Konstrukcijski zadatak: ** Unijeti ime konstrukcijskog zadatkal

Prezime i ime:.unijeti^Matični broj: ' unijeti Z Ovjerio: unijeti Z

-T_.

• II

25

..Akademska godina, 2005./2006.

N a p o m e n e : -1 x A4 - N a p r a v i t i n a s l o v n i c u p r o g r a m s k o g dijela ( b e z * i * * ) 1 x A4 - N a p r a v i t i n a s l o v n i c i ! k o n s t r u k c i j s k o g z a d a t k a (sa *, ** i * * * ) S v a k a n a s l o v n i c a i d e u s v o j u "košuljicu" p r e m a u p u t a m a sa v e ž b i N a mjestu * * * s t u d e n t i koji s u s a S t r u č n o g studija p i š u : S t r u č n i studij. *

(Konstrukcijski

zadatak),

**

(Ime

konstrukcijskog

zadatka),

***

(Sveučilišni

Zeljku

Ivandić

p r e d d i p l o m s k i studij / S t r u č n i studij). U

slučaju

bilo

kakve

nejasnoće

dipl.ing.stroj. M i r k u K a r a k a š i ć .

može

se

obratiti:

Doc.dr.sc.

i

Decker Elementi Abby Fine

Recommend Documents